电压比较器工作原理及电路图分析
运放电压比较器电路
运放电压比较器电路1. 引言运放电压比较器电路是一种常见的电路，用于将输入信号与一个参考电压进行比较，并输出高或低电平。
本文将介绍运放电压比较器电路的工作原理、常见的电路实现方式以及应用领域。
2. 工作原理运放电压比较器电路主要由运放、参考电压和反馈电阻等组成。
运放是一个高增益的电压放大器，它的输出电压取决于输入电压和其内部反馈电阻的连接方式。
当输入电压大于参考电压时，运放输出高电平；当输入电压小于参考电压时，运放输出低电平。
运放电压比较器电路的工作原理可以简单描述如下：1.将输入信号与参考电压接入运放的非反馈输入端；2.运放比较输入信号与参考电压的大小，输出相应的高或低电平。
3. 电路实现方式运放电压比较器电路可以有多种实现方式，下面介绍两种常见的实现方式。
3.1 非反相比较器非反相比较器是最简单的运放电压比较器电路。
它的电路图如下：+Vcc|Rf|Vin --|---|--- output| |Vref -| || |GND在非反相比较器中，输入信号Vin与参考电压Vref分别通过电阻Rf接入运放的非反馈输入端和反馈输入端。
当Vin大于Vref时，运放输出高电平；当Vin小于Vref时，运放输出低电平。
3.2 反相比较器反相比较器是另一种常见的运放电压比较器电路。
它的电路图如下：+Vcc|Rf|Vin --|---|--- output|||___Vref -||GND在反相比较器中，输入信号Vin被接入运放的非反馈输入端，而参考电压Vref通过一个电阻Rf连接到运放的反馈输入端。
当Vin大于Vref时，运放输出低电平；当Vin小于Vref时，运放输出高电平。
4. 应用领域运放电压比较器电路广泛应用于许多领域。
以下是一些常见的应用领域：4.1 自动控制系统运放电压比较器电路可用于自动控制系统中，用于检测输入信号是否满足一定的条件并触发相应的控制动作。
例如，可以根据输入信号的大小控制某个设备的启停、调节亮度等。
简单电压比较器迟滞比较器ppt课件
从波形可以看出，uI的 变化在±UT之间时，uo 不变，表现出一定的抗
干扰能力。两个阈值电
压的差值愈大，电路的
抗干扰能力愈强，但灵
敏度变差；因此应根据
具体需要确定差值的大
小。
43
※讨论题 设计一个电压比较器，使其电压传输特性
如图（a）所示，要求所用电阻值在20~100kΩ之间。
3
解：根据电压传输特性可知，输入电压作用于同相输
R
－
+
uo
+
U+
uo
+Uom
U+L 0
U+H ui
R1
R2
-Uom
uo
ui
R
－ +
+
uo
UR
0
R1
R2
U+L U+H
ui
32
迟滞 比较器
ui
2.迟滞比较器(上行)（同相滞回比较器）
R
－
+
+
uo
uo +UOM
以前学习 的过零同 相比较器
0
U+-U-
R1
R2
-UOM
当uo= -UOM
R 2
u
R +R i
R 2u
R +R i
+
R 1
R +R
U om
UR
35
1
2
1
2
加上参考电压后的迟滞比较器(上行)传输特性：
uo
R
UR
－ +
+
uo
电压比较器电路图
电压比较器电路图单限比较器电路OH。
图1B为其传输特性。
图3为某仪器中过热检测保护电路。
它用单电源供电，1/4LM339的反相输入端加一个固定的参考电压，它的值取决于R1于R2。
UR=R2/（R1+R2）*UCC。
同相端的电压就等于热敏元件RT的电压降。
当机内温度为设定值以下时，“+”端电压大于“-”端电压，UO 为高电位。
当温度上升为设定值以上时，“-”端电压大于“+”端，比较器反转，UO输出为零电位，使保护电路动作，调节R1的值可以改变门限电压，既设定温度值的大小。
图3迟滞比较器图1不难看出，当输出状态一旦转换后，只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值，输出电压的值就将是稳定的。
但随之而来的是分辨率降低。
因为对迟滞比较器来说，它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。
迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度，这是它的一个优点。
除此之外，由于迟滞比较器加的正反馈很强，远比电路中的寄生耦合强得多，故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。
图2图3为某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分。
电网电压正常时，1/4LM339的U4<2.8V，U5=2.8V，输出开路，过电压保护电路不工作，作为正反馈的射极跟随器BG1是导通的。
当电网电压大于242V时，U4>2.8V，比较器翻转，输出为0V，BG1截止，U5的电压就完全决定于R1与R2的分压值，为2.7V，促使U4更大于U5，这就使翻转后的状态极为稳定，避免了过压点附近由于电网电压很小的波动而引起的不稳定的现象。
由于制造了一定的回差（迟滞），在过电压保护后，电网电压要降到242-5=237V时，U4<U3，电磁炉才又开始工作。
