电压比较器原理介绍
电压比较器实验报告
电压比较器实验报告电压比较器实验报告引言：电压比较器是一种常见的电子元件，用于比较两个电压信号的大小，并输出相应的逻辑电平。
在本次实验中，我们将学习并掌握电压比较器的基本原理、工作方式以及应用。
一、实验目的本次实验的目的是通过实际操作，深入了解电压比较器的工作原理，掌握其在电路中的应用。
二、实验原理1. 电压比较器的基本原理电压比较器是一种电子元件，用于比较两个电压信号的大小。
它通常由一个差分放大器和一个输出级组成。
差分放大器负责放大输入信号，并将放大后的信号与参考电压进行比较，然后输出相应的逻辑电平。
2. 电压比较器的工作方式电压比较器的工作方式可以分为两种：开环比较器和闭环比较器。
开环比较器的输出直接由差分放大器输出，其输出电平取决于输入电压与参考电压的大小关系。
闭环比较器在开环比较器的基础上加入反馈电路，通过反馈调节放大器的增益，使输出电平更稳定。
三、实验步骤1. 搭建电压比较器电路根据实验要求，选择合适的电压比较器芯片，并根据其引脚连接图搭建电路。
注意正确连接电源和地线，以及输入和输出信号的接入。
2. 调节参考电压使用可调电阻或电位器，调节参考电压的大小。
可以通过示波器观察到参考电压与输入信号的关系。
3. 测试输入信号使用信号发生器产生不同幅值和频率的输入信号，并接入电压比较器。
观察输出信号的变化，并记录实验数据。
四、实验结果与分析根据实验数据，我们可以观察到电压比较器在不同输入信号下的输出情况。
当输入信号大于参考电压时，输出为高电平；当输入信号小于参考电压时，输出为低电平。
这验证了电压比较器的工作原理。
此外，我们还可以通过改变参考电压的大小，观察输出信号的变化。
当参考电压增大时，输出信号的高电平部分会变得更长，低电平部分则会变得更短。
反之，当参考电压减小时，输出信号的高低电平部分相应变化。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了电压比较器的基本原理、工作方式以及应用。
电压比较器在电子电路中有广泛的应用，如电压检测、开关控制等。
电压比较器
讨论三
已知各电压比较器的电压传输特性如图所示，说出它 们各为哪种电压比较器；输入电压为5sinωt(V)，画出各 电路输出电压的波形。
反相输入 滞回比较器
窗口 比较器
同相输入 单限比较器
你能分别组成具有图
示电压传输特性的电压 比较器电路吗？
讨论四：求解图示各电路的电压传输特性。
uI
A
UREF
uo
两只特性相同而又制 作在一起的稳压管
输出限幅电路
uO＝± UZ
1) 集成运放的净输入电压和净 输入电流均近似为零，保护了 输入级； 2) 集成运放没有工作到非线性 区，加速集成运放状态的转换
电压比较器的分析方法：
1、写出 uP、uN的表达式，令uP＝ uN，求解出的 uI即为UT； 2、根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；
U OM U OM U OM U OM
当uI>URH时，uO1= － uO2= UOM，D1导通， D2截止； uO= UZ。
当uI<URH时，uO2= － uO1= UOM，D2导通， D1截止； uO= UZ 。
当URL<uI< URH时， uO1= uO2= －UOM，D1、 D2均截止； uO= 0。
UH
t
UL
ui
R
－
+
uo
ui
+
Uom
t
R1
R2
-Uom
例：R1=10k，R2=20k ，的波形。
ui 10V
5V
t
0
ui R
UR R1
－
+
+
R2
uo
Uom uo
UL
cmos电压比较器工作原理
cmos电压比较器工作原理CMOS电压比较器是一种常用的电子器件，它可以将两个输入电压进行比较，并输出相应的逻辑信号。
本文将简要介绍CMOS电压比较器的工作原理。
CMOS电压比较器由两个互补的MOS管组成，通常为n型和p型MOS管。
其中n型MOS管通常被称为NMOS管，p型MOS管则被称为PMOS管。
这两个MOS管的控制端一般用一个差分输入电路来形成，分别对应输入电压的正和负端。
CMOS电压比较器通常由以下三个部分组成：差分输入电路、比较器和输出电路。
首先是差分输入电路。
它由两个输入晶体管和一个负反馈电路组成。
输入电压通过差分输入电路被分成正、负两支，正输入端和负输入端分别与输入电压的正负端相连。
正负两支输入电压的大小决定了输入电压的大小和极性。
接下来是比较器。
比较器是用来将输入电压转换为输出电压的核心部分。
通常情况下，比较器由两个互补MOS管构成。
输入电压经过差分输入电路后，相应的信号被传递到互补MOS 管。
当输入电压的正支大于负支时，NMOS管将被打开，PMOS管将被关闭；反之，当输入电压的负支大于正支时，NMOS管将被关闭，PMOS管将被打开。
因此，比较器将输入电压的大小和极性转换为了不同的管路状态。
最后是输出电路。
输出电路用于提取和输出比较器的输出信号。
输出电路通常由一个或多个电晶体管组成，它们的工作状态与比较器的输出信号相关联。
比如，当开关管为导通状态时，输出电压为高电平；相反，当开关管为截止状态时，输出电压为低电平。
