_电压比较器与应用
比较器工作原理及应用
比较器工作原理及应用比较器通常由一个差分放大器和一个阈值电平产生器组成。
差分放大器接收两个输入信号：一个是待比较的信号，另一个是阈值电平。
差分放大器会将比较信号与阈值电平相减，输出一个差值。
如果差值为正值，则比较信号较大；如果差值为负值，则比较信号较小；如果差值为零，则说明两个信号相等。
根据差值的正负性，比较器会输出对应的逻辑电平。
比较器有许多不同的类型，其中最常见的类型是电压比较器、窗口比较器和比例比较器。
1.电压比较器：电压比较器是最基本的比较器类型，用于将两个输入电压进行比较，并将比较结果表示为高电平或低电平输出。
电压比较器通常用于比较模拟信号的大小，并将其转化为数字信号。
2.窗口比较器：窗口比较器是一种特殊的比较器，它可以比较一个输入信号是否在一个预定的范围内。
窗口比较器有两个阈值，用于定义一个上限和一个下限。
如果输入信号超出了这个范围，则比较器会输出一个逻辑电平表示超出范围。
3.比例比较器：比例比较器是一种特殊的比较器，用于比较两个输入信号的比例关系。
比例比较器通常用于模拟信号的比较，如音频信号的比较。
比较器在现代电子系统中有广泛的应用。
以下是一些比较器的应用领域：1.模数转换器：比较器常用于模数转换器（ADC）中，将模拟信号转换为数字信号。
模数转换器使用比较器来比较输入信号与参考电压的大小，并将比较结果表示为数字编码。
2.电压参考源：比较器可以用于生成稳定的参考电压。
通过比较输入信号与参考电压，比较器可以产生一个恒定的电压输出，用作系统中其他电路的参考电压。
3.触发器：比较器可以用于产生触发器信号，用于控制系统中的时钟和触发信号。
比较器可以比较输入信号与阈值电平，并在输入信号超过或低于阈值时产生一个触发信号。
4.门电路：比较器也可以用于实现门电路，如与门、或门和非门等。
比较器可以比较输入信号的大小，并产生一个逻辑电平作为输出。
总之，比较器是一种基本的电子设备，用于比较信号大小，并将结果表示为逻辑电平。
电压比较器与应用
03
使用模拟电路实现
通过模拟电路的方式实现 电压比较器，可以获得较 好的性能和精度。
使用数字电路实现
通过数字电路的方式实现 电压比较器，可以简化电 路设计并提高可靠性。
使用集成芯片实现
使用集成芯片实现电压比 较器，可以方便地实现复 杂的电路功能，并降低成 本。
电压比较器的优化策略
优化阈值电压
通过优化阈值电压，可以 提高比较器的精度和响应 速度。
电压比较器与应用
目 录
• 电压比较器简介 • 电压比较器的应用 • 电压比较器的性能参数 • 电压比较器的设计与实现 • 电压比较器的常见问题与解决方案 • 电压比较器的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
电压比较器简介
电压比较器的定义
总结词
电压比较器是一种电子器件，用于比 较两个电压的大小，并根据比较结果 输出相应的电信号。
输入阻抗
指电压比较器对输入信号的阻抗大小。
输入失调电压
指输入端为零时，输出端不为零的电压值。
输入失调电压的温度系数
指输入失调电压随温度变化的程度。
输出电压范围
01
输出电压范围
指电压比较器的输出电压可达到 的范围。
03
输出驱动能力
指电压比较器能够驱动的负载电 流大小。
02
输出阻抗
指电压比较器输出端的阻抗大小 。
详细描述
电压比较器由运算放大器（Op-Amp）或类似结构的电路组成。当输入电压高于 参考电压时，比较器的输出端与正电源（VCC）接通，输出高电平；当输入电压 低于参考电压时，比较器的输出端与负电源（VSS）接通，输出低电平。
电压比较器的分类
总结词
根据工作原理和应用需求，电压比较器可分为模拟比较器和数字比较器两大类。
电压比较器的应用场景 -回复
电压比较器的应用场景-回复电压比较器是一种常用的电子元件，可以用来比较不同电压的大小，并输出相应的电平信号。
它具有高速响应、精确度高、功耗低等特点，因此在电子系统中有广泛的应用场景。
本文将从不同的应用场景来解析电压比较器的具体用途。
一、电压比较器在电源管理中的应用电源管理是电子设备中至关重要的一环，而电压比较器则可用于实现电源的监控和控制功能。
比如，可以利用电压比较器对电池的电压进行监测，以提醒用户电池是否需要充电或更换。
此外，电压比较器还可以在电源开关控制电路中起到关断或开启电源信号，保护电子设备不过负荷使用，在过载或短路时实现电流的自动切断。
二、温度传感器与电压比较器的结合应用温度传感器是一类常见的传感器，用于测量温度值并将其转化为电压信号。
当需要根据温度信号来触发某种特定功能时，就需要电压比较器来实现。
例如，当温度超过设定阈值时，电压比较器可以控制风扇的启停，保持设备的温度在安全范围内。
此外，电压比较器还可以应用于温度报警系统中，当温度异常时，通过发送电平信号给主控制器，触发相应的警报或切断电路，防止设备过热损坏。
三、电压比较器在自动控制系统中的应用在自动控制系统中，电压比较器常用于检测输入信号与设定参考电压之间的差异。
比如，用于控制对某个特定输入变量进行判断，并发出相应的控制信号。
例如，当光强度低于预设阈值时，电压比较器可以触发照明系统的开启，以提供足够的照明。
同时，电压比较器还可以用于电动机速度控制，通过检测电动机转速达到设定值时输出的电平信号，实现对马达转速的控制。
四、电压比较器在测量仪器中的应用电压比较器也广泛应用于测量仪器中，用于测量信号与标准信号之间的偏差。
常见的应用包括电压表、电流表、频率计等。
