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常用的电压比较器电压比较器是一种常用的电子元件，用于将输入的电压与参考电压进行比较，并输出相应的逻辑信号。
在实际电路中，电压比较器的使用场景非常广泛，例如用于电源监测、电压检测、电压自动调节等。
本文将介绍常用的电压比较器及其相关参考内容。
1. 常用电压比较器的种类常用的电压比较器有很多种类，常见的有以下几种：1) 开环比较器：是一种基本的电压比较器，具有高增益和高速度，可以将输入电压的随时间变化情况通过比较转换为输出信号。
常见的开环比较器有LM311、LM339等。
2) 窗口比较器：是一种特殊的电压比较器，具有两个参考电压，当输入电压位于两个参考电压之间时，输出为高电平；否则输出为低电平。
常见的窗口比较器有LM393、LM2903等。
3) 差分比较器：是一种用于比较两个输入电压之间差异的电压比较器，常用于模拟信号处理中。
常见的差分比较器有LM311、AD820等。
2. 电压比较器的输入电压范围和功耗不同的电压比较器具有不同的输入电压范围和功耗。
一般来说，输入电压范围是指比较器能够正常工作的输入电压范围，超出该范围的输入电压可能会引起比较器的不确定性。
而功耗则与比较器的工作电流有关，功耗较低的比较器可以减小电路的能耗。
在选择比较器时，应根据具体应用需求选择合适的输入电压范围和功耗。
3. 电压比较器的输出特性电压比较器的输出特性是指输出信号的电平和响应时间等。
常见的输出电平有两种：开漏输出和推挽输出。
开漏输出一般用于需要驱动外部负载的场合，而推挽输出则可以直接驱动数字电路。
响应时间是指比较器从接收输入信号到输出信号变化所需的时间，一般来说，响应时间越短越好，可以提高比较器的响应速度。
4. 电压比较器的应用场景电压比较器在实际应用中非常广泛，常见的应用场景有以下几种：1) 电源监测：用于检测电源电压是否在正常范围内，当电源电压低于或高于设定阈值时，电压比较器可以输出相应的信号进行报警或保护。
2) 电压检测：用于检测电路中的电压是否满足要求，当电压低于或高于设定阈值时，电压比较器可以输出相应的信号进行控制或调节。
常用的电压比较器电压比较器是电子电路中常见的一种器件或电路，通常用于比较两个电压的大小，然后输出高电平或低电平来实现对信号的控制。
在电子电路设计中，电压比较器是十分常用的电路之一，因此，本文将介绍一些常用的电压比较器。
1. LM311电压比较器LM311是一种具有高速、精度和灵敏度的电压比较器，常用于电子控制和测量系统中。
它操作电源范围广，具有高电阻输入和输出，且能够在广泛的温度范围内操作。
另外，LM311还具有可调的电压比较器和滞回比较器的特性，使其更加灵活和多功能。
2. LM339电压比较器LM339是一种低功耗、低电压操作和高精度的电压比较器。
它具有四个独立的比较器，每个比较器都有一个开放式输出引脚和一个输入电平偏置器。
LM339的功耗非常低，故它在开启多个输出时也不会对电路产生太大的负担。
3. LM393电压比较器LM393是一种专为简单应用设计的低功耗、电压操作和高精度的电压比较器。
它具有两个独立的高增益、低偏移电压比较器，具有不需要外部元件的开环电路输入抗性。
它还具有多种工作电压和温度范围，适用于多种不同的应用场合。
4. UA741电压比较器UA741是一种原始的集成电路，它是很多电路中常见的基本电压比较器模块。
它具有高增益、宽电压范围和大电流能力，因此，在许多不同应用场合中都有广泛的应用。
总的来说，以上四种电压比较器都有各自的特点和应用场合，它们都是电子电路设计中常见的器件或电路。
电压比较器在电压判断、判断两个电路是否相等等方面有广泛的应用，但需要特别注意的是在实际应用中，也需要使用外部元件来进行稳定性校正，这种校正可以提高电路的稳定性、精度和性能。
电压比较器的应用场景-回复电压比较器是一种常用的电子元件，可以用来比较不同电压的大小，并输出相应的电平信号。
它具有高速响应、精确度高、功耗低等特点，因此在电子系统中有广泛的应用场景。
本文将从不同的应用场景来解析电压比较器的具体用途。
一、电压比较器在电源管理中的应用电源管理是电子设备中至关重要的一环，而电压比较器则可用于实现电源的监控和控制功能。
比如，可以利用电压比较器对电池的电压进行监测，以提醒用户电池是否需要充电或更换。
