基于运算放大器的电压比较器电路图

对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。 能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。 比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1，当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定。

可以将比较器当作一个1位模/数转换器(ADC)。运算放大器在不加负反馈时从原理上讲可以用作比较器，但由于运算放大器的开环增益非常高，它只能处理输入差分电压非常小的信号。而且，一般情况下，运算放大器的延迟时间较长，无法满足实际需求。比较器经过调节可以提供极小的时间延迟，但其频响特性会受到一定限制。为避免输出振荡，许多比较器还带有内部滞回电路。比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。

比较器是一种电子设备或电路，用于比较两个或多个数据项的大小或是否相等，输出结果为二进制信号，即0或1。比较器的工作原理是将两个模拟信号或电压进行比较，比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号。当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定。

比较器是一种电子设备或电路，能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。比较器的工作原理是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。

比较器将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较，然后输出结果为二进制信号，即0或1。比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号。当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定。

比较器一般用于模数转换、电压监测、波形分析等应用领域。在模数转换中，比较器可以将模拟信号转换为数字信号，例如在ADC(模数转换器)中应用比较器进行转换。在电压监测中，比较器可以监测电压是否超过预设的阈值，例如过压保护电路中的比较器可以监测电源电压是否超过安全范围。在波形分析中，比较器可以将波形与预设的阈值进行比较，例如在示波器中应用比较器进行波形分析。

此外，比较器也可以用于实现逻辑运算和数字信号处理等应用领域。例如在数字信号处理中，比较器可以将数字信号进行滤波、频谱分析等处理，从而提取出有用的信息。

接下来小编给大家分享一些典型比较器电路图，以及简单分析它们的工作原理。

1、LM339 LDR比较器电路

使用德州仪器 (TI) 的IC LM339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。

2、基于运算放大器的电压比较器电路图

电压比较器是一种比较两个电压并根据电压较高者将输出切换为高状态或低状态的电路。此处显示了基于运算放大器的电压比较器。下图中显示了反相模式和非反相模式下的电压比较器。

在同相比较器中，参考电压施加到反相输入，而要比较的电压施加到同相输入。每当要比较的电压 (Vin) 高于参考电压时，运算放大器的输出就会摆动到正饱和 (V+)，反之亦然。实际上，Vin 和 Vref 之间的差值 (Vin – Vref) 将是一个正值，并被运算放大器放大到无穷大。由于没有反馈电阻器 Rf，运算放大器处于开环模式，因此电压增益 (Av) 将接近无穷大。因此输出电压摆动到最大可能值，即; V+。请记住方程式 Av = 1 + (Rf/R1)。当 Vin 低于 Vref 时，会发生相反的情况。 在反相比较器的情况下，参考电压被施加到非反相输入，并且要比较的电压被施加到反相输入。只要输入电压 (Vin) 高于 Vref，运算放大器的输出就会摆动至负饱和。这里，两个电压之间的差值 (Vin-Vref) 被运算放大器反转并放大到无穷大。记住方程式 Av = -Rf/R1。反相模式下电压增益的公式为Av = -Rf/R1。由于没有反馈电阻，增益将接近无穷大，输出电压将尽可能为负，即; V-。

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 ~+12V DC，反之亦然。该电路由 +/- 12V DC 双电源供电。

3、LM311比较器电路图

LM311比较器电路及其引脚编号如下原理图所示。该晶体管的接地位于引脚 1 处，集电极开路输出位于引脚 7 处。图中显示，使用 1k 电阻器将逻辑电压上拉至 +5，这是典型情况。 LM311 输出可吸收 8 mA 电流。比较器的输出本质上是二进制的，高电平或低电平。引脚 8 为 V+，引脚 4 为 V-。总电源电压最高可达 36V。如果比较器阈值比地高一伏左右，则 V- 可以简单地接地，如下所示。

LM311 的电源电压不必与逻辑电源相同。如果不用作平衡调节(如运算放大器的调零)，则引脚 5 和 6 应短接在一起。引脚 3 是反相输入，引脚 2 是同相输入。通常通过分压器在引脚 2 处建立参考电压 Vr，如图所示。

参考电压(阈值)约为 6 V。正反馈由输出到引脚 2 的 100k 电阻提供。当输出变低时，阈值会稍微降低，而当输出变高时，阈值会稍微升高。它们为比较器提供“快速”动作，因为这些变化与产生它们的引脚 3 处的电压变化方向相反。阈值的分数变化大致为并联分压电阻器的值除以反馈电阻器，此处为 5/100 或 0.05。这会在 5V 电源下产生 0.25V 的差异，称为迟滞。

输出从高电平变低的阈值比从低电平返回高电平的阈值高 0.25V。为了给迟滞带来一点额外的影响，反馈电阻上有一个 10 pF 的小型加速电容器。这些规定的改变将是迅速而明确的。测试电路，并注意其工作原理。当低电平时，输出可以点亮 LED，从而节省一个 DMM。