以电压表为例，电压比较器可以将输入信号与标准电压进行比较，然后输出相应的电平信号给显示屏，显示准确的电压数值。
电压比较器的高精度和快速响应使得测量仪器具备了更高的准确性和灵敏度。
五、报警与控制系统中的电压比较器应用电压比较器广泛应用于报警与控制系统中，对信号进行分析和判断，然后触发相应的报警或控制操作。
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。
《电压比较器的应用》课件
在绘制完版图后，检查版图是否符合设计规则， 确保版图的正确性和可制造性。
电压比较器的仿真与测试
建立仿真模型
根据电路设计和版图布局，建立电压比较器的仿真模 型。
进行仿真测试
使用仿真软件对电压比较器进行仿真测试，观察电路 的性能指标是否满足设计要求。
进行实际测试
在实际环境中，搭建测试平台对电压比较器进行实际 测试，验证其性能和可靠性。
研究方向二
研究电压比较器的数字化控制技术，实现智能化 和自适应调节。通过引入数字信号处理技术，对 电压比较器的输出信号进行数字化处理，提高其 抗干扰能力和稳定性。
研究方向四
研究电压比较器的可靠性技术，以提高其在复杂 环境下的稳定性和可靠性。通过加强器件可靠性 设计、优化电路布局和布线等措施，提高电压比 较器的抗干扰能力和稳定性。
选择合适的比较器芯片
根据输入信号范围、精度要求和功耗等因素，选择合适的比较器芯 片。
设计比较器电路
根据比较器芯片的规格书，设计比较器电路，包括输入级、放大器 和输出级等部分。
电压比较器的版图设计
设计版图布局
根据电路设计，合理规划版图布局，确保电路元 件之间的连接关系正确、紧凑。
绘制版图
使用EDA工具，按照电路元件的连接关系，逐一 绘制每个元件的版图。
详细描述
功耗是指电压比较器在工作过程中所消耗 的能源量，通常以功率或能量消耗来表示 。功耗的大小直接影响到比较器的发热、 效率以及电源的负载能力。在节能减排和 绿色环保的背景下，功耗已经成为评价电 子设备性能的重要指标之一。
04
电压比较器的设计与实现
电压比较器的电路设计
确定输入信号范围
根据应用需求，确定电压比较器的输入信号范围，以便选择合适 的比较器芯片或自行设计电路。
电压比较器及其应用
电压比较器及其应用在最常用的简单集成电路中，电压比较器仅次于排名第一的运算放大器而排名第二。
各类教科书及相关出版物中可以经常看到关于运算放大器的理论、设计和使用方法的知识内容，而关于比较器的知识内容明显较少。
我们在中等职业技术教学中，补充了一些知识内容，弥补这些不足。
一、电压比较器简介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。
其功能是比较两个输入电压（或者说一个基准电压和一个待比较电压）的大小，并用输出电压的高电平或低电平，表示两个输入电压比较的结果：当“＋”输入端（同相输入端，下同）电压高于“－”输入端（反向输入端，下同）时，输出为高电平；当“＋”输入端电压低于“－”输入端时，输出为低电平。
电压比较器可以用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形的产生和变换等。
利用电压比较器可将正弦波变换为同频率的方波或矩形波。
电压比较器的输入是线性量，而输出是开关量（高电平或低电平）。
一般应用中，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。
所有的运算放大器都可用作电压比较器，例如LM324、LM358、μA741、TL081、OP27等，这些都可以做成电压比较器。
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。
电压比较器有的使用单电源工作，如图1所示。
有的单电源和双电源都可以使用，图2所示使用的就是双电源。
我们经常使用的四电压比较器LM339，既可使用最大值36V的单电源，也可使用±18V的双电源。
电压比较器的输出端，有的自身可以输出高电平及低电平，例如输出级采用推挽式结构的；而有的电压比较器输出级是一只集电极开路的三极管，称作集电极开路输出，参见图3。
也有场效应管漏极开路输出型，与集电极开路输出型类似。
对于集电极开路输出和漏极开路输出的电压比较器，使用时要连接上拉电阻R，输出端才可能有高电平，如图4所示。
上拉电阻R一端连接在比较器的输出端，另一端则有两种选择：一是连接在芯片自身的电源端Vcc上，如图4a，二是连接至另一独立电源，如图4b中的Vcc2上。
电压比较器电路介绍及其应用
电压比较器电路介绍及其应用
零交比较器
零交比较器的功能是将输入信号与零电位进行比较，测定输入电压是大于零还是小于零，用输出电压是高或低电平给出判断的结果。
图5.4-63示出了零交比较器的电路。
图5.4-63的零交比较器，是同相端接地，反相端接输入信号，相对零电平进行比较。
对图5.4-63的零交比较器，又称为反相零交比较器，若将图5.4-63中输入信号加在同相端，使反相接地，就得到了同相零比较器。
实际上，由于运放输入失调电压和失调电流的影响，使输入信号U1在稍许偏离零的电压上发生切换。
如图5.4-62所示。
所以在实际应用中，使用调零电路对失调进行补偿，才能使信号在0V时比较器切换。
调零电路吸能在一定温度下，对失调进行补偿。
对由于温漂引起的失调还会使切换点发生稍许偏移。
图5.4-64示出了有补偿失调的零交比较器和用零交比较器用作整形电路的波形图。
任意电平比较器
1、双端输入式电压比较器
图5.4-65为双端输入式比较器。