此外，电压比较器还可以在电源开关控制电路中起到关断或开启电源信号，保护电子设备不过负荷使用，在过载或短路时实现电流的自动切断。
二、温度传感器与电压比较器的结合应用温度传感器是一类常见的传感器，用于测量温度值并将其转化为电压信号。
当需要根据温度信号来触发某种特定功能时，就需要电压比较器来实现。
例如，当温度超过设定阈值时，电压比较器可以控制风扇的启停，保持设备的温度在安全范围内。
此外，电压比较器还可以应用于温度报警系统中，当温度异常时，通过发送电平信号给主控制器，触发相应的警报或切断电路，防止设备过热损坏。
三、电压比较器在自动控制系统中的应用在自动控制系统中，电压比较器常用于检测输入信号与设定参考电压之间的差异。
比如，用于控制对某个特定输入变量进行判断，并发出相应的控制信号。
例如，当光强度低于预设阈值时，电压比较器可以触发照明系统的开启，以提供足够的照明。
同时，电压比较器还可以用于电动机速度控制，通过检测电动机转速达到设定值时输出的电平信号，实现对马达转速的控制。
四、电压比较器在测量仪器中的应用电压比较器也广泛应用于测量仪器中，用于测量信号与标准信号之间的偏差。
常见的应用包括电压表、电流表、频率计等。
以电压表为例，电压比较器可以将输入信号与标准电压进行比较，然后输出相应的电平信号给显示屏，显示准确的电压数值。
电压比较器的高精度和快速响应使得测量仪器具备了更高的准确性和灵敏度。
五、报警与控制系统中的电压比较器应用电压比较器广泛应用于报警与控制系统中，对信号进行分析和判断，然后触发相应的报警或控制操作。
十六 电压比较电路一、电压比较器的基本概念：电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路，在测量和控制中有着相当广泛的应用。
电压比较器的功能是对两个输入电压的大小进行比较，并根据比较结果输出高、低两个电平。
此外，由于高电平相当于逻辑“1”，低电平相当逻辑“0”，所以比较器可作为摸拟与数字电路之间的接口电路.由于比较器输出只有两个状态，因此，用作比较器的运放将工作在开环或正反馈的非线性状态。
电压比较器的电路符号二、电压比较器的基本特性：1. 输出 高电平(U oH )和低电平(U oL )用运放构成的比较器，其输出的高电平U OH 和低电平U OL 可分别接近于正电源电压(U CC )和负电源电压(-U CC )。
2. 鉴别灵敏度理想的电压比较器，在高、低电平转换的门限U T 处具有阶跃的传输特性。
这就要求运放：实际运放的A Ud 不为无穷大。
在U T 附近存在着一个比较的不灵敏区。
在该区域内输出既非U OH ，也非U OL ，故无法对输入电平大小进行判别。
显然，A Ud 越大，则不灵敏区就越小，称比较器的鉴别灵敏度越高。
3.转换速度作为比较器的另一个重要特性就是转换速度，即比较器输出状态发生转换所需要的时间。
ud A =∞u u EEu -u +通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。
为此可对比较器施加正反馈，以提高转换速度。
理想集成运放非线性应用时的特点非线性应用的条件：运放开环或施加正反馈。
非线性应用特点：反相电压比较器 电路如图所示， 输入信号U i 加在反相端，参考电压U r 加在同相端。
i ＜ u r ， u o =u OH i ＞ u r ， u o =u OL当该电路的参考电压为零时，则为反相过零比较器。
0o CC oL o CC oHi i u u u U U u u u U U +--+-+==>≈-=<≈+=同相电压比较器电路如图所示，输入信号U i加在同相端，参考电压U r 加在反相端。
电压比较器电压比较器，三端元件（两输入端，一输出端），输入为模拟信号，输出为数字信号。
一、基本电路和相关定义1、电压（电平）比较器的身份定义电压比较器是一种用来比较两个或两个以上模拟电平，并给出比较结果（可用数字量的1、0来表示）的功能部件。
可作为模拟电路和数字电路之间接口的一种电路，即模拟－数字转换器。
所有运算放大器，均处于负反馈的闭环状态之下。
一旦处于开环，因其无穷大电压放大倍数之故，势必使其输出级处于“饱和”或“截止”的两个极端状态，而不再具备放大器的特征。
