欧洲杯预选赛·什么是比较器？ 比较器的工作原理和类型 电路

　　或电压的大小这一功能的电路或者装置。它有两个输入端Vi+和Vi-，一个输出端Vout。输入端接的是，输出端输出是的

　　选择其中输入端作为参考点（REF)来进行比较，例如选择同相输入端V2作为参考,当反相输入端V1大于V2时,Vout输出低电平;当V1小于V2时,Vout输出高电平。由此可知输出端的状态代表着两个输入之间的净差的符号,参考电压V2则称为比较器的阈值电压UT。由于比较器实际上是1位数模转换器ADC),因而是ADC中的一个基本元件。

　　该电路构成了许多应用的基础，包括过零检测器、张弛振荡器、电平转换器模数转换器、窗口检测器和施密特触发器等。

　　在上面的原理图中，运放 -ve 输入端的两个电阻相等，使得Vref = Vcc/2。当 Vin 超过该点时，输出迅速变高。当 Vin 降至 Vref 以下时，输出再次变低。

　　通过电阻器R2 添加一些正反馈，将其变成施密特触发器，其迟滞由 R2/R1 控制。大多数555定时器应用都是基于使用它们自己的内部比较器。

　　反相比较器是基于运算放大器的比较器，其中参考电压施加到其非反相端子，输入电压施加到其反相端子。该比较器称为反相比较器，因为需要比较的输入电压施加到运算放大器的反相端子。

　　反相比较器的操作很简单。它根据其输入电压和参考电压的值在输出处产生两个值之一。反相比较器的电路图如下图所示。

　　同相比较器是基于运算放大器的比较器，其中参考电压施加到其反相端子。另一方面，输入电压施加到其非反相端子。这种基于运算放大器的比较器称为非反相比较器，因为必须比较的输入电压施加到运算放大器的非反相端子。同相比较器的电路图如下图所示。

　　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。

　　图1(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1(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。

　　同相放大器电路如下图所示。如果图2中RF=∞，R1=0时，它就变成与图3(b)一样的比较器电路了。图2中的Vin相当于图3(b)中的VA。

　　使用德州仪器TI) 的ICLM339设计的简单LDR比较器电路。这是一款四路比较器IC，该电路中仅使用了该IC 的4 位内部比较器之一。该电路采用5 伏稳压直流电源供电。

　　这里该电路的光敏元件是光检测电阻或LDR。这只是一个光敏元件，它会根据照射在其上的光线而改变其电阻。照射在其上的光线越多，其抵抗力越低。

　　在上面的电路中，我们将引脚 4 连接到 LDR，电阻 R1 作为分压电路。这是反相端子，当光照射到 LDR传感器时，通过该引脚的电阻率将降低，并且引脚 4 上的电压将升高，从而导致引脚 3 处输出低电平。

　　我们在引脚 5 处添加了可变电阻。由于可变电阻设置为低阻值，因此引脚 5 上的电压变高。反相端子引脚 4 需要低输入信号以保持低于引脚 4 上的电压以获得更高的输出，这意味着它被设置为低光强度。 LDR 上照射的光越多，其电阻就越低，输出端的电压就越高。每当反相输入端的电压超过或低于非反相输入端设置的阈值电压时，比较器输出就会改变状态。 LDR 在黑暗中时LED亮起。我们可以使用继电器或蜂鸣器代替LED来将该电路投入具体应用。

　　这是一个由常见 LM741 运算放大器构建的比较器。在此测试电路中，我们使用 12 伏双极电源。在 NEG 输入中，引脚 2 固定为 6 伏，连接到电源的 + 侧。我们将其称为 Vref。

　　在引脚 3 的 POS 输入上，我们将电位计连接回 + 和 GND。这是文。如果 Vin小于6 伏，则 LM741 引脚 7 上的输出将约为负 10 伏。这里我们使用1N4001二极管来保护LED免受过高的反向电压的影响。

　　使用 LM741 的缺点是使用双极电源。图中的比较器电路使用LM358运算放大器代替LM741。 LM358 专为单电源供电而设计。它的作用，只是添加了 Q1 作为集电极开路输出驱动器。

　　当 Vin 小于 Vref 时，引脚上的输出变为约 10 伏，从而打开晶体管 Q1，从而打开 LED。通过用 10K 电位器设置跳变点，可以制作欠压指示器。

　　LM101 非常适合比较器应用的两个原因是它具有较大的差分输入电压范围，并且输出易于钳位以使其与各种驱动器和逻辑电路兼容。 LM101 没有 LM7104 的速度（10us 与 40ns，在同等条件下），但速度在许多线性应用中不是问题，并且 LM101 的较低输入电流和较高电压能力是一个很大的优势。下面的电路图显示了使用 LM101 的两个比较器电路。

　　上图是一种钳位方案，使输出信号直接与DTL或TTL集成电路兼容。 0V 或 4V 的输出分别由 LM103 击穿二极管钳位在低或高状态。具有急剧击穿和低等效电容是选择这种特殊二极管的原因。放大器开环工作，因此作为比较器工作时通常不需要频率修正。尽管如此，为了防止比较器处于活动区域时出现低电平振荡，放大器引脚 5 和 6 之间的杂散电容应最小化。如果这成为问题，则正常补偿端子上的 3 pF电容器将消除它。

　　下图所示的 LM101 的连接用作比较器和灯驱动器。 Q1 开关灯，R2 限制因打开冷灯而产生的电流浪涌。 Q1 的基极驱动由 R1 决定，而 D1 可以防止放大器在关断时在 Q1 的发射极-基极结上施加过多的反向偏置。

　　基于 uA741 运算放大器的实用同相比较器如下所示。这里，参考电压是使用由 R1 和 R2 组成的分压器网络设置的。等式为 Vref = (V+/ (R1 + R2)) x R2。

　　将电路图中给出的值代入该方程可得出 Vref = 6V。只要 Vin 高于 6V，输出就会摆动至 ~+12VDC，反之亦然。该电路由 +/- 12V DC 双电源供电。