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

单端输入式比较器是将输入信号和基准信号都加在比较器的反相端，使电路工作在反相输入状态，输入信号将不引进共模电压，因此，特别适用于基准电平超过运放共模电压范围的情况。图5.4-66示出了单端输入式比较器的电路。

该电路的门限电位为

由此得出

由式可知，改变R2/R1的比值，或者改变基准电压UR，都能方便地调节门限电位。

该电路缺点是输入阻抗低，当R2/R1的值比较大时，失调电压U10及其温漂对电路的影响也变大。

电平滞后比较器

图5.4-67是反相型滞后比较器。由图中可以看出，引进正反馈后，使电路产生两个门限电压UTH和-UTH，它们是使比较器翻转的切换点。UTH和-UTH的差值△UTH是门限宽度，即是滞后电压。忽略运放的失调，用叠加原理可得双向翻转阀值为

由上式可见，改变UR可调节阀值而不影响滞后电压，就使设计者有了根据预计的最大噪声电压的值而选较比其大些的门限宽度△UTH，使电路具有一个等于门限宽度的内建抗噪声度。每当比较器切换， 小于门限宽度的干扰将不会引起再切换，不会造成错误的动作。这一优越的特性，使有滞后特性的比较器成为用途最广、适应性最强的一种电路。

图5.4-67中的二极管VD和稳压管VZ是后级电路电平需要所加的反馈限幅元件，C1是加速电容，超加速转换过程，减小比较器响应时间的作用。为了得到最小的失调误差，应使R1=R2||R1。

图5.4-67B示出了这种电平滞后比较器的传输特性图，由图中看出具有下行迟滞特性，简称下行特性，又称下行迟滞比较器。

如将图5.4-67的U1和UR对换，经上述同样的分析，则迟滞特性将由下行特性变成上行特性，又称上行迟滞特性由下行特性变成上行特性，又称上行迟滞比较器。

窗口电压比较器

窗口电压比较器如图5.4-68所示。图中比较器A1的同相端设置在参考上限电平UH=UL+KUZ上，比较器A2的反相端设置在参考下限电平UL上。同一输入信号加在两个比较器上，与两个参考电平同时比较，可以看出，只有当ULU1UH时，两个比较器输出均是高电平，把两个比较器输出均是高电平，把两个比较器输出“与”起来，输出UO也是逻辑电平1。这种情况只有在ULU1UH范围内才会发生。这个电路产生了一个窗口范围，它用逻辑1输出来表明输入信号落在UL和UH所予定的范围之中。当U1UL或U1UH时，输出逻辑电平是零，说明输入信号落在窗口之外。所以窗口电压比较器广泛用于分选和自动控制系统中。