总的来说，CMOS电压比较器利用差分输入电路将输入电压的大小和极性转换为互补MOS管的不同状态。
这样，它可以非常快速地将输入电压的信息转换为输出电压信号，并输出给后续电路进行处理。
CMOS电压比较器在数字电路和模拟电路中广泛应用，比如在模数转换器、自适应滤波器和通信系统中。
需要注意的是，本文所列出的是CMOS电压比较器的基本工作原理，实际的电路中可能还会包含其他的电路元件或功能模块，以实现更精确的比较和输出。
电压比较器工作原理及电路图分析
工作原理及电路图分析
目录
01
电压比较器简介
02
电压比较器工作原理
03
电压比较器电路图浅析
01
电压比较器简介
一. 电压比较器简介
电压比较器可以说是集成运放非线性应用电路，通常应用于各种 电子设备中，那么什么是电压比较器呢？下面让我们来对其进行简单 的了解。 在工作状态下，电压比较器会将一个模拟量电压信号和一个参考 固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相 应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用 于模拟与数字信号转换等领域。总的来说，电压比较器是对输入信号 进行鉴别与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。 常用的电压比较器有单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、三态电 压比较器等。 并且，电压比较器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。 在一般应用中，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。我们知道，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。
工博士商城
02
电压比较器工作
原理
二. 电压比较器工作原理
电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。可 用来比较两个电压的大小(用输出电压的输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输 出为高电平；当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出 为低电平；可工作在线性工作区和非线性工作区。工作在线性工作区时 特点是虚短，虚断；工作在非线性工作区时特点是跳变，虚断； 由于比较器的输出只有低电平和高电平两种状态，所以其中的集成 运放常工作在非线性区。从电路结构上看，运放常处于开环状态，又是 为了使比较器输出状态的转换更加快速，以提高响应速度，一般在电路 中接入正反馈。下面让我们来看看详细的电压比较器原理分析。
电压比较器工作原理及应用
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、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。
本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。
图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端V out(输出电平信号)。
另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压V A，反相端输入VB。
V A和VB的变化如图1(b)所示。
在时间0～t1时，V A>VB；在t1～t2时，VB>V A；在t2～t3时，V A>VB。
在这种情况下，V out的输出如图1(c)所示：V A>VB时，V out输出高电平(饱和输出)；VB>V A时，V out输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果输入电压V A与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。
此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。
从图4中可以看出，比较器电路就是一个运算放大器电路处于开环状态的差分放大器电路。
同相放大器电路如图5所示。
如果图5中RF=∞，R1=0时，它就变成与图3(b)一样的比较器电路了。
图5中的Vin相当于图3(b)中的V A。
比较器与运放的差别运放可以做比较器电路，但性能较好的比较器比通用运放的开环增益更高，输入失调电压更小，共模输入电压范围更大，压摆率较高(使比较器响应速度更快)。
另外，比较器的输出级常用集电极开路结构，如图6所示，它外部需要接一个上拉电阻或者直接驱动不同电源电压的负载，应用上更加灵活。
电压比较器原理
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。
电压比较器的原理
