比較器電路對于比較兩個電壓和檢測更大或更小的電壓非常有用 - 這可用于檢測電壓何時上升超過某個點。

在電子電路設計中經(jīng)常使用比較兩個電壓并根據(jù)兩個電壓的比較提供數(shù)字輸出的電路。

對于比較器電路，需要一個高增益放大器，這樣即使輸入端的微小變化也會導致輸出電平牢固切換。

運算放大器用于許多電子電路設計，但特定的比較器芯片可提供更好的性能。

比較器應用

比較器電路在電子電路設計中有很多用途。通常需要能夠檢測到某個電壓并根據(jù)檢測到的電壓切換電路。

一個例子可以用于溫度檢測電路。這可能會產(chǎn)生取決于溫度的可變電壓。當溫度低于給定點時，可能需要打開加熱，這可以通過使用比較器來檢測與溫度成比例的電壓何時降至某個值以下來實現(xiàn)。

對于這些和許多其他用途，可以使用稱為比較器的電路。

什么是比較器？

顧名思義，比較器意味著這些電子元件和電路用于比較兩個電壓。

當一個高于另一個時，比較器電路輸出處于一種狀態(tài)，當輸入條件相反時，比較器輸出切換到另一種狀態(tài)。

比較器基本部件包括一個具有差分輸入的高增益放大器 - 一個反相輸入和一個同相輸入。

在工作方面，比較器根據(jù)輸入狀態(tài)在高電平和低電平之間切換。如果同相輸入高于反相輸入，則輸出為高電平。如果同相輸入低于反相輸入，則輸出為高電平。

比較器工作摘要

比較器和運算放大器

雖然使用運算放大器作為比較器很容易，特別是當包含多個運算放大器的芯片有一個備用運算放大器時，可能很容易使用。但是，采用這種方法并不總是可取的。運算放大器可能無法始終正常工作，或者可能無法提供最佳性能。也就是說，當應用要求不高時，使用這些電子元件總是很誘人，因為它們可能已經(jīng)可用。

比較器芯片和運算放大器的性能在許多方面有很大不同：

運算放大器閂鎖：在某些情況下，特別是當運算放大器被強力驅動時，它可能會閂鎖，即即使輸入發(fā)生變化，輸出也保持不變。比較器設計為在此模式下工作，切勿閂鎖。

這是使用比較器而不是運算放大器可能具有明顯優(yōu)勢的一個關鍵領域。

開環(huán)操作：運算放大器設計為在閉環(huán)模式下使用，其電路針對此類場景進行了優(yōu)化。它們在開環(huán)模式下不具有操作特征。

數(shù)字與模擬：運算放大器是必不可少的模擬元件，其內部電路設計用于在該區(qū)域工作。比較器設計為作為邏輯功能運行，即在數(shù)字模式下。

這意味著運算放大器在模擬模式下工作且輸出不觸及電源軌時效果最佳，而比較器則不太擅長線性模式工作，而在邏輯電平下工作則要好得多。

輸出級：運算放大器和比較器的輸出級非常不同。通常，運算放大器具有線性輸出，通常以互補對稱方式工作，以提供最佳的輸出線性性能。

比較器通常具有集電極開路輸出，適合驅動數(shù)字接口。它們設計用于與邏輯電路接口，通過模擬電壓比較提供邏輯輸入。

運算放大器和比較器輸出電路的比較

響應時間：比較器經(jīng)過優(yōu)化，可提供非常快速的響應和切換時間。壓擺率快，可提供最佳性能。

運算放大器未針對這些特性進行優(yōu)化。它們往往是速度慢得多的電子元件，針對線性操作而不是速度進行了優(yōu)化。

輸出電壓和飽和電壓：比較器通常能夠驅動到電源軌電壓的小限值以內。這是邏輯電路良好開關所必需的。運算放大器由于具有一定的飽和電壓，因此無法用力驅動電源軌 - 這可能導致邏輯電路開關不良。

鑒于這些因素，在設想此類操作時，最好使用比較器芯片。

運算放大器比較器

可以使用運算放大器作為比較器，因為它滿足該功能的基本要求。

在工作時，運算放大器根據(jù)輸入電壓進入正飽和或負飽和狀態(tài)。由于運算放大器的增益通常會超過100 000，當輸入僅相距幾分之一毫伏時，輸出將達到飽和狀態(tài)。

雖然運算放大器被廣泛用作比較器，但特殊的比較器芯片要好得多。這些特定的比較器芯片提供非?？斓拈_關時間，遠高于大多數(shù)用于更線性應用的運算放大器提供的開關時間。典型的壓擺率在幾千伏/微秒左右，盡管更常見的是引用傳播延遲的數(shù)字。

典型的比較器電路將有一個輸入保持在給定電壓。這通?？赡苁请娫椿蚧鶞孰娫吹臐撛诜謮浩鳌Ａ硪粋€輸入被帶到要感測的點。

基本運算放大器比較器的電路

在此圖中，開關電壓由R1和R2組成的分壓器產(chǎn)生。這將電壓設置在比較器的一個輸入端 – 在本例中為反相輸入端。該電路的同相輸入連接到需要檢測的點。當該點上的電壓上升到基準電壓以上時，比較器的輸出將變?yōu)楦唠娖?，當該點的電壓降至基準電壓以下時，輸出將變?yōu)榈碗娖健?/p>

通常，比較器將由與系統(tǒng)電壓軌相同的電壓軌驅動。對于5V邏輯，比較器通常由5V電源軌驅動。

運算放大器比較器注釋

p>使用比較器電路時，需要記住幾點。正常運算放大器電路和比較器電路之間存在一些差異，在任何電子電路設計中都必須加以考慮。

確保不超過差分輸入：由于沒有反饋，電路的兩個輸入將處于不同的電壓。因此，有必要確保不超過最大差分輸入。電路狀態(tài)的所有可能性都應在電子電路設計階段考慮。

輸入電流變化：同樣，由于缺乏反饋，比較器對源的負載將發(fā)生變化。特別是當電路發(fā)生變化時，輸入電流將略有增加。對于大多數(shù)電路來說，這不是問題，但如果源阻抗很高，可能會導致一些異常響應。在電子電路設計過程中應考慮到這一點。

輸入信號噪聲：該電路的主要問題是新的轉換點，即使是少量的噪聲也會導致輸出來回切換。因此，在轉換點附近，輸出端可能會有幾個轉換，這可能會在整個電路的其他地方引起問題。對此的解決方案是使用施密特觸發(fā)器。

在需要比較器功能的地方，最好使用比較器芯片：? 如果需要比較器功能，如果可能的話，最好使用比較器芯片。如果這些電子元件之一不可用，并且需要使用運算放大器，則注意不要使輸入過載，以免發(fā)生閂鎖。

使用比較器芯片

當需要比較器電路時，最好選擇特定的比較器芯片作為電路的基礎。

比較器芯片在處理兩個值之間的切換方面要好得多，并且通常具有比模擬運算放大器更容易與邏輯接口的輸出級。

就基本電路工作而言，主要區(qū)在于大多數(shù)比較器具有集電極開路輸出，并且需要外部上拉電阻或其他電路。

運算放大器非常便宜，而且非常廣泛。比較器不是那么便宜，也不是那么免費，因為這些電子元件往往使用得少一點，可能貴一點，但不是很大。使用它們應該沒有問題。