这正是我们所期望的。
图3双限比较器（窗口比较器）R1<UIN<UR2），输出为高电位（UO=UOH）。
当UIN不在门限电位范围之间时，（UIN>UR2或UIN<UR1）输出为低电位（UO=UOL），窗口电压ΔU=UR2-UR1。
电压比较电路
十六 电压比较电路一、电压比较器的基本概念：电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路，在测量和控制中有着相当广泛的应用。
电压比较器的功能是对两个输入电压的大小进行比较，并根据比较结果输出高、低两个电平。
此外，由于高电平相当于逻辑“1”，低电平相当逻辑“0”，所以比较器可作为摸拟与数字电路之间的接口电路.由于比较器输出只有两个状态，因此，用作比较器的运放将工作在开环或正反馈的非线性状态。
电压比较器的电路符号二、电压比较器的基本特性：1. 输出 高电平(U oH )和低电平(U oL )用运放构成的比较器，其输出的高电平U OH 和低电平U OL 可分别接近于正电源电压(U CC )和负电源电压(-U CC )。
2. 鉴别灵敏度理想的电压比较器，在高、低电平转换的门限U T 处具有阶跃的传输特性。
这就要求运放：实际运放的A Ud 不为无穷大。
在U T 附近存在着一个比较的不灵敏区。
在该区域内输出既非U OH ，也非U OL ，故无法对输入电平大小进行判别。
显然，A Ud 越大，则不灵敏区就越小，称比较器的鉴别灵敏度越高。
3.转换速度作为比较器的另一个重要特性就是转换速度，即比较器输出状态发生转换所需要的时间。
ud A =∞u u EEu -u +通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。
为此可对比较器施加正反馈，以提高转换速度。
理想集成运放非线性应用时的特点非线性应用的条件：运放开环或施加正反馈。
非线性应用特点：反相电压比较器 电路如图所示， 输入信号U i 加在反相端，参考电压U r 加在同相端。
i ＜ u r ， u o =u OH i ＞ u r ， u o =u OL当该电路的参考电压为零时，则为反相过零比较器。
0o CC oL o CC oHi i u u u U U u u u U U +--+-+==>≈-=<≈+=同相电压比较器电路如图所示，输入信号U i加在同相端，参考电压U r 加在反相端。
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。
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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
电压比较器电压比较器，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？12+-ININO UTVREFO UT+-INVREFO UT321321RPN1N2RPa 、反相器b 、运放电路c 、比较器电路图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）。
集成运算放大器构成的电压比较器——厦门大学电子实验报告
实验十集成运算放大器构成的电压比较器一、实验目的1.掌握电压比较器的模型及工作原理2.掌握电压比较器的应用二、实验原理电压比较器主要用于信号幅度检测——鉴幅器；根据输入信号幅度决定输出信号为高电平或低电平；或波形变换；将缓慢变化的输入信号转换为边沿陡峭的矩形波信号。
常用的电压比较器为：单限电压比较器；施密特电压比较器窗口电压比较器；台阶电压比较器。
下面以集成运放为例，说明构成各种电压比较器的原理1.集成运算放大器构成的单限电压比较器：由于理想集成运放在开环应用时，A V→∞、R i→∞、R o→0；则当V i<E R时，V O=V OH；反之，当V i>E R时，V O=V OL；由于输出与输入反相，故称之为反相单限电压比较器；通过改变E R值，即可改变转换电平V T（V T≈E R）；当E R=0时，电路称为“过零比较器”。
同理，将V i与E R对调连接，则电路为同相单限电压比较器。
2.集成运算放大器构成的施密特电压比较器：当V o=V OH时，V+1=VT+=R2R2+R3V OH+R3R2+R3E R；V T+称上触发电平；当V o=V OL时，V+2=V T−=R2R2+R3V OL+R3R2+R3E R；V T-称为下触发电平；回差电平：∆V T=V T+−V T−;当V i从足够低往上升，若V i>V T+时，则V o由V OH翻转为V OL；当V i从足够高往下降，若V i<V T-时，则V o由V OL翻转为V OH；三、实验仪器1.示波器1台2.函数信号发生器1台3.数字万用表1台4.多功能电路实验箱1台四、实验内容1.单限电压比较器：（1）按图1（a）搭接电路，其中R1=R2=10kΩ，E R由实验箱提供；（2）观察图1（a）电路的电压传输特性曲线电压传输特性曲线的测量方法：用缓慢变化信号（正弦、三角）作V I(V IP-P=15V.f=200Hz)，将V I=接示波器X输入，V O接示波器Y输入，令示波器工作在外扫描方式（X-Y），观察电压传输特性曲线。
