电压比较器的工作原理，电压比较器具有什么性能特点

电压比较器是一种常用的电子元件，其主要作用是用于比较两个信号的电压大小，并输出相应的比较结果。在电路设计中，电压比较器有着广泛的应用，比如在模拟信号处理、控制系统等方面都扮演着重要的角色。本文将对电压比较器的工作原理、具有什么性能特点以及应用做一个详细说明，感兴趣的朋友可以了解一下哦。

电压比较器的工作原理

电压比较器的工作原理基于输入信号与参考电压之间的比较。电压比较器通常有两个输入端，一个是待比较的信号输入端（VIN），另一个是参考电压输入端（VREF）。在比较时，电压比较器会将输入信号和参考电压进行比较，如果输入信号电压高于参考电压，输出高电平；如果输入信号电压低于参考电压，输出低电平。输出电平的大小和极性取决于电路的设计和电源电压。

当电压比较器的两个输入端的电压不同的时候，就会产生一个输出电平。输出电平通常是一个数字信号（高电平或低电平），表示输入信号电压的大小与参考电压的大小之间的关系。在某些应用中，输出电平可以被用作触发器、开关控制等。

电压比较器的特点

电压比较器具有下面几个特点：高精度、灵敏度高、响应速度快、功耗低等。此外，还有一些器件具备超过输入电压范围的保护功能，能有效防止电路损坏。

电压比较器的性能

集成运放用作比较器和专用电压比较器在本质上没有什么区别，两者功能也相同，只是在设计内部电路组成的侧重点有所不同，其区别主要有两点：

1）集成运放被设计成输入和输出保持线性关系，其响应时间在数微秒的数量级，这很难适应快速交流比较的需要。而专用电压比较器一个重要性能指标就是响应时间，通常在几址秒的数量级。如在快速比较应用场合用通用集成运放作比较器时，就应选择增益带宽积GB和压摆率SR均大的高级集成运放。

2）专用电压比较器基输出高、低电平和级联的数字电路逻辑电平匹配，无需再加接口。而对通用集成运放而言，则必须对输出电压采取箝位措施，以满足数字电路逻辑电平的要求。多数专用比较器具有输出选通功能，这也是一般运放所不需要具务的功能。图5.4-61示出了一个专用电压比较器的基本工作过程。

由图5.4-61可看出电压比较器的功能和选通信号的控制作用。从图5.4-61知，A、B、C、D、E，各点都是比较器输出需要响应的翻转点，由于A、D、E三点有选通信号，所以比较器输出随即翻转。而B和C出现时，由于无选通信号，比较器输出仍维持原有的状态不变。

对电压比较器的输入性能的要求与通用集运算放大器的要求相同，而对其输出的要求相当于数字电路。常用比较器参数和性能如表5.4-11和表5.4-12所示。

电压比较器的应用

通常可以使用通用运放引入正反馈即可构成电压比较器，例如LM358、NE5532等通用运放。相比于通用运放构成的电压比较器，专用电压比较器LM339内部集成补偿电路，可以有更高的翻转速度以及更小的电压分辨率，比较适合高精度场合。

（1）同相输入迟滞比较器的原理

下图为专用运放构成的同相输入迟滞比较器，反向输入端接地（反向比较电压V-固定为0V，可以自定义为其它电压值），同相输入比较电压V+大小和正反馈环节有关，这里与输出电压Vout和输入电压Vi有关。输出端接上两个反向串联的稳压二极管进行限幅稳压，R3为稳压二极管的保护电阻。当同相输入比较电压V+大于反向输入比较电压V-时，V0=VCC，电流一部分通过红色回路流向稳压二极管，另一部分通过绿色回路流向正反馈支路（这里是参考电流，方面后面的计算），输出端Vout=+Vz，Vz等于二极管正向导通压降和稳压二极管击穿电压之和。当反相输入比较电压V-大于同向输入比较电压V+时，V0=VEE，电流一部分通过蓝色回路流向V0，另一部分通过绿色回路流向正反馈支路，输出端Vout=-Vz。

计算滞回比较器的两个阈值：对于同相输入端由虚断得到V+=Vi+（Vout-Vi）.R1/（R1+R2）=（Vi.R2+Vout.R1）/（R1+R2），由输出电压翻转的临界条件V+ = V- =（Vi.R2+Vout.R1）/（R1+R2）=0得到Vi = -Vout.R1/R2=±Vz.R1/R2，由此我们得到Vt+ = +Vz.R1/R2，Vt- = -Vz.R1/R2。