电压比较器的原理电压比较器是一种常见的集成电路，在电子领域中起着非常重要的作用。
它能够比较两个输入电压的大小，并输出一个相应的信号表示哪个电压更大。
电压比较器不仅在电子产品中被广泛应用，而且在工业控制、通信系统、汽车电子和家用电器等领域也有着重要的应用。
在现代电子技术领域，和性能研究一直是学术界和工程领域的热点之一。
电压比较器的原理主要是通过比较两个输入信号的大小，然后输出一个与输入信号大小相关的电平。
通常情况下，电压比较器具有一个比较器和一个输出驱动器两个主要部分。
比较器是电路的核心部分，它通常是由几个晶体管和几个电阻器组成的放大器。
当输入的两个电压信号经过比较器放大后，在输出驱动器的作用下，比较结果将输出为“高电平”或“低电平”信号。
这种高低电平的输出信号可以被后续的电路或器件识别和处理，实现各种不同的功能。
电压比较器的原理在设计和使用中有很多值得注意的地方。
首先是输入电压范围，比较器应该具有足够的输入电压范围，能够适应各种不同的输入信号。
其次是输出电平的稳定性和精准度，输出电平应该受到输入信号的精确控制，以确保系统的准确性和稳定性。
另外，比较器的响应速度也是一个重要的指标，快速的响应速度可以很好地满足一些对速度要求较高的应用场景。
除了以上的基本功能，电压比较器还可以通过外部电阻、电容等器件进行调节和改进。
例如，通过调节电阻的数值可以改变比较器的增益，调节电容可以改变比较器的响应速度。
这种通过外部器件改变比较器性能的方式，可以很好地满足不同应用场景的需求。
值得指出的是，电压比较器的原理和性能不仅受到硬件设计的影响，还受到环境条件的影响。
比如温度、电压波动、信号干扰等环境因素，都会对比较器的性能产生一定的影响。
因此在实际设计和使用中，需要综合考虑各种因素，做到合理选择和配置，确保电压比较器的性能稳定可靠。
在现代电子技术领域，电压比较器的应用非常广泛。
在模拟信号处理中，比如电源管理、传感器接口、音频处理等领域，电压比较器可以起到重要的作用。
电压比较器工作原理及应用
电压比较器工作原理及应用电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、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。
本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。
图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。
另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。
VA和VB的变化如图1(b)所示。
在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。
在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA时，Vout输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。
与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。
输出电平变化与VA、VB 的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。
如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。
VB>VA时，Vout输出饱和负电压。
如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。
此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。
比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。
由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
电压比较器实验原理
电压比较器实验原理
电压比较器是一种经常用于电路中的基本器件，用于比较两个电压的大小，并根据比较结果产生相应的输出信号。
电压比较器是由运算放大器等器件构成的。
实验中，我们将利用运算放大器来搭建一个基本的电压比较器电路。
运算放大器是一种具有高增益和高输入阻抗的放大器，常用于信号放大和比较。
电压比较器的实验原理是利用运算放大器的差分输入特性。
运算放大器的输入端有一个称为非反相端（+）和一个称为反相
端（-）。
当非反相端的电压高于反相端的电压时，输出端会
输出一个高电平信号；当非反相端的电压低于反相端的电压时，输出端会输出一个低电平信号。
在实验中，我们可以通过将两个待比较的电压分别与运算放大器的非反相端和反相端相连接，通过调节输入电压的大小和运算放大器的输入电阻，实现对输入电压的比较。
实验中，我们可以使用一个电位器分别提供两个输入电压，通过调节电位器的位置来改变输入电压的大小。
然后，将两个电压与运算放大器的输入端相连接，并通过示波器或LED等器
