电压比较电路
电压比较器电路图
电压比较器电路。
电压比较器是比较两个电压和开关输出或高或低的状态，取决于电压较高的电路。
一个基于运放电压比较器上显示。
图1显示了一个电压比较器的反相模式图显示了在非反相模式下的电压比较。
电压比较器非反相比较在非反相比较器的参考电压施加到反相输入电压进行比较适用于非反相输入。
每当进行比较的电压(Vin)以上的参考电压进入运放的输出摆幅积极饱和度(V+)，和副反之亦然。
实际上发生了什么是VIN和Vref(VIN-VREF)之间的差异，将是一个积极的价值和由运放放大到无穷大。
由于没有反馈电阻Rf，运放是在开环模式，所以电压增益(AV)将接近无穷。
+所以最大的可能值，即输出电压摆幅，V。
请记住公式AV=1+(Rf/R1)。
当VIN低于VREF，反向发生。
反相比较在相比较的情况下，参考电压施加到非反相输入和电压进行比较适用于反相输入。
每当输入电压(Vin)高于VREF，运放的输出摆幅负饱和。
倒在这里，两个电压(VIN-VREF)之间的差异和由运放放大到无穷大。
记住公式AV=-Rf/R1。
在反相模式下的电压增益的计算公式是AV=-Rf/R1.Since没有反馈电阻，增益将接近无穷，输出电压将尽可能即负，V-。
实际电压比较器电路一种实用的非基于UA741运放的反相比较器如下所示。
这里使用R1和R2组成的分压器网络设置参考电压。
该方程是VREF=(五+/(R1+R2)的)×R2的。
代入这个方程电路图值，VREF=6V。
当VIN高于6V，输出摆幅?+12V直流，反之亦然。
从A+/-12V 直流双电源供电电路。
电压比较器的使用741一些其他的运放，你可能会感兴趣的相关电路1求和放大器：总结放大器可以用来找到一个信号给定数量的代数和。
2。
集成使用运放：对于一个集成的电路，输出信号将输入信号的积分。
例如，一个集成的正弦波使余弦波，方波一体化为三角波等。
3。
反相放大器：在一个反相放大器，输出信号将输入信号的倒版，是由某些因素放大。
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。
分立元件组成的电压比较器
分立元件组成的电压比较器
分立元件组成的电压比较器是一种基本的电路，用于比较两个输入电压的大小，并输出相应的逻辑电平。
它由几个基本的分立元件组成，包括晶体管、二极管、电阻和电容等。
一个常见的分立元件电压比较器电路示意图如下：
```
Vcc
|
R1
|
+-----|-----+
| |
Vin+ Vin-
| |
| Q1 |
| /|\ |
+----|-----+
| Vout
R2
|
GND
```
其中，Vin+和Vin-分别是待比较的两个输入电压，Vout是输出电压，Vcc是电源电压，GND是接地。
在这个电路中，Q1是一个晶体管，用作放大器。
当Vin+大于Vin-时，Q1的基极电流增加，导致集电极电流增大，进而使输出电压Vout接近Vcc；反之，当Vin+小于Vin-时，Q1的基极电流减小，导致集电极电流减小，进而使输出电压Vout接近GND。
R1和R2是电阻，用于设置比较器的阈值电压。
通过调节它们的比例关系，可以确定比较器的阈值电压，即当Vin+与Vin-之间的电压差超过阈值时，比较器输出电压发生变化。
还可以使用二极管和电容等元件来实现更复杂的功能，如滞回特性、延时等。
这种分立元件组成的电压比较器电路简单、灵活，可以根据具体需求进行调整和修改。
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、正弦波振荡电路、非正弦波发生电路
电压比较器
一、单限比较器 电路只有一个阈值电压， 电路只有一个阈值电压，输入电压逐渐增大或减小过程 当通过阈值电压变，从高电平 跃变为低电平或从低电瓶跃变为高电平。 跃变为低电平或从低电瓶跃变为高电平。 1.过零比较器 过零比较器 其阈值电压等于零。 其阈值电压等于零。
电压比较器
反相过零电压比较器
电压比较器
在实用电路中为了满足负载的需要， 在实用电路中为了满足负载的需要，常在集成运放的 输出端加稳压管限幅电路。 输出端加稳压管限幅电路。
电压比较器的输出限幅电路
电压比较器
2.一般单限比较器 一般单限比较器
电压比较器
二、滞回比较器 电路有两个阈值电压， 电路有两个阈值电压，输入电压从小变大过程中使输 出电压产生跃变时的阈值电压不等于从大变小过程中 使输出电压产生跃变的阈值电压，电路具有滞回特性。 使输出电压产生跃变的阈值电压，电路具有滞回特性。
电压比较器