将基准电压UR加在运放的同相端，比较信号U4加在反相端。
实现电压比较。
当UR为零时，就成为零交比较器。
其工作原理与零交比较器相同，只是切换点电压不是0V而是基准电压UR的值。
当U1大于UM时，比较器输出作出0的响应。
2、单端输入式电压比较器。
电压比较器滞回电压比较器比较器的应用
(b)传输特性曲线
图11-1-2 固定电压比较器
(2)比较器的基本特点
• 工作在开环或正反馈状态。 • 开关特性，因开环增益很大，比较器的输出
只有高电平和低电平两个稳定状态。 • 非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线
性关系。
11.2 滞回比较器
从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路
如图11-1-3(a)所示。当输入电压ui从零逐渐增大，且
11.3 比较器的应用
比较器主要用来对输入波形进行整形，可以
将不规则的输入波形整形为方波输出,其原理图
如图11-1-4所示。
u i
1
O π 2π 3π
t
-1
uo
+Uom
Oπ
2π 3π
ωt
-U om
图11-1-4 用比较器实现波形变换
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。
常用的幅度比较电路有电压幅度比
较器、窗口比较器和具有滞回特性的比 较器。这些比较器的阈值是固定的，有 的只有一个阈值，有的具有两个阈值。
11.1 电压比较器
(1) 过零比较器和电压幅度比较器
过零电
压比较器是 典型的幅度 比较电路， us 它的电路图 和传输特性 曲线如图111-1(a)、(b) 所示。
ui ≤U1 时，uo
U
om
，U 1
称为
上限阈值(触发)电平。
U1
R1U REF R1 R2
R2 R1 R2
U
om
R1
ui
R2 U REF
A
uo
R3
+ -
U
z
当此为U输时下 限入触1阈电 发RR1值压电1U(平触REi F≥变2发U为)1电R时U1平R1，u，2。oR2
各种电压比较器特点及应用
各种电压比较器特点及应用电压比较器是一种广泛应用于电子电路中的功能电路，用于比较两个电压大小。
它的主要特点是输入端具有高输入阻抗，实现了电压的高增益放大，输出端具有低输出阻抗，能够提供较大的输出电流。
根据不同的工作方式和特点，电压比较器可以分为多种类型，下面将逐一介绍这些类型以及它们的特点和应用。
1.开环比较器：开环比较器是最基本的电压比较器类型，它采用正反馈电路，只有两个输入端和一个输出端。
开环比较器的特点是具有高增益、高速响应和简单的电路结构。
它通常用于需要快速响应的应用，如数字电路的比较器、触发器的输入电路等。
2.进退相对比较器：进退相对比较器是一种常见的电压比较器，它通过引入一个中间电平来实现比较器的灵活度。
它的特点是具有两个输入信号和一个输出信号，当其中一个输入电压高于中间电平时，输出为高电平；反之，输出为低电平。
进退相对比较器广泛应用于信号检测、电压判断等需要判断输入信号高低的应用中。
3.窗口比较器：窗口比较器是一种特殊的电压比较器，它通过设置上下限电压来判断输入信号是否在指定范围内。
窗口比较器的特点是具有两个输入信号和一个输出信号，当输入信号超出上下限电压时，输出为高电平，否则输出为低电平。
窗口比较器广泛应用于测量仪器、电压保护等需要实时监测输入信号变化的应用中。
4.追踪保持比较器：追踪保持比较器是一种特殊的电压比较器，它通过跟踪输入信号的变化来控制输出信号的变化。
追踪保持比较器的特点是具有一个输入信号和一个输出信号，当输入信号发生变化时，输出信号能够保持在上一状态，直到下一次输入信号变化。
追踪保持比较器广泛应用于模拟信号处理、数据采集等需要保持输入信号状态的应用中。
5.比例式比较器：比例式比较器是一种利用比较电压来实现电压比较的特殊比较器，它通过将输入电压与参考电压相比较，输出相应比例的电压。
比例式比较器的特点是具有两个输入端（输入电压和参考电压）和一个输出端，它能够按照输入电压和参考电压之间的比例关系输出相应的电压。
电压比较器工作原理及设计应用
電壓比較器工作原理及設計應用電壓比較器(以下簡稱比較器)是一種常用的積體電路。
它可用於報警器電路、自動控制電路、測量技術，也可用於V/F變換電路、A/D變換電路、高速採樣電路、電源電壓監測電路、振盪器及壓控振盪器電路、過零檢測電路等。
什麼是電壓比較器簡單地說，電壓比較器是對兩個模擬電壓比較其大小(也有兩個數字電壓比較的，這裏不介紹)，並判斷出其中哪一個電壓高，如圖1所示。
圖1(a)是比較器，它有兩個輸入端：同相輸入端(“+”端) 及反相輸入端(“-”端)，有一個輸出端Vout(輸出電平信號)。
另外有電源V+及地(這是個單電源比較器)，同相端輸入電壓VA，反相端輸入VB。
VA和VB的變化如圖1(b)所示。
在時間0～t1時，VA>VB；在t1～t2時，VB>VA；在t2～t3時，VA>VB。
在這種情況下，Vout的輸出如圖1(c)所示：VA>VB時，Vout輸出高電平(飽和輸出)；VB>VA時，Vout輸出低電平。
根據輸出電平的高低便可知道哪個電壓大。
如果把VA輸入到反相端，VB輸入到同相端，VA及VB的電壓變化仍然如圖1(b)所示，則Vout輸出如圖1(d)所示。
與圖1(c)比較，其輸出電平倒了一下。
輸出電平變化與VA、VB的輸入端有關。
圖2(a)是雙電源(正負電源)供電的比較器。
如果它的VA、VB輸入電壓如圖1(b)那樣，它的輸出特性如圖2(b)所示。