件来观察输出信号的变化。
通过实验，我们可以验证电压比较器的基本原理，并了解其在电路中的应用。
同时，我们还可以根据实际需求来调整电压比较器的参数，以适应不同的应用场景。
用电压比较器的原理及作用介绍
几种常用电压比较器的原理及作用介绍几种常用电压比较器的原理及作用介绍电压比较器简称比较器，其基本功能是对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平电压，据此来判断输入信号的大小和极性。
电压比较器常用于自动控制、波形产生与变换，模数转换以及越限报警等许多场合。
电压比较器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。
只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进入非线性区，属于集成运放的非线性应用范围。
在分析比较器时，虚断路原则仍成立，虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。
下面分别介绍几个种类电压比较器作用。
一、零电平比较器(过零比较器)电压比较器是将一个模拟输入信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较和鉴别的电路。
参考电压为零的比较器称为零电平比较器。
按输入方式的不同可分为反相输入和同相输入两种零电位比较器，如图1(a)、(b)所示图1 过零比较器(a)反相输入；(b)同相输入通常用阈值电压和传输特性来描述比较器的工作特性。
阈值电压(又称门槛电平)是使比较器输出电压发生跳变时的输入电压值，简称为阈值，用符号UTH表示。
估算阈值主要应抓住输入信号使输出电压发生跳变时的临界条件。
这个临界条件是集成运放两个输入端的电位相等(两个输入端的电流也视为零)，即U+=U–。
对于图1(a)电路，U–=Ui, U+=0, UTH=0。
传输特性是比较器的输出电压uo与输入电压ui在平面直角坐标上的关系。
画传输特性的一般步骤是：先求阈值，再根据电压比较器的具体电路，分析在输入电压由最低变到最高(正向过程)和输入电压由最高到最低(负向过程)两种情况下，输出电压的变化规律，然后画出传输特性。
二、任意电平比较器(俘零比较器)将零电平比较器中的接地端改接为一个参考电压UR(设为直流电压)，由于UR的大小和极性均可调整，电路成为任意电平比较器或称俘零比较器。
图2 任意电平比较器及传输特性(a)任意电平比较器；(b)传输特性图3 电平检测比较器信传输特性(a)电平检测比较器；(b)传输特性电平电压比较器结构简单，灵敏度高，但它的抗干扰能力差。
电压比较器原理
一、概述 二、单限比较器
三、滞回比较器
四、窗口比较器 五、集成电压比较器
一、概述
1. 电压比较器的功能：比较电压信号(被测试信号与
标准信号)大小。广泛用于各种报警电路和鉴幅。比较器 是组成非正弦波发生电路的基本单元，在测量、控制、 D/A和A/D转换电路中应用广泛。 输入电压是连续的模拟信号；输出电压表示比较的结果， 只有高电平和低电平两种情况。 使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。
R1
解
R2
图8.2.6为过零比较器 图8.2.7为一般单限比较器。
R1 U T U REF 2V R2
图8.2.8 例8.2.1波形图
三、滞回比较器
1.从反相输入端输入的滞回比较器电路
1）计算阈值电压UT u N uI
R1 uP uO , 令u N uP，得 R1 R2
2.集成电压比较器的基本接法
1)通用型集成电压比较器AD790(P435) 引脚图 +12V单 电源供 电，逻 辑电源 为5V。
±5V双电 源供电， 逻辑电源 为5V。
±15V双 电源供电， 逻辑电源 为5V。
2)集电极开路集成电压比较器LM119
电路为双限比较器， 能实现线与功能
金属封装的管脚图
讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性
加参考电压UREF
1. 若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修改电路？ 2. 若要电压传输特性曲线上下移动，则应如何修改电路？ 3. 若要改变输入电压过 改变输出限 阈值电压时输出电压的 幅电路UZ 跃变方向，则应如何修 改电路？
（将同相输入端与反相端所接外电路互换）
四、窗口比较器
前面的比较器在输入电压单一方向变化时，输出电压只跃 变一次，因而不能检测出输入电压是否在二个电压之间。
两级电压比较器的原理
两级电压比较器的原理两级电压比较器是一种常见的电子元件，常用于电路中进行电压比较和判断。
它基于不同电压之间的比较来判断输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑信号。
一、两级电压比较器的基本原理两级电压比较器通常由两个比较器组成，每个比较器都有两个输入端和一个输出端。
其中，一个输入端称为非反相输入端（+），另一个输入端称为反相输入端（-）。
