第7章 电压比较器

电压比较器工作原理电压比较器的基本功能是能对两个输入电压的大小进行比较，判断出其中哪一个比较大。

比较的结果用输出电压的高和低来表示。

电压比较器可以采用专用的集成比较器，也可以采用运算放大器组成。

由集成运算放大器组成的比较器，其输出电平在最大输出电压的正极限值和负极限值之间摆动，当要和数字电路相连接时，必须增添附加电路，对它的输出电压采取箝位措施，使它的高低输出电平，满足数字电路逻辑电平的要求。

下面讨论几种常见的比较器电路。

1．基本过零比较器（零电平比较器）2．任意电平比较器背景知识：电压比较器在电路结构、点性能等方面与运放基本相同，而其符号表示也与运放完全一致，有同相和反向两个输入端，一个输出端，开环增益用A表示，电压比较器的功能是比较两个模拟信号的大小，并在输出端得到高电平或低电平。

理想的电压比较器，其特性可表示为:当V+大于V,输出高电平:而当V-大于V+，输出低电平基本原理：电压比较器的输出端由低电平转换到高电平，或从高电平转换到低电平时，需要一定的时间(决定电压比较器的瞬态响应)，其次由于电压比较器的增益是有限的，并且存在失调电压，因此它的输入端将出现不确定电压，该不确定电压将直接影响电压比较器的灵敏度(对输入电压判别的灵敏度)。

对于高性能的电压比较器来说，应具有高的开环增益A、低的失调电压和高的压摆率。

显然，一般的运算放大器如果工作在开环状态，也可以作为电压比较器之用。

但在运放电路设计时，着重考虑其输出与输入之间的线性传输特性以及频率补偿的稳定性。

因此，运放的响应时间和延迟时间往往不是很大，开环增益也不是很高。

若需要高速或高灵敏度的电压比较器，采用运放来代替电压比较器，在要求比较高的设计中通常是不合适的，而需要根据具体的要求设计电压比较器。

在设计电压比较器时，其直流特性的设计原则基本上与运放电路一致，而频率特性的设计与运放电路不同，通常电压比较器在开环条件下工作，因此在电路内部不需要考虑放大器闭环稳定工作的频率补偿。

电压比较器工作原理及应用电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。

它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。

本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。

什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。

图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。

另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。

VA和VB的变化如图1(b)所示。

在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。

在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA 时，Vout输出低电平。

根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。

如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。

与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。

输出电平变化与VA、VB的输入端有关。

图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。

如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。

VB>VA时，Vout输出饱和负电压。

如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。

此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。

如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。

比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。

由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。

电压比较器的原理电压比较器是一种常见的集成电路，在电子领域中起着非常重要的作用。

它能够比较两个输入电压的大小，并输出一个相应的信号表示哪个电压更大。

电压比较器不仅在电子产品中被广泛应用，而且在工业控制、通信系统、汽车电子和家用电器等领域也有着重要的应用。

在现代电子技术领域，和性能研究一直是学术界和工程领域的热点之一。

电压比较器的原理主要是通过比较两个输入信号的大小，然后输出一个与输入信号大小相关的电平。

通常情况下，电压比较器具有一个比较器和一个输出驱动器两个主要部分。

比较器是电路的核心部分，它通常是由几个晶体管和几个电阻器组成的放大器。

当输入的两个电压信号经过比较器放大后，在输出驱动器的作用下，比较结果将输出为“高电平”或“低电平”信号。

这种高低电平的输出信号可以被后续的电路或器件识别和处理，实现各种不同的功能。

电压比较器的原理在设计和使用中有很多值得注意的地方。

首先是输入电压范围，比较器应该具有足够的输入电压范围，能够适应各种不同的输入信号。

其次是输出电平的稳定性和精准度，输出电平应该受到输入信号的精确控制，以确保系统的准确性和稳定性。

另外，比较器的响应速度也是一个重要的指标，快速的响应速度可以很好地满足一些对速度要求较高的应用场景。

除了以上的基本功能，电压比较器还可以通过外部电阻、电容等器件进行调节和改进。

例如，通过调节电阻的数值可以改变比较器的增益，调节电容可以改变比较器的响应速度。

这种通过外部器件改变比较器性能的方式，可以很好地满足不同应用场景的需求。

值得指出的是，电压比较器的原理和性能不仅受到硬件设计的影响，还受到环境条件的影响。

比如温度、电压波动、信号干扰等环境因素，都会对比较器的性能产生一定的影响。

因此在实际设计和使用中，需要综合考虑各种因素，做到合理选择和配置，确保电压比较器的性能稳定可靠。

在现代电子技术领域，电压比较器的应用非常广泛。

在模拟信号处理中，比如电源管理、传感器接口、音频处理等领域，电压比较器可以起到重要的作用。

电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。

它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。

什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。

图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。

另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。

VA和VB的变化如图1(b)所示。

在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。

在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA时，Vout输出低电平。

根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。

如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。

与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。

输出电平变化与VA、VB的输入端有关。

图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。

如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。

VB>VA时，Vout输出饱和负电压。

如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。

此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。

如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。

比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。

由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。

图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为：Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。