VB>VA時，Vout 輸出飽和負電壓。
如果輸入電壓VA與某一個固定不變的電壓VB相比較，如圖3(a)所示。
此VB稱為參考電壓、基準電壓或閾值電壓。
如果這參考電壓是0V(地電平)，如圖3(b)所示，它一般用作過零檢測。
比較器的工作原理比較器是由運算放大器發展而來的，比較器電路可以看作是運算放大器的一種應用電路。
由於比較器電路應用較為廣泛，所以開發出了專門的比較器積體電路。
圖4(a)由運算放大器組成的差分放大器電路，輸入電壓VA經分壓器R2、R3分壓後接在同相端，VB通過輸入電阻R1接在反相端，RF為回饋電阻，若不考慮輸入失調電壓，則其輸出電壓Vout與VA、VB 及4個電阻的關係式為：Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。
四电压比较器lm339中文资料与应用技巧
lm339中文资料四电压比较器lm339中文资料与应用技巧--------------------------------------------------------------------------------/LM339是四电压比较器集成电路。
该电路的特点如下：工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：2～36V，双电源：±1～±18V；消耗电流小，Icc=1.3mA；输入失调电压小，VIO=±2mV；共模输入电压范围宽，Vic=0～Vcc-1.5V；输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；输出可以用开路集电极连接“或”门；采用双列直插14 脚塑料封装（DIP14）和微形的双列14 脚塑料封装（SOP14）使用说明:LM339是高增益,宽频带器件,象大多数比较器一样,如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合,则很容易产生振荡.这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时,输出电压过渡的间隙.电源加旁路滤波并不能解决这个问题,标准PC板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的.减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号,而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.0~10mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡.除非利用滞后,否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡,如果输入信号是脉冲波形,并且上升和下降时间相当快,则滞回将不需要.比较器的所有没有用的引脚必须接地.LM339偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围2.0~30V无关.通常电源不需要加旁路电容。
差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件.保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V.LM339的输出部分是集电极开路,发射极接地的NPN输出晶体管,可以用多集电极输出提供或OR ing功能.输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受Vcc端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流(16mA)时,输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的γSAT限制。
LM324电压比较器电路图和应用
电压比较器基本原理及设计应用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V B。
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。
电压比较器的原理和应用
电压比较器的原理和应用概述电压比较器是一种常用的电子元件，用于比较两个不同电压的输入，并产生相应的输出信号。
本文将介绍电压比较器的原理及其应用。
原理电压比较器的工作原理基于比较输入电压与参考电压的大小关系，并根据比较结果产生相应的输出信号。
常见的电压比较器采用了运放（运算放大器）来实现。
电压比较器的基本电路结构电压比较器的基本电路结构包括运放、输入电阻、反馈电阻和输出负载电阻。
其中，运放起到放大电压的作用，输入电阻用于接收输入信号，反馈电阻用于提供反馈，输出负载电阻用于将输出信号传输到负载上。
电压比较器的工作方式1.当输入电压大于参考电压时，输出信号为高电平。
2.当输入电压小于参考电压时，输出信号为低电平。
3.当输入电压等于参考电压时，输出信号可能为高电平或低电平，通常取决于具体的电压比较器设计。
电压比较器的应用场景电压比较器在电子电路中有广泛的应用，以下列举了几个常见的应用场景：电压比较电压比较器可以用于比较两个不同电压的大小，从而实现电压比较的功能。
例如，在电压采样和自动控制系统中，可以通过电压比较器来实现电压的监测和判断。