两个比较器的输出信号经过逻辑门电路进行逻辑运算，最后得到最终的输出信号。
在两级电压比较器中，比较器的输入端通常与外部的电压源相连，而输出端则与逻辑门电路相连。
当输入电压与比较器的参考电压进行比较后，根据比较结果，输出信号将取决于不同的电压大小关系。
二、两级电压比较器的工作过程1. 输入电压与参考电压比较输入电压将与比较器的参考电压进行比较。
如果输入电压大于参考电压，那么比较器的输出信号将为高电平；相反，如果输入电压小于参考电压，那么输出信号将为低电平。
2. 逻辑运算两级电压比较器中的两个比较器的输出信号经过逻辑门电路进行逻辑运算。
常见的逻辑运算有与运算、或运算、非运算等。
通过逻辑运算，可以根据比较结果得到最终的输出信号。
3. 输出信号最终的输出信号取决于逻辑运算的结果。
如果逻辑运算后的结果为真（高电平），那么输出信号将为高电平；如果逻辑运算的结果为假（低电平），那么输出信号将为低电平。
三、两级电压比较器的应用1. 电压比较两级电压比较器广泛应用于电压比较方面。
通过与参考电压进行比较，可以判断输入电压的大小关系。
在电路设计中，可以根据比较结果来触发不同的操作或控制信号。
2. 电压判断两级电压比较器还可以用于电压判断，如过压、欠压或电压突变的检测。
通过设定合适的参考电压，当输入电压超过或低于设定的阈值时，比较器将产生相应的输出信号，以实现对电压状态的判断。
3. 电路保护两级电压比较器还可以用于电路保护。
通过与参考电压进行比较，当输入电压超出正常范围时，比较器将输出相应的信号，触发保护电路，以保护电路的安全运行。
电压比较器 原理
电压比较器原理
电压比较器是一种常见的电子元器件，广泛应用于电路中进行电压比较和判断的任务。
它能够将输入电压与其内部参考电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平信号。
电压比较器的工作原理主要基于比较器内部的一个比较器阈值。
当输入电压大于阈值时，比较器输出高电平信号；当输入电压小于阈值时，比较器输出低电平信号。
具体来说，电压比较器通常由一个放大器和一个参考电压源组成。
放大器用于放大输入电压，而参考电压源则提供比较器内部的参考电压。
放大器对输入电压进行放大后，将放大后的信号与参考电压进行比较。
如果放大后的输入电压高于参考电压，那么比较器输出高电平；如果放大后的输入电压低于参考电压，那么比较器输出低电平。
电压比较器的输出信号可以用于控制其他电路元件的开关状态，例如触发其他逻辑门电路、驱动电机、激活报警器等。
通过使用不同的电阻和电容组合，可以实现电压比较器的不同功能，如窗口比较器、滞回比较器等。
总的来说，电压比较器可用于在电路中进行电压比较和判断，根据不同的输入电压与参考电压之间的关系输出相应的电平信号。
这种元器件在工业控制、测量仪器、自动化系统等领域中具有广泛的应用。
电压比较原理
电压比较原理
电压比较原理是指通过将两个电压输入进比较器，比较器会根据输入的电压大小产生不同的输出信号。
比较器通常有两个输入端和一个输出端。
当输入的电压A大于电压B时，比较器输出高电平。
当电压A小于电压B时，比较器输出低电平。
如果两个输入电压相等，比较器的输出状态可能是低电平、高电平或无法确定。
电压比较原理的应用非常广泛。
比如在模拟电路中，可以使用电压比较器来实现电压的判断和开关控制。
在数字电路中，电压比较器可以用来进行逻辑判断和信号处理等。
电压比较器的输出还可以连接到其他电路中，例如触发器、计数器、开关等。
通过合理的设计和配置，可以实现各种不同的电压比较功能。
总之，电压比较原理是电子电路中的一种基本原理，它能够实现对电压大小的比较，并根据比较结果产生相应的输出信号。
这种原理广泛应用于各种电子设备和系统中，发挥着重要的作用。
电压比较器工作原理及应用实例
电压比较器工作原理及应用实例本文主要介绍电压比较器基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、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。
什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。
此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b) 所示，它一般用作过零检测。
比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。
由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为：Vout=(1+RF/R1)-R3/(R2+R3)VA-(RF/R1) VB。
若R1=R2，R3=RF，则Vout=RF/R1(VA-VB)，RF/R1为放大器的增益。
当R1=R2=0(相当于R1、R2短路)，R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时，Vout=∞。
增益成为无穷大，其电路图就形成图4(b)的样子，差分放大器处于开环状态，它就是比较器电路。