但在某些应用场合，恰恰需要利用放大器开环时输出级所表现出的这种极端状态，如将两个或两个以上模拟量输入量进行比较，将两者（或两者以上）的大小分别用高电平（逻辑1）和低电平（逻辑0）表示，以完成将电平差转换为数字表的转换。
其输入、输出已不存在线性关系。
如果有一种器件，是专业从事输入电压比较而输出开关量信号的，该器件就叫做电压比较器。
因而该类器件既不归属于线性（模拟）电路类别，也不归属于数字电路类别。
从输入看，尚具备线性电路特点；从输出看，已为典型的数字电路特点。
其身份尴尬：非线性模拟电路（又是一个矛盾性定义，既为模拟，又何来非线性？）。
比较器有模拟和数字电路的两重特性，是集成了二者之长吗？与二者相比，各有什么特点？它们能否相互替代呢？12+-ININO UTVREFO UT+-INVREFO UT321321RPN1N2RPa 、反相器b 、运放电路c 、比较器电路图1-1 比较器和数字电路、运放电路1）反相器以数字电路中的TTL 产品中的反相器为例。
反相器是如何识别输入信号的高、低电平呢？肯定有一个潜在的比较基准。
器件典型供电Vcc 为+5V ，当输入电压低于1.5V （30%Vcc 以下，比较基准之一）时，为输入低电平信号，此时输出端为高电平状态；当输入电压高于3.5V （60%Vcc 以上，比较基准之二）时，为高电平信号输入，此时输出端为代电平状态；当输入信号在低于3.5V 高于1.5V 的范围之内，会引起识别混乱或无法识别，从而不能确定输出状态（因此这一输入电压范围也被称为非法信号）。
电压比较器原理
电压比较器是一种用于比较两个不同电压之间的差异，也叫比较器。
电压比较器可以有许多不同的形式，其原理也有所不同，可以被用于各种不同的应用场合。
电压比较器的基本原理是将两个电压作为输入，测量其差值，然后根据差值产生一个相应的输出。
常见的比较器形式有运放、和称电路、脉宽调制器、示波器等。
以运放形式的电压比较器为例，其核心组成部分就是运放放大器，运放放大器可以将输入电压放大，并输出一个放大后，与输入电压差值的结果。
其工作原理是，当输入电压大于参考电压时，运放放大器输出的电压变高，反之，如果输入电压小于参考电压，运放放大器就输出的电压变低。
另一种常见的电压比较器是和称电路。
它根据比较电压匹配的原理，利用和称电路变换器，将输入电压转换为和称参考电压。
在相当于电路放大器的出，当输入电压小于或等于参考值时，输出电压保持不变，而当输入电压大于参考值时，输出电压会发生变化。
此外，还有一些其他形式的电压比较器，如脉宽调制器，它可以检测出输入信号的脉宽，通过参考信号的脉宽，将输出电压的高低变化转换为被检测的脉宽与参考信号脉宽之间的差异；示波器，它可以将输入波形的电压变化转换为图形，根据图形分析输出与参考电压之间的不同，以比较不同的输入电压。
总而言之，电压比较器是一种确定参考电压和比较电压之间差异的重要工具，它拥有许多优势，可以通过多种不同方式满足多样的应用场景。
分立元件组成的电压比较器
分立元件组成的电压比较器是一种常见的电子电路，用于比较两个电压信号的大小关系，并根据比较结果输出相应的逻辑电平。
电压比较器的核心部分通常由运算放大器（Operational Amplifier，简称运放）构成。
运放是一种具有高增益的放大器，可以对输入的电压信号进行放大和比较。
分立元件组成的电压比较器一般包含以下几个部分：
1. 输入级：输入级负责接收需要比较的两个电压信号。
输入级通常由两个电阻和一个运算放大器组成，电阻用于将输入信号转换为电流信号，运算放大器对电流信号进行放大。
2. 比较级：比较级是电压比较器的核心部分，用于比较两个输入信号的大小。
比较级通常由一个运算放大器和一些电阻、电容等元件组成。
运算放大器将两个输入信号进行比较，并根据比较结果输出相应的逻辑电平。
3. 输出级：输出级负责将比较级输出的逻辑电平转换为适合后续电路使用的信号形式。
输出级通常由一个晶体管或其他开关元件组成，可以将比较结果转换为高电平或低电平输出。
分立元件组成的电压比较器具有简单、成本低、速度快等优点，适用于一些对速度和精度要求不高的应用场合。
但相对于集成电路电压比较器，分立元件组成的电压比较器在电路设计和调试上可能需要更多的工作。
实验十集成运放基本应用之三——电压比较电路
姓名：班级：学号：实验时间：
一、实验目的
1、掌握比较器的电路构成及特点
2、学会测试比较器的方法
二、实验原理