模拟信号转换电压比较器可以将模拟信号转换为数字信号，从而实现模拟信号的处理和分析。
例如，将音频信号转换为数字信号，以便于计算机的处理和存储。
开关控制电压比较器可以用于开关的控制。
当输入电压满足一定条件时，电压比较器产生输出信号，使开关的状态发生改变，从而实现开关的控制。
温度测量电压比较器可以用于温度传感器的测量。
例如，通过比较传感器输出电压与参考电压的大小，可以确定温度的高低，并产生相应的输出信号。
电压比较器的优势与局限性电压比较器具有以下优势： - 快速响应速度，适用于高频率的应用。
- 高精度的电压比较，有助于提高系统的精确性。
- 可靠性高，稳定性好。
电压比较器的局限性包括： - 对供电电压的要求较高，需要稳定的直流电源。
- 对输入电压的要求较高，需要满足特定的输入范围。
电压比较器工作原理及应用
电压比较器工作原理及应用引言：电压比较器是电子电路中一种常用的器件，广泛应用于模拟电路、数字电路、自动控制系统等领域。
本文将介绍电压比较器的工作原理及其应用。
一、电压比较器的工作原理电压比较器是一种能够比较两个输入电压的器件，并输出相关信号的电路。
其基本工作原理是将两个输入电压分别与一个参考电压进行比较，根据比较结果产生相应的输出信号。
在电压比较器中，通常有两个输入端（非反相端和反相端）和一个输出端。
非反相端接收一个输入电压Vin，反相端接收另一个输入电压Vref。
比较器将Vin和Vref进行比较并输出一个高或低的电平信号。
当Vin大于Vref时，输出高电平，当Vin小于Vref时，输出低电平。
电压比较器的核心是一个差分放大器，其输入差模信号（即输入电压的差值）经过放大后与参考电压进行比较。
差分放大器通常由一个放大器和一个比较电路组成。
放大器负责放大差模信号，而比较电路负责对放大后的信号进行比较，根据比较结果产生输出。
二、电压比较器的应用1. 模拟电路在模拟电路中，电压比较器常用于比较两个电压的大小，以判断电路的状态。
例如，在电池供电系统中，可以使用电压比较器来监测电池电压是否低于设定值，从而提醒用户更换电池。
此外，电压比较器还可以用于测量信号的幅值、控制放大器的增益等。
2. 数字电路在数字电路中，电压比较器通常被用于比较两个二进制数字的大小关系。
例如，在数字编码器和解码器中，电压比较器用于比较输入信号与参考电平，以确定输入信号的具体数值。
此外，电压比较器还可以用于数字信号的判断、门电路的触发等。
3. 自动控制系统在自动控制系统中，电压比较器被广泛应用于电压比较、电压检测、开关控制等方面。
例如，在温度控制系统中，可以使用电压。
电压比较器电路
电压比较器电路简介电压比较器是一种常见的电路元件，用于比较不同电压的大小。
它可以将输入电压和参考电压进行比较，并输出一个相应的逻辑电平。
在电子技术领域中，电压比较器广泛应用于模拟电路中，特别是在数据转换和传感器接口电路中。
它们的功能包括电压比较、电平转换、触发器以及逻辑门电路的构建等。
本文将介绍电压比较器的基本工作原理、常见的应用场景以及实际电路的设计和实现方法。
基本工作原理电压比较器的基本工作原理是比较输入电压和参考电压的大小，然后产生一个相应的输出信号。
根据输入电压和参考电压的相对大小，输出信号可以是高电平或低电平。
常见的电压比较器电路由一个差分放大器和一个电压比较器组成。
差分放大器用于放大输入电压，使其具有足够的增益，并将其传递给电压比较器进行比较。
通常，电压比较器的输出是一个数字信号，在高电压和低电压之间切换。
当输入电压大于参考电压时，输出信号为高电平；当输入电压小于参考电压时，输出信号为低电平。
应用场景模拟电压比较电压比较器广泛应用于模拟电路中，用于比较电压的大小。
例如，在温度传感器的输出信号中，通过将传感器的输出电压与一个预设的参考电压进行比较，可以判断当前温度是否超过了设定阈值。
另一个常见的应用是电池电压检测。
通过将电池的电压与一个参考电压进行比较，可以判断电池是否已经耗尽或电量是否低于阈值。
电平转换电压比较器还可以用于电平转换。
例如，将一个高电平信号转换为低电平信号，或者将一个低电平信号转换为高电平信号。
在数字电路中，经常需要将不同电平的信号进行转换，以便进行逻辑运算。
电压比较器可以方便地实现电平转换功能。
触发器电压比较器还可以用作触发器的关键组件。
在数字电路中，触发器用于存储和传输二进制信息。
通过将输入信号与触发器的参考电压进行比较，可以在满足触发条件时触发输出信号的变化。
这为数字逻辑电路中的时序控制提供了一种有效的方法。
逻辑门电路电压比较器在逻辑门电路中也起到重要的作用。
逻辑门电路由多个逻辑元件组成，用于进行逻辑运算和控制。
浙大电压比较器及其应用实验报告
实验报告课程名称： 电路与电子技术实验II 指导老师： 成绩： 实验名称： 电压比较器及其应用 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 八、仿真实验一、实验目的和要求 1.了解电压比较器与运算放大器的性能区别。
2.掌握电压比较器的结构及特点。
3.掌握电压比较器电压传输特性的测试方法。
4.学习比较器在电路设计中的应用。
二、实验内容和原理 1.电压比较器与运算放大器 电压比较器（简称为比较器）是对输入信号进行鉴幅和比较的集成器件，它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。
可用作模拟电路和数字电路的接口，也可用作波形产生和变换电路等；比较器可视为一种特殊的运算放大器，比较器的输入为两路模拟信号，输出为二进制数字信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。