快来看看电压比较器的电路构成、原理框图及引脚功能
快来看看电压比较器的电路构成、原理框图及引脚功
能
首先，电压比较器它可用作模拟电路和数字电路的接口，其次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。
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。
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。
电压比较器的功能：比较两个电压的大小（用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系）：当”+”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。
电压比较器的原理框图及其引脚功能
电压比较器内部含输入级、中间放大器和输出级电路，我们需要掌握的是输入端和输出端之间的关系，由此分析电路原理和找到故障检测方法。
如前述，运算放大器开环应用时，即为（不太精确的）电压比较器。
但放大器的比较特性并不理想，专业的设计和专业的性能需要由专业器件来保障，在应用到电压比较器的场所，大多还是采用专用的电压比较器。
其中，集电极开。
MOS集成电压比较器
MOS集成电压比较器电压比较器是用于比较两模拟输入信号电压相对大小的电路，是一种模拟输入、数字输出的模拟电路。
采用高增益的集成运放可用来比较两模拟信号，而直接采用集成电压比较器，能获得更高的比较性能，而且使用更为方便。
集成电压比较器已成为模拟集成电路中的重要单元电路。
MOS 电压比较器包括差动比较、放大及输出锁存等电路。
电路设计时利用MOS 技术易于将模拟电路和数字电路兼容于同一芯片上的特点，内设时钟振荡器及开关电路，使放大、输出级分时工作，即工作于斩波稳零方式，使失调电压Vos 大大地降低，构成自稳零电压比较器。
一、NMOS 自稳零电压比较器图1 为全NMOS 自稳零电压比较器原理电路（时钟、振荡器没画出）及其等效电路。
其中，T2 和T1、T5、T6、T7、T8 构成分别受时钟和控制的开关SWB 和SWA1、SWA2、SWA3、SWA4、SWA5。
T9 和T10、T11 和T12、T13 和T14、T15 和T16 各构成E/E 型共源放大级A1、A2、A3、A4，级间采用电容耦合，不存在直流失调电压及其温漂。
T17~T19 构成仅在时钟期间才有输出的选通输出级。
T3、T4 构成偏置电路，产生偏置电压Vbias。
T20~T23 分别与开关管T5~T8 对称，用于补偿开关管栅漏电容Cgd 引入的时钟驱动的微分尖峰。
图1 NMOS 自稳零电压比较器原理电路及其等效电路从图1 可知，基准信号VR 和比较信号vI 是在时钟、控制下分时输入进行比较。
在时钟正半周（则为负半周）期间，SWA 闭合，SWB 断开，vI 经SWA1 输送到C1 左端；而偏置电压Vbias 经SWA2~SWA5 接到放大极A1~A4。
电压比较器
•uo
•+Uz
•UT2 •0
•-Uz
•UT1 •ui
•特点：输出端从高电平跳变到低电平对应的阈值电 压与从低电平跳变到高电平对应的阈值电压不同！
•例:设输入为正弦波, 画出输出的波形。
•1、电路构成
•uO
•UOH
•uI •URL •URH
• 窗口比较器的特点是ui单方向变化时可以使uo 产生两次跳变。其电压传输特性如图。
• 该电路由 两个单门限比 较器接成同相 、反相输入形 式构成的。
• 图中使uRH>uRL，D1、D2作用是防止电流回流
损坏运放，电阻、稳压管为限流和电平匹配设置。
•三、滞回比较器（施密特触发器）
• 单门限电压比较器结构简单，灵敏度高。但抗 干扰能力差，如输入电压在uT附近时会造成uo反复 跳动，造成比较器工作不稳定。
• 为解决这一问题，可将比较器设置两个阈值， 只要干扰信号不超过这两个阈值比较器就不会跳变， 从而提高比较器的抗干扰能力。利用这种思想设计出 来的电压比较器称为滞回比较器。或称施密特触发器
电压比较器
2020年4月29日星期三
一、概述
1、概念及构成
• 通过对两输入电压的相对比较，在输出 端得到高电平或低电平结果的电路器件。
•+Uo •vo
m
•0 •VREF•vi
•-Uom •uo与ui的函数关系uo=f(ui)称为电压传输特性。 •引起uo发生跳变得参考电压称为阈值电压（ 或门槛电压），记为uT。
若•只U有i >一U个T 阈时值，电VO压=uVTO的H比较器，传输曲线•v如o 图。
电压比较器的工作原理
电压比较器的工作原理电压比较器是一种常用的电子元件，它在电子电路中起着重要的作用。
它的主要功能是比较输入的两个电压信号，并输出一个相应的电压信号，以实现电压的比较和判断。
在实际应用中，电压比较器广泛应用于模拟电路和数字电路中，例如在电压检测、开关控制、电压保护等方面发挥着重要的作用。
电压比较器的工作原理主要是通过比较输入的两个电压信号的大小，然后输出一个相应的电平信号。
