什么是電壓比較器以其原理
簡單地說,電壓比較器是對兩個模擬電壓比較其大小(也有兩個數(shù)字電壓比較的,這里不介 紹),并判斷出其中哪一個電壓高,如圖1所示。圖1(a)是比較器,它有兩個輸入端:同相輸入端(“+” 端) 及反相輸入端(“-”端),有一個輸 出端Vout(輸出電平信號)。另外有電源V+及地(這是個單電源比較器),同相端輸入電壓VA,反相端輸入VB。VA和VB的變化如圖1(b)所示。在 時間0~t1時,VA>VB;在t1~t2時,VB>VA;在t2~t3時,VA>VB。在這種情況下,Vout的輸出如圖1(c)所 示:VA>VB時,Vout輸出高電平(飽和輸出);VB>VA時,Vout輸出低電平。根據(jù)輸出電平的高低便可知道哪個電壓大。
比較器原理:對兩個或多個數(shù)據(jù)項進行比較,以確定它們是否相等,或確定它們之間的大小關(guān)系及排列順序稱為比較。 能夠?qū)崿F(xiàn)這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。 比較器是將一個模擬電壓信號與一個基準(zhǔn)電壓相比較的電路。比較器的兩路輸 入為模擬信號,輸出則為二進制信號,當(dāng)輸入電壓的差值增大或減小時,其輸出保持恒定。
比較器兩大類別
1.模擬比較器
將模擬量與一標(biāo)準(zhǔn)值進行比較,當(dāng)高于該值時,輸出高(或低)電平.反之,則輸出低(或高)電平.例如,將一溫度信號接于運放的同相端,反相端接一電壓基準(zhǔn) (代表某一溫度),當(dāng)溫度高于基準(zhǔn)值時,運放輸出高電平,控制加熱器關(guān)閉,反之當(dāng)溫度信號低于基準(zhǔn)值時,運放輸出低電平,將加熱器接通.這一運放就是一個 簡單的比較器,因為輸入與輸出同相,稱為同相比較器..有的模擬比較器具有遲滯回線,稱為遲滯比較器,用這種比較器,有助于消除寄生在信號上的干擾.
2.數(shù)字比較器
用來比較二組二進制數(shù)是否相同,相同時輸出(或低)高電平,反之,則輸出相反的電平.
最簡單的數(shù)字比較器是一位二進制數(shù)比較器,是一個異或門(或同或門).
比較器的工作原理
比較器是由運算放大器發(fā)展而來的,比較器電路可以看作是運算放大器的一種應(yīng)用電路。由于 比較器電路應(yīng)用較為廣泛,所以開發(fā)出了專門的比較器集成電路。
圖4(a)由運算放大器組成的差分放大器電路,輸入電壓VA經(jīng)分壓器R2、R3分壓后接 在同相端,VB通過輸入電阻R1接在反相端,RF為反饋電阻,若不考慮輸入失調(diào)電壓,則其輸出電壓Vout與VA、VB及4個電阻的關(guān)系式為:Vout= (1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2,R3=RF,則Vout=RF/R1(VA-VB),RF/R1為放 大器的增益。當(dāng)R1=R2=0(相當(dāng)于R1、R2短路),R3=RF=∞(相當(dāng)于R3、RF開路)時,Vout=∞。增益成為無窮大,其電路圖就形成圖 4(b)的樣子,差分放大器處于開環(huán)狀態(tài),它就是比較器電路。實際上,運放處于開環(huán)狀態(tài)時,其增益并非無窮大,而Vout輸出是飽和電壓,它小于正負電源 電壓,也不可能是無窮大。
電壓比較器
從圖4中可以看出,比較器電路就是一個運算放大器電路處于開環(huán)狀態(tài)的差分放大器電路。
同相放大器電路如圖5所示。如果圖5中RF=∞,R1=0時,它就變成與圖3(b)一樣 的比較器電路了。圖5中的Vin相當(dāng)于圖3(b)中的VA。