1、图1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，输入电压Ui加在反相输入端。
图1（b）为（a）图比较器的传输特性。
(a) 图1 电压比较器 (b)
当Ui<UR时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。
输出端电位被其箝为在稳压管的稳定电压Uz，即：Uo=Uz。
当Ui>UR时，运放输出低电平，Dz正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降UD，即：Uo=-UD。
因此，以UR为界，当输入电压Ui变化时，输出端反映两种状态。
高电位和低电位。
2、常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器（又称Schmitt触发器）、双限比较器（又称窗口比较器）等。
(1)、图2过零比较器
D1D2为幅稳压管。
信号从运放的反相端输入，参考电压为零。
当u1>0时,u0=-(Uz+U D),当u1<0时，u0=+（Uz+U D）
(a) 图2 过零比较器(b)
(2)、图3为滞回比较器。
过零比较器在实际工作时，如果Ui恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，Uo 将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。
为此就需要输出特性具有滞回现象。
如图3所示：
(a) (b)
图3 滞回比较器
从输出端引入一个电阻分压支路到同相输入端，若Uo 改变状态，U∑ 点也随着改变点位，使过零点离开原来位置。
当Uo 为正（记作U D ）U∑=[ R2/（R2+ R f ）]* U D ，则当UD> U∑后,Uo 再度回升到UD，于是出现图（b）中所示的滞回特性。
- U∑ 与U∑ 的差别称为回差。
改变R2 的数值可以改变回差的大小。
三、实验设备与器件
1、±12V直流电源
2、直流电压表
3、函数信号发生器
4、交流毫伏表
5、双踪示波器
6、运算放大器μA741×2
7、稳压管2CW231×1 8、二极管4148×2
9、电阻器等
四、实验内容
1、过零电压比较器
（1）如图5所示在运放系列模块中正确连接电路，并接通±12V电源。
图5 过零比较器
（2）测量当Ui 悬空时，Uo 的值。
（3）调节信号源，使输出频率为500Hz，峰峰值为2V 的正弦波信号，并输入至Ui 端，用示波器观察比较器的输入Ui 与输出Uo 波形并记录.
（4）改变信号发生器的输出电压Ui 幅值，用示波器观察Uo 变化，测出电压传输特性曲线。
实验得 Ui 悬空时， Uo=6.667V ；
Ui 与输出Uo 波形（输入峰峰值为10V）
Ui 与输出Uo 波形（输入峰峰值为2V）
Ui 与输出Uo 波形（输入峰峰值为1V）
由以上三图可得传输特性曲线为
分析：
当Ui<0 时，由于集成运放的输出电压Uo'=+Uom，使稳压管D2 工作在稳压状态（两只稳压管的稳定电压均小于集成运放的最大输出电压Uom），所以输出电压Uo=Uz；
当Ui>0 时，由于集成运放的输出电压Uo'=-Uom，使稳压管D1工作在稳压状态,所以输出电压Uo=-Uz。
电路图中所选的稳压管的稳压电压为6V，但实际测出的电压输出值
6.667V，略大于此值。
当Ui<0 时，稳压管D2 工作在稳压状态，稳压管D1 工作在正向导通状态，所以使输出电压Uo=Uz+UD（UD 为稳压管的正向导通电压，约为0.7V），因而实际测量值略高于稳压管的稳压值。
2、反相滞回比较器
（1）如图6所示正确连接电路，打开直流开关，U i接（+5/-5）V，以双踪示波器同时观察U i, Uo的直流电位，细心调节U i电压，测出Uo由+Uomax跳变为-Uomax时U i的临界值，此为下门限电平。
（2）同上，测出测出Uo由-Uomax跳变为+Uomax时U i的临界值，此为上门限电平。
（3）U i接500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察U i—Uo波形。
（4）将分压支路100k欧电阻改为200k欧，重复上述实验，测定传输特性
图6 反相滞回比较器