一般来说，电压比较器有两个输入端和一个输出端。
其中一个输入端是非反相输入端，另一个是反相输入端，输出端则是比较结果的输出信号。
当非反相输入端的电压高于反相输入端的电压时，输出端输出高电平；反之，输出端输出低电平。
这样，通过比较输入的两个电压信号，电压比较器就可以根据比较结果输出相应的电平信号。
电压比较器的工作原理可以用一个简单的比喻来解释。
可以把电压比较器想象成一个智能的判断器，它可以根据输入的两个电压信号的大小，来做出相应的判断并输出相应的信号。
这样，我们就可以利用电压比较器来实现一些电压的比较和判断的功能。
在实际电路中，电压比较器可以采用不同的电路结构来实现，例如使用运算放大器、晶体管等元件来构成。
不同的电路结构会影响电压比较器的性能和特性，例如响应速度、功耗、输入阻抗等。
因此，在选择和设计电压比较器时，需要根据具体的应用需求来选择合适的电路结构和性能参数。
除了基本的电压比较功能外，电压比较器还可以通过外部电路和反馈网络来实现一些特殊的功能，例如滞回比较器、窗口比较器等。
这些功能可以使电压比较器在特定的应用场合下发挥更加灵活和多样的作用。
总的来说，电压比较器是一种重要的电子元件，它在电子电路中具有广泛的应用。
通过比较输入的两个电压信号，电压比较器可以实现电压的比较和判断，并输出相应的电平信号。
在实际应用中，需要根据具体的应用需求来选择合适的电路结构和性能参数，以实现所需的功能和性能要求。
同时，通过外部电路和反馈网络的设计，还可以实现一些特殊的功能，使电压比较器在不同的应用场合下发挥更加灵活和多样的作用。
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。
常见电压比较器分析比较
常见电压比较器分析比较电压比较器通常由集成运放构成,与普通运放电路不同的就是,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。
一、零电平比较器(过零比较器)电压比较器就是将一个模拟输入信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较与鉴别的电路。
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与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与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)就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。
这个临界条件就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。
传输特性就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就是: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)与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的大小与极性均可调整,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。
也就就是说,如果输入信号因干扰在阈值附近变化时,输出电压将在高、低两个电平之间反复地跳变,可能使输出状态产生误动作。
电压比较器(过零比较器)
一、实验目的
1、掌握电压比较器的分析及其计算 2、学习测试比较器的方法
电压比较器
二、实验仪器
1、双踪示波器 2、信号发生器 3、数字万用表 4、直流电源。
三、实验原理及测量方法
电压比较器（通常称为比较器）的功能是比较两个电压的大小。例如，将一 个信号电压 Ui 和另一个参考电压 Ur 进行比较，在 Ui>Ur 和 Ui<Ur 两种不同情 况下，电压比较器输出两个不同的电平，即高电平和低电平。常用的电压比较器 有简单电压比较器、滞回电压比较器和窗口电压比较器。 1、过零比较器 过零比较器是将信号电压 Ui 与参考电压零进行比较。如图 1（a）所示，电路由 集成运放构成。对于高质量的集成运放而言，其开环电压放大倍数很大，输入偏 置电流、失调电压都很小。若按理想情况（Aod=无穷大， I IB =0,Uio=0）考虑时， 则集成运放开环工作时 当 Ui>0 时，Uo 为低电平 Ui<0 时，Uo 为高电平 集成运放输出的高低电平值一般为最大输出正负电压值 Uom
四实验内容1过零比较器1连接图1a实验电路检查无误后接通12v2测量当ui悬空时uo的值3调节信号源使输出频率为100hz有效值为1v的正弦波信号并输入至ui端用示波器观察比较器的输入ui与输出uo波形并记录4改变信号发生器的输出电压ui幅值用示波器观察uo变化测出电压传?直流电源3输特性曲线2反向滞回比较器1连接图2a所示实验电路接通直流电源测出uo由高电平变为低电平时的阈值2同上测出uo由低电平变为高电平时的阈值3将信号发生器接入ui并使之输出频率为500hz电压有效值为1v的正弦波信号用示波器观察比较器的输入ui与输出uo波形并记录3同向滞回比较器1连接图3所示实验电路参照反向滞回比较器的测试方法自拟实验步骤及方法2将实验结果与反向滞回比较器的理论分析结果进行比较分析误差产生原因u17413247651r110kr2r451kd11z62d21z62vcc12vvcc112vxfg1xsc1abexttrig10kr3100k450032vccvcc1106图3同向滞回比较器五实验结果及分析1过零比较器1连接图1a实验电路检查无误后接通12v2当ui悬空时测量uo的值实验结果