有时也将比较器称为1 位A/D 转换器。
比较器的电压传输特性如下图，从比较器电压传输特性中可知：当 In+>In-时，输出Out 为高；当In+<In-时，输出Out 为低。
在实际应用中，可以将In+或In−中的一个输入端作为固定参考电压，另一个输入被测量电压信号围绕参考电压上下波动，比较其两者大小。
比较器看起来像是开路结构中的运算放大器，但比较器和运算放大器在电气性能参数方面有许多不同之处。
运算放大器在不加负反馈时，从原理上讲可以用作比较器，但比较器的响应速度比运算放大器快，传输延迟时间比运算放大器小，而且不需外加限幅电路就可直接 驱动TTL 、CMOS 等数字集成电路。
比较器不能当作运算放大器使用。
因为比较器是为无负反馈的开环结构工作所设计的电子器件，为了提高响应时间，通常比较器内部没有相位补偿电路，如果接入负反馈，电路不能稳定工作。
另外，某些比较器为集电级开路输出结构。
电路中的比较器有哪些常见应用
电路中的比较器有哪些常见应用在电路中，比较器是一种常见的电子设备，用于比较电压或信号的大小以及确定两个信号之间的关系。
比较器广泛应用于各种电子系统和电路中，下面将介绍一些常见的比较器应用。
1. 电压比较与开关控制比较器常用于判断两个电压信号的大小，并根据比较结果控制开关或触发器的状态。
例如，配备比较器的电压控制器可以通过比较输入电压与参考电压的大小，实现电压开关的自动切换。
这种应用在电源管理、电池电量检测和自动控制系统中非常常见。
比如，在光伏发电系统中，比较器可用于判断太阳能电池板输出电压与充电电池电压的关系，以控制是否进行充电。
2. 模拟信号处理比较器在模拟信号处理中也具有广泛的应用。
例如，在音频处理系统中，比较器可以用于检测音频信号的幅度，根据幅度大小判断是否需要进行音量调节或音频信号压缩。
此外，比较器还可以用于模拟信号的采样与保持电路中，对信号进行采样并将其与参考信号进行比较，实现精确的信号采样和保持。
3. 触发器与计数器比较器还常用于触发器与计数器电路中，触发器是一种能够在输入信号满足特定条件时从一个状态切换到另一个状态的电子元件。
比较器可以用于触发器电路中，实现触发器输入信号的判断与控制。
比如，在计数器电路中，比较器可以用于比较计数信号与预设值的大小，当计数信号达到或超过预设值时触发输出信号。
4. 温度控制与保护比较器还常用于温度控制和保护电路中。
通过比较温度传感器输出的电压信号与设定的参考电压信号，可以判断温度是否超过预设范围，并触发相应的控制信号，如关闭电源或启动风扇等。
这种应用广泛用于电子设备、汽车电子和工业控制系统中，可以保护电路和元器件免受过热损坏。
5. 信号恢复与重构在通信系统和数据传输中，比较器也扮演着重要的角色。
比如，在数字信号重构中，比较器被用于恢复和重构数字信号的形状和完整性。
通过将接收到的模拟信号与参考电压进行比较，可以还原出高低电平的数字信号，并进一步进行解码和处理。
3_4电压比较器与应用
比较器 比较器 比较器
比较器 比较器
集 成 制 造 工 艺
2011-1-15
CMOS
比较器
比较器
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一、集成电压比较器简介
常用的国产典型产品有： 常用的国产典型产品有： 高速单电压比较器CJ0710、CJ0510， 高速单电压比较器 、 ， 精密双电压比较器CJ0119， 精密双电压比较器 ， 四电压比较器CJ0399等 四电压比较器 等
负向过程 R3 R3V R − R 2V Z R2 V+ = VR + ( −V Z ) = R 2 + R3 R 2 + R3 R 2 + R3
从 vi 足够高逐渐下降使由跳变为的阈值为VTH2= 足够高逐渐下降使由跳变为的阈值为V Vo V+
R1
i
R2 + R3
R4
o
+VZ
R
±
Z
-VZ
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对集成比较器的要求
有较高的开环增益A 有较高的开环增益 o，Ao越大比较器的灵敏 度越高 响应速度快 有较高的CMRR和允许共模输入电压 有较高的 和允许共模输入电压 Vos, Ios要低
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集 成 比 较 器 数 目
单比较器 双比较器 四比较器等 双 比较器
信 号 相 应 速 度
+
R2 + R3-来自RR2 + R3
OH
R2 + R3
vi
当 vi 从足够低逐渐上升到阈值时VTH1= V+ 从足够低逐渐上升到阈值时V
R1
i
Vo
R4
o
+VZ
R2
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❖ 为解决响应时间和电平匹配问题，电压比较 器被设计成专用的电路，并出现了各种集成 电压比较器。
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4
理想集成运放
运放有两个工作区：线性工作区和 非线性工作区。 （1）运算电路使用的是运放的线性
区。 （2）电压比较器使用的是运放的非
线性区。 如果输入信号太大，使得集成
运放超过了线性放大的范围，则运 放的输出电压就不再随着输入电压 线性增长，此时运放达到饱和，集 成运放的传输特性如图
