比较器与滞回比较器的原理及应用

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、测量技术等。

比较器主要是由运放搭建而成，是运放在运放处在非线性状态的典型应用。

判断运放工作区的方法是：

如有负反馈，则工作在线性区；

如有正反馈或者无反馈，则工作在非线性区；

PS：

运放处于非线性状态时：虚短不成立，虚断可以使用。

“比较器”从名字上可以看出，其作用是用来做比较的，更确切的说是比较电压。

前面也说了，是运放在非线性状态的典型应用。由于是开环或者是正反馈，增益很大，因此其输出只有高电平和低电平两个状态，因此，其输入信号经过比较器后，只输出两个状态，“比较器”由此而来。

一、先从简单的电压比较器开始

图一是一个电压比较器，Uref是参考电压，Uin是输入电压。图二为传输特性。

图一

图二

从图二中可以看出，当Uin>Uref时，Uout=+Uom；当Uin<Uref时，Uout=-Uom；

将Uin和Uref调换位置后，如图三所示，传输特性如图四所示。

图三

图四

从图四中可以看出，当Uin>Uref时，Uout=-Uom；当Uin<Uref时，Uout=+Uom；

二、过零比较器

过零比较器就是将参考电压设置为Uref=0。图五、图六。

图五

图六

三、滞回比较器

在前面是分析的简单的比较器，即当 VIN(+) > VIN(-)，输出高电平；VIN(+) < VIN(-)，则输出低电平。但当两个输入端信号极为接近时，由于输入电压的毛刺就会导致输出产生连续跳变，这就是所谓的振铃效应。为了解决这个问题提出了滞回比较器，由于滞回比较器的输入电压逐渐增大或者减小时，有两个不相等的阈值，其传输特性具有滞回曲线的形状，因此具有很强的抗干扰能力。

滞回比较器通常又称“施密特触发比较器”或者“迟滞比较器”。

滞回比较器可以分为上行滞回和下行滞回，又分别分为有参考电压的和无参考电压的。

1.上行滞回比较器--不带参考电压

$Uh=R1/R2*(0-Uol)+Uref$

$Ul=R1/R2*(0-Uoh)+Uref$

从上图中可以看出，当Uin增大到Uh时，输出由-Uom跳变到Uom；

当Uin减小到Ul时，输出由Uom跳变到-Uom；

在这里我们称Ul和Uh分别为上下门限电压，（Uh-Ul）为回差或者门限宽度。

2.下行滞回比较器--不带参考电压

$Uh=\frac{R1}{R1+R2}*Uoh$

$Ul=-\frac{R1}{R1+R2}*Uol$

当Uin增大到Uh时，输出由+Uom跳变到-Uom；

当Uin减小到Ul时，输出由-Uom跳变到+Uom；

3.上行滞回比较器--带参考电压

$Uh=R1/R2*(Uref-Uol)+Uref$

$Uh=R1/R2*(Uref-Uoh)+Uref$

4.下行滞回比较器--带参考电压

$Uh=\frac{R1}{R1+R2}*Uoh+\frac{R1}{R1+R2}*Ur$

$Uh=-\frac{R1}{R1+R2}*Uoh+\frac{R1}{R1+R2}*Ur$