实际上，运放处于开环状态时，其增益并非无穷大，而Vout输出是饱和电压，它小于正负电源电压，也不可能是无穷。
cmos电压比较器工作原理
cmos电压比较器工作原理CMOS电压比较器是一种常用的集成电路，主要用于比较输入电压与参考电压的大小关系，并输出相应的比较结果。
其工作原理基于CMOS技术，具有低功耗、高速度和稳定性等优势，广泛应用于模拟信号处理、电源管理和数据转换等领域。
CMOS电压比较器通常由差动放大器、比较器和输出级组成。
差动放大器是CMOS电压比较器的核心部分，负责放大输入信号并将其转换为差分信号。
比较器则利用差分信号进行比较，判断输入电压与参考电压的大小关系。
输出级负责将比较结果转换为输出电压，以供后续电路使用。
在CMOS电压比较器中，差动放大器采用了差分对结构，由两个输入端和一个输出端组成。
输入端分别连接输入电压和参考电压，通过差动对的放大作用，将输入电压和参考电压进行放大。
差分对结构由两个晶体管组成，一个为p型晶体管，一个为n型晶体管。
p 型晶体管的栅极连接输入电压，n型晶体管的栅极连接参考电压。
当输入电压大于参考电压时，p型晶体管导通，n型晶体管截止，输出电压为高电平；当输入电压小于参考电压时，p型晶体管截止，n型晶体管导通，输出电压为低电平。
比较器部分采用了两个互补的MOS管作为开关，通过控制这两个开关的导通与截止，实现对输入电压和参考电压的比较。
当输入电压大于参考电压时，上管导通，下管截止，输出电压为高电平；当输入电压小于参考电压时，上管截止，下管导通，输出电压为低电平。
输出级通常由电平转换电路和输出缓冲器组成。
电平转换电路负责将比较器输出的高低电平转换为标准的数字信号，以供后续电路处理。
输出缓冲器则增强了输出电流的驱动能力，保证了比较结果的准确性和稳定性。
总结起来，CMOS电压比较器的工作原理是基于差动放大器和比较器的组合，通过对输入电压和参考电压进行差分放大和比较，实现对信号大小关系的判断，并输出相应的比较结果。
其优点在于低功耗、高速度和稳定性，使其成为广泛应用于模拟信号处理和数据转换等领域的重要集成电路。
电压比较器工作原理
电压比较器工作原理
电压比较器是一种电子设备，主要用于比较两个输入电压的大小，并根据比较结果产生不同的输出信号。
它通常由一个差动放大器和一个输出阶段组成。
工作原理如下：
1. 输入信号：电压比较器有两个输入端，称为非反相输入端（+）和反相输入端（-）。
通常情况下，+端是参考电压输入端，-端是待比较电压输入端。
2. 差动放大器：比较器的核心是一个差动放大器。
当+端的电压高于-端电压时，差动放大器输出高电平；当+端的电压低于-端电压时，差动放大器输出低电平。
3. 输出阶段：差动放大器的输出信号经过一个输出阶段，该阶段通常由一个开关电路组成。
当差动放大器输出高电平时，开关电路打开，输出高电平；当差动放大器输出低电平时，开关电路关闭，输出低电平。
输出信号可以用作控制其他电路或者产生报警。
总结：
电压比较器通过将输入信号与参考电压进行比较，根据比较结果产生不同的输出信号。
它是在许多电子设备和系统中常用的基本电路，例如比较器、模数转换器、压控振荡器等。
半导体集成电路 电压比较器测试方法的基本原理
半导体集成电路电压比较器测试方法的基本原理1.引言半导体集成电路是现代电子技术的核心组成部分，而电压比较器是其中常见且重要的电路之一。
电压比较器用于比较两个电压输入，根据比较结果输出高电平或低电平信号。
本文将介绍半导体集成电路中电压比较器的测试方法，包括基本原理、测试步骤和测量指标。
2.电压比较器的基本原理电压比较器是一种基本的运算放大器。
它可以将输入电压与参考电压进行比较，并根据比较结果输出不同的电平信号。
电压比较器通常由放大器和一个或多个阈值电压参考组成。
2.1放大器电压比较器中的放大器起到放大输入信号的作用。
主要有两种类型的电压比较器放大器：开环放大器和闭环放大器。
开环放大器通常具有高增益和大的输入阻抗，能够放大微弱的输入信号。
闭环放大器通过负反馈方式将输出信号与输入信号进行比较，调整增益以得到所需的输出。
2.2阈值电压参考电压比较器中的阈值电压参考决定了输入电压与参考电压的比较结果。
通常使用稳定的参考电源以及电压分压电路实现。
根据比较结果，阈值电压参考可以分为单阈值和双阈值电压参考。
3.电压比较器的测试方法3.1测量输入偏置电流输入偏置电流是电压比较器一个重要的性能指标，表示当输入为零时，放大器输入端的电流。
测试输入偏置电流的方法包括使用恒流源、压差法和零漂技术。
3.2测量输入失配电压输入失配电压是电压比较器另一个重要的性能指标，表示两个输入之间的电压差。
测试输入失配电压的方法包括使用零漂技术、记录其差别以及使用等效电路模型进行测量。
3.3测量输入失配电流输入失配电流是电压比较器的性能指标之一，表示两个输入之间的电流差异。
测试输入失配电流的方法包括使用差分电压源和记录其差异。
3.4测量输出高电平和低电平信号输出高电平和低电平信号的测量是电压比较器的重要测试项目。
通常使用示波器或逻辑分析仪来测量输出信号的上升时间、下降时间、峰值电压和持续时间等参数。