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四、窗口比较器
❖窗口比较器的功能是判断输入 信号电平是否在某一范围之内。
❖由两个任意电平比较器适当组 合而构成。
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图3-43 窗口电压比较器及传输特性
（a）窗口电压比较器
D1、D2作用是防止
2020/5/17 电流回流损坏运放
(b)传输特性
电阻为限流和电平匹配设置。
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3.4.2 集成电压比较器
特点：
输出的高低电平分别与数字电路的逻辑“1”和逻辑“0”电
平相等，能与各种数字电路的电平兼容，有些比较器输出还
可以直接驱动继电器和指示灯，且电源的选择范围较大；单
202电0/5源/17 或双电源，使用简单方便
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对集成比较器的要求
❖ 有较高的开环增益Ao，Ao越大比较器的灵敏 度越高
3.4电压比较器与应用
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1
3.4.1 概述
❖ 模拟电压比较器是用来鉴别和比较两个模拟 输入电压相对大小的器件。这两个模拟输入 电压，可以一个是模拟输入信号，另一个是 参考电压，也可以两个都是模拟输入电压。
❖ 比较器的输出反映两个输入量之间相对大小 的关系。
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2
概述
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窗口比较器
VO
VL
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VR2
VR1
Vi 32
VO 5V
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-2V
1V
Vi 33
四、窗口比较器
注意
❖ A1与A2的输出端不能直接相连，因为当 A1与A2的输出电压极性相反时，将互为 对方提供低阻通路而导致运放烧毁。
❖ 窗口比较器用处很多，如在产品的自动 分选、质量鉴别等情况均用到它。
❖ 稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击 穿区具有稳定电压的特性来工作的。我们把这种 类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检 波和其他单向导电场合的二极管。
正向：普通二极管的特性
反向：稳压管工作在方向 击穿区
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限幅电路与过电保护电路
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限幅电路与过电保护电路
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V
R1
R
V R2 i
-
R4
V
o
+ R3
VZ
VTH1
(1
R2 R3
)VR
R2 R3
VOL
VTH2
(1
R2 R3
)VR
R2 R3
VOH
❖ 两个阈值的差值称为回差：
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VTH VTH1 VTH2
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滞回电压比较器
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滞回电平比较器
❖滞后电平可用R2调节，只要ΔV选择 合适，就可消除上述“振铃”现象， 从而大大提高抗干扰能力。但滞后 电平ΔV的存在，会使检测灵敏度变 差，所以ΔV不宜取得过大，通常 R2<< R3。
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二、任意电平比较器
❖ 1.非过零比较器
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二、任意电平比较器
❖ 2．求和型任意电平比较器
R1
Vi
R2
VR
-
+ R1//R2
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阈值电压：
R R Vo V V V Z
i
V
V1
0
R
R V
R1 R1 R2
VR
2 R2 R1 R2
Vi
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u0 U OH
u u U OL
5
3.4.1概述
❖ 电压比较器电路包括差动输入级、高增 益放大级和逻辑电平输出级三部分。差 动输入级保证比较器具有与运放可比拟 的输入参数，即低的Vos、Ios和宽的共 模输入电压范围等。高增益放大级保证 比较器有高的分辨率和转换速率。逻辑 电平输出级保证比较器可直接与各类数 字逻辑电路相接口。
V
+VZ
o
V
R2
R
+ R3
VZ
-VZ
Vi
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Vi R1 VR R2