电压比较器恒温控制
一：电压比较器恒温控制电路原理图如下其工作原理如下：本电路是利用电压比较器的性能设计的温度控制实验。
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。
电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系):当”＋”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；由上面的原理图可知，R1=R2=6.8k。
因此关键要看Rt与W两端的电位的大小。
其中Rt是热敏电阻，热敏电阻在未受热时电压比较器的“+”“—”端电位相等。
当箱子的温度升高时热敏电阻的阻值减小，此时电压比较器的“—”端电位比“+”端电位高，根据电压比较器的工作原理可知此时电压比较器输出低电平，这时三极管导通，继电器J开始工作，即加热器停止工作，箱内的温度开始下降，热敏电阻阻值开始变大，使得电压比较器的“+”“—”两端的电位逐渐相等。
当电压比较器“+”“—”两端的电位相等时，继电器J停止工作。
此时加热器又开始加热，箱内的温度又开始升高。
就此循环下就可以保持箱内温度不至于过高或是过低。
恒温箱的应用：恒温箱可用于工业和农业生产及家庭所需的恒温控制，如禽蛋人工孵化、鳖类人工孵化、幼禽的饲养、浴池水温和冰箱的温度控制等。
实物图如下调试过程：按照电路原理图焊接好电路，然后将电路与恒温箱相连接。
电路接好后接通电源，调节电位器W，使电路的灵敏度达到最好。
如果加热器加热一段时间后继电器还是不工作，则首先要反复调节电位器直到电路正常工作为止。
如果电路始终不能正常工作，则应该用万用表检查电路是不是在焊接时出了什么问题。
就这样反复调试直到电路正常工作为止。
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二. 电压比较器工作原理
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)。
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二. 电压比较器工作原理
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>V A；在t2～t3时，VA>VB。在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：V A>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，V B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。
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刘璃月 2017.1.12
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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(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压 的大小关系)：当”+”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。
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一. 电压比较器简介
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。 电压比较器大致可分为两类： 1.模拟比较器 将模拟量与一标准值进行比较,当高于该值时,输出高(或低)电平.反 之,则输出低(或高)电平.例如,将一温度信号接于运放的同相端,反相端 接一电压基准 (代表某一温度),当温度高于基准值时,运放输出高电平, 控制加热器关闭,反之当温度信号低于基准值时,运放输出低电平,将加 热器接通.这一运放就是一个 简单的比较器,因为输入与输出同相,称为 同相比较器..有的模拟比较器具有迟滞回线,称为迟滞比较器,用这种比 较器,有助于消除寄生在信号上的干扰. 2.数字比较器 用来比较二组二进制数是否相同,相同时输出(或低)高电平,反之,则 输出相反的电平. 最简单的数字比较器是一位二进制数比较器,是一个异或门(或同或 门)。
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二. 电压比较器工作原理
