“窗口比较器”又叫“双限比较器”,是指在输入信号的上升沿和下降沿翻转电压不同的比较器,两个电压之间的值为窗口宽度。

什么是窗口比较器

 

窗口比较器的工作原理

窗口比较器常用两个比较器组成(双比较器),它有两个阈值电压 VTHH(高阈值电压)及 VTHL(低阈值电压),与 VTHH 及 VTHL 比较的电压 VA 输入两个比较器。若 VTHL≤VA≤VTHH,Vout 输出高电平;若 VA<VTHL,VA>VTHH,则 Vout 输出低电平,如图 10 所示。图 10 是一个冰箱报警器电路。冰箱正常工作温度设为 0~5℃,(0℃到 5℃是一个“窗口”),在此温度范围时比较器输出高电平(表示温度正常);若冰箱温度低于 0V 或高于 5℃,则比较器输出低电平,此低电平信号电压输入微控制器(μC)作报警信号。

 

温度传感器采用 NTC 热敏电阻 RT,已知 RT 在 0℃时阻值为 333.1kΩ;5℃时阻值为 258.3kΩ,则按 1.5V 工作电压及流过 R1、RT 的电流约 1.5  uA,可求出 R1 的值。R1 的值确定后,可计算出 0℃时的 VA 值为 0.5V(按图 10 中 R1=665kΩ时),5℃时的 VA 值为 0.42V,则 VTHL=0.42V,VTHH=0.5V。若设 R2=665kΩ,则按图 11,可求出流过 R2、R3、R4 电阻的电流 I=(1.5V-0.5V)/665kΩ=0.0015mA,按 R4×I/=0.42V,可求出 R4=280kΩ再按 0.5V=(R3+R4)0.0015mA,  则可求出 R3=53.3kΩ。

 

本例中两个比较器采用低工作电压、低功耗、互补输出双比较器 LT1017,无需外接上拉电阻。

 

如果要判别输入信号电压 ui 是否进入某一定 范围,则可以用图 1(a)所示的窗口比较器来进行判别。该窗口比较器是由一个反向输入差动任意电平比较器和另一个同相输入差动任意电平比较器适当地组合而成。

 

假定 UREF1> UREF2,则当 ui < U REF1 时,A1 输出为+UOM,A2 输出为UOM,D1 导通,D2 截止,输出电压 uo = +UOM;当 U REF2 > ui > U REF1 时,A1 和 A2 的输出都是UOM,D1、D2 都截止,输出电压 uo = 0;当 ui > U REF2 时,A1 输出为UOM,A2 输出为+UOM,D1 截止,D2 导通,输出电压 uo = +UOM;其电压传输特性如图 1(b)所示。

 

由图中传输特性可知,当输入电压 ui 处于 UREF1 和 UREF2 之间时,输出为 0,而当输入电压的值处于 UREF1 和 UREF2 之外时,输出为+UOM。注意:在图 1(b)电压传输特性电路中,运算放大器的输出端不能直接相连,因为图 1 (D1、D2 用 IN4148,R=1k)当两个运放输出电压的极性相反时,将互为对方提供低阻抗通路而导致运算放大器烧毁。

 

窗口比较器的工作原理窗口比较器的工作原理窗口比较器的工作原理

 

 

窗口比较器的作用 

      对两个或多个数据项进行比较,以确定它们是否相等,或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。 可以将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。两路输入为模拟信号,输出则为二进制信号 0 或 1,当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时,使其输出保持恒定。