比较器原理

比较器

什么是比较器，比较器英文（comparator），输出量数值与规定的参比值相比较，以产生一个差值信号(误差信号)的器件。比较器是一种得到广泛使用的电路元件。实际上也是增益非常高的运算放大器，可以放大输入端很小的差分信号，并驱动输出端切换到两个输出状态中的一个。以至于无法稳定在中间放大区，再不跳到低电平，再不跳到高电平。

比较器工作原理

比较器采用集成电路原理，它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通过输入的，就会造成触点抖动通断，一片火化，很快就烧蚀。解决这个问题，只要加上“回差电路”即可。比较器，实际上是增益非常高的运算放大器，以至于无法稳定在中间放大区，再不跳到低电平；再不跳到高电平。打个比方，就好像LM324的增益超级地高，稳定不住一样。假如LM339在输出端到负相输入端之间，接上电阻，进行负反馈，降低它的增益，就可当运算放大器使用。

                                   图1、单幅比较器电路与波形图

假如在输出端到正相输入端接上电阻，进行正反馈，这就构成了“回差电路”。回差作用，打个比方，是这样：首先在正相端加上5V，作为比较电压，而负相端从0V开始上升。负相端还未达到5V时，输出端“顺压1”，为高电平。负相端升到5V后，再超过10mV时，输出端“逆压0”，立刻翻转为0V。这里，是个带回差的比较器（又叫“施密特触发器” ），输出端到正相端接有回差电阻。回差电阻就是正反馈电阻，输出端电压降为0V后，经过正反馈电阻，使原先设置的5V电压随之降低，比如降到4.7V。

                                       图2、电压比较器原理电路

这等于把负相端的电压瞬间加高了0.3V，形成深深的“逆压0”，输出端就牢牢地停在0V上，即使有什么电压波动，也不会翻转颤动。想要让输出端翻回到“顺压1”上，负相端降回到5V是不行的，得降到4.7V再降10mV才能翻转为1。回差电路，就好像加大翻转电压的保险系数一样，使电路工作可靠，通断分明，不会抖动。回差作用的大小，可以改变回差电阻的数值来调整。电阻值减小，回差作用增大。但如果回差电阻大小，电路就不稳了，况且，一般情况下也不需要过于大的回差。

总结：比较器与运算放大器工作在同样的电源电压，传统的比较器需要±15V等双电源供电或高达36V的单电源供电，这些产品在工业控制中仍有需求，许多厂商也仍在提供该类产品。但是，从市场发展趋势看，大多数应用需要比较器工作在电池电压所允许的单电源电压范围内，而且，比较器必须具有低电流、小封装，有些应用中还要求比较器具有关断功能。

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