4.结论本文介绍了半导体集成电路中电压比较器的测试方法，包括测量输入偏置电流、输入失配电压、输入失配电流和输出高低电平信号等关键项目。
电压比较器原理新解(之一)
电压比较器原理新解（之一）——听咸老师说电子电路系列之二电压比较器，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？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）。
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一、电压比较器原理电压比较器是集成运放非线性应用电路，常用于各种电子设备中，那么什么是电压比较器呢？它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。
比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。
图1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，加在运放的同相的输入端，输入电压ui加在反相的输入端。
图1电压比较器原理图(a)及传输特性(b)(a)电路图 (b)传输特性当ui＜U R时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。
输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压U Z，即u O＝U Z当ui＞U R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U D，即uo＝－U D因此，以U R为界，当输入电压ui变化时，输出端反映出两种状态，高电位和低电位。
表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性。
图1(b)为(a)图比较器的传输特性。
常用的电压比较器有过零电压比较器、具有滞回特性的过零比较器、滞回电压比较器，窗口（双限）电压比较器。
二、集成电压比较器简介作用：可将模拟信号转换成二值信号，即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。
应用：作为模拟电路和数字电路的接口电路。
特点：比集成运放的开环增益低，失调电压大，共模抑制比小；但其响应速度快，传输延迟时间短，而且不需外加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS和ECL等集成数字电路；有些芯片带负载能力很强，还可直接驱动继电器和指示灯（例如LM311）。
三、电压比较器的应用电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、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。
本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。
图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。
另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压V A，反相端输入V B。
V A和V B的变化如图1(b)所示。
在时间0～t1时，V A>V B；在t1～t2时，V B>V A；在t2～t3时，V A>V B。
在这种情况下，Vout 的输出如图1(c)所示：V A>V B时，Vout输出高电平(饱和输出)；V B>V A时，Vout输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把V A输入到反相端，V B输入到同相端，V A及V B的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。
与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。
输出电平变化与V A、V B的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。
如果它的V A、V B输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。
V B>V A时，Vout输出饱和负电压。
如果输入电压V A与某一个固定不变的电压V B相比较，如图3(a)所示。
此V B称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。
四、比较器的工作原理解析比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。