加了参考电压的滞回比较器
电压比较器
三、窗口（双限）比较器 窗口（双限）
电压比较器
小结： 小结： 1）在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区，输 ）在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区， 出电压只有高电平和低电平两种可能的情况； 出电压只有高电平和低电平两种可能的情况； 2）一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的 ） 函数关系； 函数关系； 3）电压传输特性的三个要素是输出电压的高、低电平， ）电压传输特性的三个要素是输出电压的高、低电平， 阈值电压和输出电压的跃变方向。 阈值电压和输出电压的跃变方向。输出电压的高低电 平决定于限幅电路； 所求出的U 平决定于限幅电路；令UP=UN所求出的 I就是阈值电 压；UI等于阈值电压时输出电压的跃变方向决定于同 相输入端还是反相输入端。 相输入端还是反相输入端。
电压比较器电路图,电压比较器的应用
电压比较器电路图,电压比较器的应用电压比较器电路图>OH。
图1b为其传输特性。
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。
电压比较电路
（b）单限比较电路的传输特性
计算机电路基础
当比较电路的输出电压由一种状态跳变为另一种状态时，相应的输入电压通 常称为门限电平或阈值电压，这种比较电路的门限电平等于零，所以称为过零比 较电路。
以上过零比较电路采用 的是反相输入方式，如果需 要也可以采用同相输入方式。
（a）电路图
（b）传输特性
所谓单限比较电路是指只有一个门限电平 的比较电路，当输入电压等于此门限电平时， 输出端的状态立即发生跳变。单限比较电路可 用来检测输入的模拟信号是否到达某一给定的 电平，以给出明确的数字化的指示。
实现单限比较的电路有多种，其中一种如 图（a）所示，可以看出，此电路是在38页图 （a）所示过零比较电路的基础上，将参考电压 通过电阻 接在集成运放的反相输入端而得到的，
目的是引入一个用于比较的门限电平。
由图（a）可见，集成运放的同相输入端通 过电阻 接地，因此，当输入电压 变化时，若反 相输入端的电位 ，则输出端的状态发生跳变。
根据“虚断”的特点，并利用叠加原理，求得 此时反相输入端的电位为
u
R2 R1 R2
ui
R1
R1 R2
U REF
0
（a）单限比较电路
由上式可解得门限电压为
UT
ui
R1 R2
U
REF
此单限比较电路的传输特性如图（b）所示。
对比图（b）和38页图（b）中的传输特性 可知，前面介绍的过零比较电路实际上也是一 个门限电平等于零的单限比较电路，也属于单 限比较电路的范围。
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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 EE
u -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 oH
i 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。
i < u r，u o=u ol u i > u r，u o=u oH
当参考电压为零时，则为同相过零比较器。
其传输特性U O= f ( u i )
简单比较器应用中存在的问题
1. 输出电压转换时间受运放的限制，使高频脉冲的边缘不够陡峭；
2. 抗干扰能力差。
在比较门限处，输出将产生多次跳变。
为了解决以上两个问题，在比较器中引入正反馈，构成所谓“迟滞比较器”。
这种比较器具有很强的抗干扰能力，同时由于正反馈加速了状态转换，从而改善了输出波形的边缘。
迟滞比较器又称施密特触发器, 滞回比较器。
这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时，它有两个阈值，且不相等，其传输特性具有“滞回”曲线的形状。
滞回比较器也有反相输入和同相输入两种方式。
UR是某一固定电压，改变UR值能改变阈值及回差大小。
以图2.1(a)所示的反相滞回比较器为例，计算阈值并画出传输特性
图2.1 滞回比较器及其传输特性：
(a)反相输入；(b)同相输入
1.正向过程
正向过程的阈值为
形成电压传输特性的abcd段
2，负向过程
负向过程的阈值为