上门限电平（U i/V）下门限电平（U i/V）分压支路100K电阻0.599 -0.594
分压支路200K电阻0.318 -0.307
理论值（100K）
（U
i =R2Uz /（R2+R3））
0.609 -0.609
理论值（200K）
（U
i =R2Uz /（R2+R3））
0.319 -0.319 误差（100K） 1.64％ 2.46％误差（200K）0.33％ 3.76％
Ui 与输出Uo 波形（200K Uo=6.658V）
其电压传输特性如下图所示（100K）
分析：
集成运放的反向输入端电位U N=Ui，同向输入端电位U P=R2Uz/(R2+R f)，令
U N=U P 得到阈值电压± U TH=± R2Uz/(R2+R f)。
假设Ui< -U TH，那么U N 一定小于U P，因而Uo=+Uz，所以U P=+U TH。
只有当输入电压Ui 增大到+ U TH，再增大
一个无穷小量时，输出电压Uo 才会从+ U TH 跃变为-U TH。
同理，假设Ui>-U TH，那么U N 一定大于U P，因而Uo=- Uz，所以U P=-U TH。
只有当输入电压Ui 减小
到-U TH，再减小一个无穷小量时，输出电压Uo 才会从-U TH 跃变为+U TH。
所以得到如上图所示的电压传输特性曲线。
3、同向滞回比较器
（1）连接图7 所示实验电路，接通直流电源，测出Uo 由高电平变为低电平时的阈值（2）参照2，自拟实验步骤及方法
（3）将结果与2比较
图7 同相迟滞比较器
由实验可得 （Rf=100K，Uz=6.7V）
上门限电平（U i/V）下门限电平（U i/V）反相迟滞比较器 0.599 -0.594
同相迟滞比较器 6.497 -6.509
理论值（同相）
（U
i =R1Uz /Rf）
6.7 -6.7 误差3.03％ 2.85％
Ui 与输出Uo 波形（100K Uo=6.707V）
其电压传输特性如下图所示
分析：
集成运放的反向输入端电位U N=0，阈值电压± U TH=± R1Uz/R f。
假设Ui< -U TH，那么U N 一定大于U P，因而Uo=- Uz，当输入电压Ui 增大到+ U TH，再增大一个无穷小量时，输出电压Uo 才会从-U TH 跃变为+U TH。
同理，假设Ui>U TH，那么U N一定小于U P，因而Uo=+Uz，当输入电压Ui 减小到-U TH，再减小一个无穷小量时，输出电压Uo 才会从+U TH 跃变为-U TH。
所以得到如上图所示的电压传输特性曲线。
五、实验总结
1、过零比较器
过零比较器被用于检测一个输入值是否是零。
原理是利用比较器对两个输入电压进行比较。
两个输入电压一个是参考电压Vr，一个是待测电压Vu。
一般Vr从正相输入端接入，Vu从反相输入端接入。
根据比较输入电压的结果输出正向或反向饱和电压。
当参考电压已知时就可以得出待测电压的测量结果，参考电压为零时即为过零比较器。
用比较器构造的过零比较器存在一定的测量误差。
当两个输入端的电压差与开环放大倍数之积小于输出阈值时探测器都会给出零值。
例如，开环放大倍数为106，输出阈值为6v时若两输入级电压差小于6微伏探测器输出零。
这也可以被认为是测量的不确定度。
2、迟滞比较器
迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。
在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络，就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。
由于反馈的作用这种比较器的门限电压是随输出电压的变化而变化的。
它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高。
3、窗口比较器
电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成，电路及传输特性图如图。
高电平信号的电位水平高于某规定值VH的情况，相当比较电路正饱和输出。
低电平信号的电位水平低于某规定值VL的情况，相当比较电路负饱和输出。
该比较器有两个阈值，传输特性曲线呈窗口状，故称为窗口比较器。
比较器应用：
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。