-
R4
Vo
+ R3
V Z
R1=10K，R2=15K，R3=30K，R4=3K，VR=0V， VZ=6V，根据式（3-25）和式（3-26）计算 VTH1=2V, VTH2 = -2V。
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o
u0
Uz
o
Uz
t
t
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三、滞回电平比较器
❖（也称“施密特触发器 ”、“滞回 电平比较器”、“迟滞电平比较器” 等）
❖克服比较器的“振铃”现象，可采 用滞后比较器。
❖在比较器的同相端加入少量的正反
馈，即可构成滞后比较器。
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V
R1
i
V
R2
R
滞回电平比较器
-
R4
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四、窗口比较器
假定参考电压VR1＞VR2 当出0通T当时均T电当出为截管电饱截V为，V，为平V1T为止平和i止＞R电1D饱iA0。<0，电，1导2电，1平电和VV截D＞、平二通平R输R，平导2止VA1，极2，导，出二，通i时2，＞时A管输通的晶V极A，，2晶，oD出V，2输输体管为同A输体1RAV晶出出管导1D211样o出管输输体1为为 0输电出平V。o为0电平。
O
V
L
V
R 2
Vi
41
❖比较器的输入量是模拟量，输出量 是数字量，所以它兼有模拟电路和 数字电路的某些属性，是模拟电路 和数字电路之间联系的桥梁，是重 要的接口电路。
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模拟量
数字量
3
3.4.1概述
❖ 普通运放有时也能作比较器，只要它的输出 电平被钳位在要求的逻辑电平即可。但运放 电路在设计时，重点考虑的是输出与输入之 间的线性放大特性以及稳定性（包括频率补 偿）等重要指标，而运放的响应时间一般较 长。
-
R4
V
+VZ
V+
o
V
R2
R
+ R3
VZ
-VZ
Vi
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反相滞回电平比较器
v 当❖ V负i向足过R够程2R高3 R时3 V，Rv
o为低电平VOL=-VZ
R2 R2 R3
(VZ )
R3VR R2
R2VZ R3
从 V+
vi
足够高逐渐下降使由跳变为的阈值Vo为VTH2=
V
R1
i
-
R4
低功耗低失调 电压比较器
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一、集成电压比较器简介
❖ 常用的国产典型产品有： 高速单电压比较器CJ0710、CJ0510， 精密双电压比较器CJ0119， 四电压比较器CJ0399等
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二、集成电压比较器的应用
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V
❖ 响应速度快 ❖ 有较高的CMRR和允许共模输入电压 ❖ Vos, Ios要低
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集
成
单比较器
比
较
双比较器
器
数 目
四比较器等
信 高速比较器
号
相 应
中速比较器
速
度 低速比较器
集 双极性电压比较器
成
性
制
能
造
指
工 艺
CMOS型电压比较器 标
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精密电压比较器
高灵敏度电压比较器
V
o
+ R3
VZ 反相输入
V
R1
R
V R2 i
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-
R4
V
o
+ R3
VZ 同相输入
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反相滞回电平比较器
当 vi足够低时，vo为高电平，VOH=+VZ
❖ V正 向 过R2程R3 R3 VR
R2
R2
R3
VOH
R3VR R2VOH R2vi R3
v V i
当
R1
i
从足够低逐渐上升到阈值时VTH1V=o
二、任意电平比较器
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二、任意电平比较器
❖ 任意电平比较器当Vi达到比较电平时，立即 翻转，用它检测信号电压时，灵敏度高，但 若被测信号叠加一定的干扰信号时，可能使 比较器产生振荡，造成误翻转，这就是所谓 电平比较器的“振铃”现象。
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“振铃”现象
ui
门限电平
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3.4.1概述
❖比较器的技术指标主要有：分辨率 的高低、比较速度的快慢、输入电 压范围的宽窄，以及逻辑电平兼容 性的强弱。
❖一个性能优良的比较器应具有高的 分辨率、快的比较速度、宽的输入 电压范围和强的逻辑兼容性。