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。 能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。 比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器的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,其输出保持恒定。

 

 

它可用作模拟电路和数字电路的接口,还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。简单的电压比较器结构简单,灵敏度高,但是抗干扰能力差,因此人们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有:滞回比较器和窗口比较器。运放,是通过反馈回路和输入回路的确定“运算参数”,比如放大倍数,反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。而比较器则不需要反馈,直接比较两个输入端的量,如果同相输入大于反相,则输出高电平,否则输出低电平。电压比较器输入是线性量,而输出是开关(高低电平)量。一般应用中,有时也可以用线性运算放大器,在不加负反馈的情况下,构成电压比较器来使用。

 

可用作电压比较器的芯片:所有的运算放大器。常见的有LM324 LM358 uA741 TL081\2\3\4 OP07 OP27,这些都可以做成电压比较器(不加负反馈)。LM339、LM393是专业的电压比较器,切换速度快,延迟时间小,可用在专门的电压比较场合,其实它们也是一种运算放大器。

 

电压比较器应用

利用四个比较器构成一个电流检测电路,可用于指示输入电流的四种状态,电阻“Shunt”用于将输入电流转换为电压信号,R1和R2用于设置运算放大器的增益,并为比较器提供所需要的基准电压。R4~R7可用来设置不同数字输出状态所对应的检测门限。

 

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。

 

弛张振荡器

比较器可以用于构造弛张振荡器,其中同时应用到了正反馈和负反馈。正反馈是一个施密特触发器,这样组成了一个多谐振荡器。而RC电路在其中增加了负反馈,导致电路开始自发振荡,使整个电路从锁存器变成了弛张振荡器。

 

电平转换使用漏极开路的比较器(例如LM393、 TLV3011和MAX9028)可以构造电平转换器,用于改变信号电压。选择适当的上拉电压可以灵活地选择转换的电压值。例如使用MAX972比较器可以把±5V的信号转换成3V信号。

 

模数转换器

比较器的作用是比较一个输入信号是否高于某一给定值,因此可以将输入的模拟信号转成二进制的数字信号。包括ΔΣ调制在内的几乎所有的数模转换器都含有比较器,用于对输入的模拟信号进行量化。