电压比较器概述电压比较器是一种常见的电子元件，用于比较两个电压信号的大小。

它通常由一个差分放大器和一个输出级组成。

电压比较器的输出通常是一个开关信号，表示输入信号的大小关系。

工作原理电压比较器的工作原理基于差分放大器的特性。

差分放大器是一种特殊的放大器电路，它由两个输入端（非反馈输入端和反馈输入端）和一个输出端组成。

非反馈输入端接收一个参考电压信号，反馈输入端接收待比较的电压信号。

比较器的输出取决于差分放大器输出的电压大小，当差分放大器输出的电压大于一定阈值时，输出为高电平；当差分放大器输出的电压小于一定阈值时，输出为低电平。

常见的比较器类型1. 窗口比较器窗口比较器是一种常见的比较器类型，它能够比较输入信号是否在一个预设的范围内。

窗口比较器通常有两个阈值，一个上限和一个下限，输入信号只有在这个范围内时，输出才会为高电平。

窗口比较器广泛应用于模拟电路中的阈值检测、电压监测等场景。

2. 比例器比例器是一种将输入电压与参考电压进行比较的比较器。

它通过调整参考电压的大小，可以实现输入信号电压的缩放。

比例器通常用于测量和控制应用中。

3. 高速比较器高速比较器主要用于高速数字电路中。

它具有快速的响应时间和较高的功耗。

高速比较器通常通过减小内部电路的延时来提高响应速度。

比较器的应用电压比较器在各种电子系统中都有广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景：1. 系统监测比较器常用于系统监测和保护电路中。

