比較器

對兩個或多個數(shù)據(jù)項進行比較，以確定它們是否相等，或確定它們之間的大小關(guān)系及排列順序稱為比較。 能夠?qū)崿F(xiàn)這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。 比較器是將一個模擬電壓信號與一個基準(zhǔn)電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進制信號0或1，當(dāng)輸入電壓的差值增大或減小且正負(fù)符號不變時，其輸出保持恒定。

比較器的應(yīng)用

利用四個比較器構(gòu)成一個電流檢測電路，可用于指示輸入電流的四種狀態(tài)，電阻“Shunt”用于將輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓信號，R1和R2用于設(shè)置運算放大器的增益，并為比較器提供所需要的基準(zhǔn)電壓。R4～R7可用來設(shè)置不同數(shù)字輸出狀態(tài)所對應(yīng)的檢測門限。

1、過零比較器

過零比較器被用于檢測一個輸入值是否是零。原理是利用比較器對兩個輸入電壓進行比較。兩個輸入電壓一個是參考電壓Vr，一個是待測電壓Vu。一般Vr從正相輸入端接入，Vu從反相輸入端接入。根據(jù)比較輸入電壓的結(jié)果輸出正向或反向飽和電壓。當(dāng)參考電壓已知時就可以得出待測電壓的測量結(jié)果，參考電壓為零時即為過零比較器。

用比較器構(gòu)造的過零比較器存在一定的測量誤差。當(dāng)兩個輸入端的電壓差與開環(huán)放大倍數(shù)之積小于輸出閾值時探測器都會給出零值。例如，開環(huán)放大倍數(shù)為106，輸出閾值為6v時若兩輸入級電壓差小于6微伏探測器輸出零。這也可以被認(rèn)為是測量的不確定度。

2、弛張振蕩器

比較器可以用于構(gòu)造弛張振蕩器，其中同時應(yīng)用到了正反饋和負(fù)反饋。正反饋是一個施密特觸發(fā)器，這樣組成了一個多諧振蕩器。而RC電路在其中增加了負(fù)反饋，導(dǎo)致電路開始自發(fā)振蕩，使整個電路從鎖存器變成了弛張振蕩器。

電平轉(zhuǎn)換使用漏極開路的比較器（例如LM393、TLV3011和MAX9028）可以構(gòu)造電平轉(zhuǎn)換器，用于改變信號電壓。選擇適當(dāng)?shù)纳侠妷嚎梢造`活地選擇轉(zhuǎn)換的電壓值。例如使用MAX972比較器可以把±5V的信號轉(zhuǎn)換成3V信號。

3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器

比較器的作用是比較一個輸入信號是否高于某一給定值，因此可以將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)成二進制的數(shù)字信號。包括ΔΣ調(diào)制在內(nèi)的幾乎所有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器都含有比較器，用于對輸入的模擬信號進行量化。

4、電壓比較器

電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運算放大器。電壓比較器的功能：比較兩個電壓的大小（用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系）：當(dāng)”+”輸入端電壓高于”－”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平；當(dāng)”+”輸入端電壓低于”－”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平。

電壓比較器的作用：它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。簡單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此人們就要對它進行改進。改進后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器。運放，是通過反饋回路和輸入回路的確定“運算參數(shù)”，比如放大倍數(shù)，反饋量可以是輸出的電流或電壓的部分或全部。而比較器則不需要反饋，直接比較兩個輸入端的量，如果同相輸入大于反相，則輸出高電平，否則輸出低電平。電壓比較器輸入是線性量，而輸出是開關(guān)（高低電平）量。一般應(yīng)用中，有時也可以用線性運算放大器，在不加負(fù)反饋的情況下，構(gòu)成電壓比較器來使用。

可用作電壓比較器的芯片：所有的運算放大器。常見的有LM324LM358uA741TL081\2\3\4OP07OP27，這些都可以做成電壓比較器（不加負(fù)反饋）。LM339、LM393是專業(yè)的電壓比較器，切換速度快，延遲時間小，可用在專門的電壓比較場合，其實它們也是一種運算放大器。