电压比较器是由运算放大器发展而来的，电压比较器电路可以看作是运算放大器 的一种应用电路。由于电压比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的电压比较 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。
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二. 电压比较器工作原理
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。
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二. 电压比较器工作原理
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。
图一
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二. 电压比较器工作原理
图一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。 (a)电路图 (b)传输特性当ui＜UR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uO＝UZ 当ui＞UR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UD，即 uo＝－UD 因此，以UR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3－1(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。LM339常 用来构成各种电压比较器。
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二. 电压比较器工作原理
电压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，电 压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。
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二. 电压比较器工作原理
由此我们可以总结出以下结论： 电压比较器的输出端由低电平转换到高电平，或从高电平转换到低电平 时，需要一定的时间(决定电压比较器的瞬态响应)，其次由于电压比较器的 增益是有限的，并且存在失调电压，因此它的输入端将出现不确定电压，该 不确定电压将直接影响电压比较器的灵敏度(对输入电压判别的灵敏度)。对 于高性能的电压比较器来说，应具有高的开环增益A、低的失调电压和高的 压摆率。显然，一般的运算放大器如果工作在开环状态，也可以作为电压比 较器之用。但在运放电路设计时，着重考虑其输出与输入之间的线性传输特 性以及频率补偿的稳定性。因此，运放的响应时间和延迟时间往往不是很大， 开环增益也不是很高。若需要高速或高灵敏度的电压比较器，采用运放来代 替电压比较器，在要求比较高的设计中通常是不合适的，而需要根据具体的 要求设计电压比较器。在设计电压比较器时，其直流特性的设计原则基本上 与运放电路一致，而频率特性的设计与运放电路不同，通常电压比较器在开 环条件下工作，因此在电路内部不需要考虑放大器闭环稳定工作的频率补偿。 一般的电压比较器采用四级结构，前两级和差分运算放大器基本相同，只是 把运放中的补偿电容去掉，后两级使用CMOS反向器，这里的CMOS反向器 的作用需要作一下说明:前一个反向器(电压比较器的第三级)并不是工作在高 低电平状态，而是工作在传输特性曲线中的转折区(接近阐值电压)。被当做 放大器使用，对差分信号起放大作用;后一个反向器(电压比较器的第四级)在 反向的同时，使电压达到满幅输出。
电路比较器
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源自电压比较器简介一. 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。
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03
电压比较器电路
图分析
三. 电压比较器电路图分析
在上面的电路中，电压比较器前两级的元器件参数可以使用前面设计的放大器的参数，但有 一点需要注意，那就是当电压比较器的两个输入端没有差分信号时，需要将电压比较器的第二级 输出调至能使第一个反向器工作在放大状态的电压，如果反向器中的PMOS管和NMOS管的参数 对称，即CMOS反向器的特性曲线上的转折区中点电压(阂值电压)是2.5V(高电平为5V，低电平为 零)，使用Candence的DC扫描工具，可以对M6管的宽w(或长1)进行直流扫描，将反向器前第二级 的电压调整到2.5V，使反向器工作在需要的放大状态。 本文内容综合自网络。