例如，温度监控系统中使用比较器来检测温度是否超过设定值，以触发相应的保护措施。

2. 电压测量比较器广泛应用于电压测量领域。

例如，电池监测电路中使用比较器来测量电池电压是否达到一定阈值，以保证电池的安全使用。

3. 数字控制系统比较器在数字控制系统中也有重要的应用。

例如，在数字通信中，比较器用于数据解调器中的恢复时钟信号的检测。

总结电压比较器是一种常见的电子元件，用于比较两个电压信号的大小。

它主要由一个差分放大器和一个输出级组成。

电压比较器的原理和应用概述电压比较器是一种常用的电子元件，用于比较两个不同电压的输入，并产生相应的输出信号。

本文将介绍电压比较器的原理及其应用。

原理电压比较器的工作原理基于比较输入电压与参考电压的大小关系，并根据比较结果产生相应的输出信号。

常见的电压比较器采用了运放（运算放大器）来实现。

电压比较器的基本电路结构电压比较器的基本电路结构包括运放、输入电阻、反馈电阻和输出负载电阻。

其中，运放起到放大电压的作用，输入电阻用于接收输入信号，反馈电阻用于提供反馈，输出负载电阻用于将输出信号传输到负载上。

电压比较器的工作方式1.当输入电压大于参考电压时，输出信号为高电平。

2.当输入电压小于参考电压时，输出信号为低电平。

3.当输入电压等于参考电压时，输出信号可能为高电平或低电平，通常取决于具体的电压比较器设计。

电压比较器的应用场景电压比较器在电子电路中有广泛的应用，以下列举了几个常见的应用场景：电压比较电压比较器可以用于比较两个不同电压的大小，从而实现电压比较的功能。

例如，在电压采样和自动控制系统中，可以通过电压比较器来实现电压的监测和判断。

模拟信号转换电压比较器可以将模拟信号转换为数字信号，从而实现模拟信号的处理和分析。

例如，将音频信号转换为数字信号，以便于计算机的处理和存储。

开关控制电压比较器可以用于开关的控制。

当输入电压满足一定条件时，电压比较器产生输出信号，使开关的状态发生改变，从而实现开关的控制。

温度测量电压比较器可以用于温度传感器的测量。

例如，通过比较传感器输出电压与参考电压的大小，可以确定温度的高低，并产生相应的输出信号。

电压比较器的优势与局限性电压比较器具有以下优势： - 快速响应速度，适用于高频率的应用。

- 高精度的电压比较，有助于提高系统的精确性。

- 可靠性高，稳定性好。

电压比较器的局限性包括： - 对供电电压的要求较高，需要稳定的直流电源。

- 对输入电压的要求较高，需要满足特定的输入范围。

电压比较器电路简介电压比较器是一种常见的电路元件，用于比较不同电压的大小。

它可以将输入电压和参考电压进行比较，并输出一个相应的逻辑电平。

在电子技术领域中，电压比较器广泛应用于模拟电路中，特别是在数据转换和传感器接口电路中。

它们的功能包括电压比较、电平转换、触发器以及逻辑门电路的构建等。

本文将介绍电压比较器的基本工作原理、常见的应用场景以及实际电路的设计和实现方法。

基本工作原理电压比较器的基本工作原理是比较输入电压和参考电压的大小，然后产生一个相应的输出信号。

根据输入电压和参考电压的相对大小，输出信号可以是高电平或低电平。

常见的电压比较器电路由一个差分放大器和一个电压比较器组成。

差分放大器用于放大输入电压，使其具有足够的增益，并将其传递给电压比较器进行比较。

通常，电压比较器的输出是一个数字信号，在高电压和低电压之间切换。

当输入电压大于参考电压时，输出信号为高电平；当输入电压小于参考电压时，输出信号为低电平。

应用场景模拟电压比较电压比较器广泛应用于模拟电路中，用于比较电压的大小。

例如，在温度传感器的输出信号中，通过将传感器的输出电压与一个预设的参考电压进行比较，可以判断当前温度是否超过了设定阈值。

另一个常见的应用是电池电压检测。

通过将电池的电压与一个参考电压进行比较，可以判断电池是否已经耗尽或电量是否低于阈值。

电平转换电压比较器还可以用于电平转换。

例如，将一个高电平信号转换为低电平信号，或者将一个低电平信号转换为高电平信号。

在数字电路中，经常需要将不同电平的信号进行转换，以便进行逻辑运算。

电压比较器可以方便地实现电平转换功能。

触发器电压比较器还可以用作触发器的关键组件。

在数字电路中，触发器用于存储和传输二进制信息。

通过将输入信号与触发器的参考电压进行比较，可以在满足触发条件时触发输出信号的变化。

这为数字逻辑电路中的时序控制提供了一种有效的方法。

逻辑门电路电压比较器在逻辑门电路中也起到重要的作用。

逻辑门电路由多个逻辑元件组成，用于进行逻辑运算和控制。

模拟电子技术基础教学内容1 电压比较器的概述2 单门限电压比较器3 双门限电压比较器4 窗口电压比较器（2）特点：⏹输入信号是连续变化的模拟量，输出为数字量“0”或“1”。

⏹运算放大器是工作在开环状态或正反馈状态，即工作在非线性区。

（1）定义：将输入信号与基准电压相比较，比较的结果只有两个电平：高电平或低电平。

1 电压比较器的概述◆单门限电压比较器◆双门限电压比较器◆窗口比较器◆同相输入◆反相输入（3）类型：◆集成运放开环状态◆集成运放正反馈状态2单门限电压比较器(1)反相输入的电压比较器i REF o Zu U u U >=-，i REF o Zu U u U <=+，u o u i+U OM -U OMOU REF+U Z-U Z (2)反相过零比较器U REF =0时称为过零比较器(3)具有输入保护和输出限幅的单门限电压比较器＋－u ou i AR 1R 2D 1D 2±U ZU REFR 3D Z电路特点：①当A od 不够大时，高低电平转换时的陡度减小。

②抗干扰能力差。

3双门限电压比较器（1）电路组成及门限电压的计算u o =+U Z 时，u i 对应的u P 值称为上门限电压值。

1P Z12R u U R R =±+1T+Z12R U U R R =++1T-Z12R U U R R =-+u o =-U Z 时，u i 对应的u P 值称为下门限电压值。

（2）画出电压传输特性曲线P u Z D Z±U R2R 1R A i u ou －＋t+T U OZU -ZU +o u -T U Otiu -T U OZU -ZU +ou iu +T U -T U O ZU -ZU +ou iu +T U OZU -ZU +iu ou 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）1T T+T-Z122R U U U U R R ∆=-=+（4）回差电压ΔU T1T+Z12R U U R R =++1T-Z12R U U R R =-+＋－u ou iAR 1R 2R±U ZD Zu PU REF＋－u ou iAR 1R 2R ±U Zu P（5）比较器的应用O O REFU ZU ﹣Z U +o u tt i u 存在干扰时双门限电压比较器存在干扰时单门限电压比较器-T U O O +T U ZU ﹣Z U +o u tt i u 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）3窗口比较电压器U t1>U t2U t1采用反相输入，U t2采用同相输入。