由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压V A经分压器R2、R3分压后接在同相端，V B通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与V A、V B及4个电阻的关系式为：Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3) V A-(RF/R1)V B。
若R1=R2，R3=RF，则Vout=RF/R1(V A-V B)，RF/R1为放大器的增益。
当R1=R2=0(相当于R1、R2短路)，R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时，Vout=∞。
增益成为无穷大，其电路图就形成图4(b)的样子，差分放大器处于开环状态，它就是比较器电路。
实际上，运放处于开环状态时，其增益并非无穷大，而Vout输出是饱和电压，它小于正负电源电压，也不可能是无穷大。
从图4中可以看出，比较器电路就是一个运算放大器电路处于开环状态的差分放大器电路。
同相放大器电路如图5所示。
如果图5中RF=∞，R1=0时，它就变成与图3(b)一样的比较器电路了。
图5中的Vin相当于图3(b)中的V A。
五、比较器与运放的差别运放可以做比较器电路，但性能较好的比较器比通用运放的开环增益更高，输入失调电压更小，共模输入电压范围更大，压摆率较高(使比较器响应速度更快)。
另外，比较器的输出级常用集电极开路结构，如图6所示，它外部需要接一个上拉电阻或者直接驱动不同电源电压的负载，应用上更加灵活。
但也有一些比较器为互补输出，无需上拉电阻。
这里顺便要指出的是，比较器电路本身也有技术指标要求，如精度、响应速度、传播延迟时间、灵敏度等，大部分参数与运放的参数相同。
在要求不高时可采用通用运放来作比较器电路。
如在A/D变换器电路中要求采用精密比较器电路。
由于比较器与运放的内部结构基本相同，其大部分参数(电特性参数)与运放的参数项基本一样(如输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流等)。
六、比较器典型应用电路1.散热风扇自动控制电路一些大功率器件或模块在工作时会产生较多热量使温度升高，一般采用散热片并用风扇来冷却以保证正常工作。
这里介绍一种极简单的温度控制电路，如图7所示。
负温度系数(NTC)热敏电阻RT粘贴在散热片上检测功率器件的温度(散热片上的温度要比器件的温度略低一些)，当5V电压加在RT及R1电阻上时，在A点有一个电压V A。
当散热片上的温度上升时，则热敏电阻RT的阻值下降，使V A上升。
RT的温度特性如图8所示。
它的电阻与温度变化曲线虽然线性度并不好，但是它是单值函数(即温度一定时，其阻值也是一定的单值)。
如果我们设定在80℃时应接通散热风扇，这80℃即设定的阈值温度TTH，在特性曲线上可找到在80℃时对应的RT的阻值。
R1的阻值是不变的(它安装在电路板上，在环境温度变化不大时可认为R1值不变)，则可以计算出在80℃时的V A值。
R2与RP组成分压器，当5V电源电压是稳定电压时(电压稳定性较好)，调节RP可以改变V B的电压(电位器中心头的电压值)。
V B值为比较器设定的阈值电压，称为V TH。
设计时希望散热片上的温度一旦超过80℃时接通散热风扇实现散热，则V TH的值应等于80℃时的K值。
一旦V A>V TH，则比较器输出低电平，继电器K吸合，散热风扇(直流电机)得电工作，使大功率器件降温。
V A、V TH电压变化及比较器输出电压Vout的特性如图9所示。
这里要说清楚的是在V A开始大于V TH时，风扇工作，但散热体有较大的热量，要经过一定时问才能把温度降到80℃以下。
从图7可看出，要改变阈值温度T TH十分方便，只要相应地改变V TH值即可。
V TH值增大，T TH增大；反之亦然，调整十分方便。
只要RT确定，RT的温度特性确定，则R1、R2、RP可方便求出(设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1～0.5mA)。
2.窗口比较器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V THH(高阈值电压)及V THL(低阈值电压)，与V THH及V THL比较的电压VA输入两个比较器。
若V THL≤V A≤V THH，Vout 输出高电平；若V A<V THL，V A>V THH，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258.3k Ω，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V A值为0.5V(按图10中R1=665kΩ时)，5℃时的V A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。
七、常用集成比较器推荐常用的电压比较器有LM311（带载能力强，可直接驱动继电器，灯，等等）、LM211（带载能力强，可直接驱动继电器，灯，等等）、LM339（常用电压四路比较器，输出兼容TTL、COMS等）、LM393（常用电压双路比较器，输出兼容TTL、COMS等）、AD790（内部滞回，抗干扰）。