形成电压传输特性上defa段。
由于它与磁滞回线形状相似，故称之为滞回电压比较器。
利用求阈值的临界条件和叠加原理方法，不难计算出图2.1(b)所示的同相滞回比较器的两个阈值
两个阈值的差值ΔUTH=UTH1–UTH2称为回差。
由上分析可知，改变R2值可改变回差大小，调整UR可改变UTH1和UTH2，但不影响回差大小。
即滞回比较器的传输特性将平行右移或左移，滞回曲线宽度不变。
图2.2 比较器的波形变换
(a)输入波形；(b)输出波形
例如，滞回比较器的传输特性和输入电压的波形如图2.3(a)、(b)所示。
根据传输特性和两个阈值(UTH1＝2V, UTH2=–2V)，可画出输出电压uo的波形，如图2.3(c)所示。
从图(c)可见，ui在UTH1与UTH2之间变化，不会引起uo的跳变。
但回差也导致了输出电压的滞后现象，使电平鉴别产生误差。
三、 比较器的应用
3.1.窗口比较器
窗口比较器的电路如图3.1所示。
电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成。
设R 1 =R 2，则有：
图3.1窗口比较器
窗口比较器的电压传输特性如下图3.2所示.
当v I>V H 时，v O1为高电平，D3导通；v O2为低电平, D4截止，v O= v O1。
当v I<V L 时，v O2为高电平，D4导通；v O1为低电平，D3截止，v O= v O2。
当V H >v I> V L 时，v O1为低电平，v O2为低电平，D3、D4截止，v O 为低电平。
图3.2 窗口比较器的电压传输特性
3.2 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3.3所示
D
L H D CC 212D CC L 2=)
2(2
1
)2(=
V V V V V R R R V V V +-=+-
(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波
图3.3比较器原理图
非正弦波发生电路 1．方波发生电路
方波发生电路是由滞回比较电路和RC 定时电路构成的，电路如图3.4所示。
图3.4 方波发生电路
电源刚接通时, 设 电容C 充电， 升高。
参阅图3.5：
图3.5方波发生电路 输出波形
2
1Z 2P Z O C ,,0R R V R V V v v +=
+==所以C v
当 时， ，
所以 电容C 放电， 下降。
当 ， 时，返回初态。
方波周期Ｔ用过渡过程公式可以方便 地求出
2．三角波发生电路
三角波发生器的电路如图3.6所示。
它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。
图3.6三角波发生器电路
（1）当v O1=+V Z 时,则电容C 充电, 同时v O 按线性逐渐下降，当使A1的V P 略低于V N 时，v O1 从+V Z 跳变为-V Z 。
波形图参阅图3.7
图3.7三角波发生器电路输出波形
P N C V V v ≥=Z O V v -=2
1Z
2P R R V R V +-
=C
v P N C V V v ≤=Z O V v +=)21ln(21
2
f R R C R T +
=
（2）在v O1=-V Z 后，电容C 开始放电，v O 按线性上升，当使A1的V P 略大于零时，v O1从-V Z 跳变为+ V Z ，如此周而复始，产生振 荡。
v O 的上升时间和下降时间相等，斜率绝对值也相等，故v O 为三角波。
（3）输出峰值
（4）振荡周期：
3 . 锯齿波发生电路
锯齿波发生器的电路如图3.8所示。
显然，为了获得锯齿波，应改变积分器的充放电时间常数。
图中的二极管D 和R '将使充电时间常数减为(R ∥R')C ，而放电时间常数仍为RC 。
锯齿波电路的输出波形图如图3.9所示。
图3.8锯齿波电路
锯齿波周期可以根据时间常数和锯齿波的幅值求得。
锯齿波的幅值为：v o1m =|V z|= v om R 2/R 1 v om = |V z| R 1/R 2于是有
Z 2
1
m o V R R V =
Z 2
1
m o V R R V -
=m o 2
/0
4
Z
21V dt R V C
T =⎰
2
14Z m o 444R C
R R V V C
R T ==RC R R T V R R T RC V 2
1
2z 2
12z 22==C R R R R T )'//(22
1
1=
图3.9锯齿波电路输出波形。