電壓比較器

電壓比較器可以看作是放大倍數接近“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係)：

當”+”輸入端電壓高於”－”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平；

當”+”輸入端電壓低於”－”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平；

可工作在線性工作區和非線性工作區。

工作在線性工作區時特點是虛短，虛斷；

工作在非線性工作區時特點是跳變，虛斷；

由於比較器的輸出只有低電平和高電平兩種狀態，所以其中的集成運放常工作在非線性區。從電路結構上看，運放常處於開環狀態，又是為了使比較器輸出狀態的轉換更加快速，以提高響應速度，一般在電路中接入正反饋。

簡單的電壓比較器結構簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此我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。

運放是通過反饋迴路和輸入迴路的確定“運算參數”，比如放大倍數，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，如果同相輸入大於反相，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（高低電平）量。一般應用中，有時也可以用線性運算放大器，在不加負反饋的情況下，構成電壓比較器來使用。

運算放大器採用差分輸入，而且具有較高增益，這與比較器的特性相似，所以在實際應用中可以作為低性能比較器使用。

理論上一個開環組態（無負反饋）的運放可以發揮低端比較器的作用。當正相輸入端（V+）的電壓高於反相輸入端（V-）時，由於運放較高的開環增益，在輸出端輸出一個正向飽和電壓+Usat。當反相輸入端（V-）的電壓高於正相輸入端（V+）時，在輸出端輸出一個反向飽和電壓-Usat。而對工作在線性段負反饋組態、由分離電壓供電（±V）的運放而言，其傳遞函數可寫作：，這與非線性無負反饋的比較器不同。

實踐中，與使用專用比較器相比使用運放比較器有以下缺點：

● ● 運放被設計為工作在有負反饋的線性段，因此飽和的運放一般有較慢的翻轉速度。大多數運放中都帶有一個用於限制高頻信號下壓擺率的補償電容。這使得運放比較器一般存在微秒級的傳播延遲，與之相比專用比較器的翻轉速度在納秒量級。

● ● 運放沒有內置遲滯電路，需要專門的外部網路以延遲輸入信號。

● ● 運放的靜態工作點電流只有在負反饋條件下保持穩定。當輸入電壓不等時將出現直流偏置。

● ● 比較器的作用為數字電路產生輸入信號，使用運放比較器時需要考慮與數字電路介面的兼容性。

● ● 多節運放的不同頻率間可能產生干擾。

● ● 許多運放的輸入端有反向串聯的二極體。運放兩極的輸入一般是相同的，這不會造成問題。但比較器的兩極需要接入不同的電壓，這就可能導致意想不到的二極體的擊穿。