比较器

---

---

比较器是一种电子电路，它比较施加在其上的两个输入，并产生一个输出。比较器的输出值指示哪个输入更大或更小。请注意，比较器属于IC的非线性应用。

运放有两个输入端，因此基于运放的比较器比较施加在其上的两个输入，并将比较结果作为输出。本章讨论基于运放的比较器。

比较器的类型

比较器有两种类型：反相和同相。本节将详细讨论这两种类型。

反相比较器

反相比较器是一种基于运放的比较器，其参考电压施加到其同相端，输入电压施加到其反相端。该比较器称为反相比较器，因为要比较的输入电压施加到运放的反相端。

反相比较器的电路图如下所示。

反相比较器的工作原理非常简单。它根据其输入电压$V_{i}$和参考电压$V_{ref}$的值，在输出端产生两个值之一，$+V_{sat}$和$-V_{sat}$。

• 当输入$V_{i}$电压大于参考电压$V_{ref}$时，反相比较器的输出值为$-V_{sat}$。

• 当输入$V_{i}$小于参考电压$V_{ref}$时，反相比较器的输出值为$+V_{sat}$。

示例

让我们绘制反相比较器的输出波形，当正弦输入信号和0伏的参考电压分别施加到其反相端和同相端时。

下面讨论上述反相比较器的工作原理：

• 在正弦输入信号的正半周期间，运放反相端的电压大于0伏。因此，在正弦输入信号的正半周期间，反相比较器的输出值将等于$-V_{sat}$。

• 同样，在正弦输入信号的负半周期间，运放反相端的电压小于0伏。因此，在正弦输入信号的负半周期间，反相比较器的输出值将等于$+V_{sat}$。

下图显示了当参考电压为0伏时，反相比较器的输入和输出波形。

从上图可以看出，每当正弦输入信号过零时，输出都会从$-V_{sat}$转换到$+V_{sat}$，或者从$+V_{sat}$转换到$-V_{sat}$。换句话说，当输入过零时，输出会改变其值。因此，上述电路也称为反相过零检测器。

同相比较器

同相比较器是一种基于运放的比较器，其参考电压施加到其反相端，输入电压施加到其同相端。该基于运放的比较器称为同相比较器，因为要比较的输入电压施加到运放的同相端。

同相比较器的电路图如下所示。

同相比较器的工作原理非常简单。它根据输入电压$V_{t}$和参考电压$+V_{ref}$的值，在输出端产生两个值之一，$+V_{sat}$和$-V_{sat}$。

• 当输入电压$V_{i}$大于参考电压$+V_{ref}$时，同相比较器的输出值为$+V_{sat}$。

• 当输入电压$V_{i}$小于参考电压$+V_{ref}$时，同相比较器的输出值为$-V_{sat}$。

示例

让我们绘制同相比较器的输出波形，当正弦输入信号和0伏的参考电压分别施加到运放的同相端和反相端时。

下面解释同相比较器的工作原理：

• 在正弦输入信号的正半周期间，运放同相端的电压大于0伏。因此，在正弦输入信号的正半周期间，同相比较器的输出值将等于$+V_{sat}$。

• 同样，在正弦输入信号的负半周期间，运放同相端的电压小于0伏。因此，在正弦输入信号的负半周期间，同相比较器的输出值将等于$-V_{sat}$。

下图显示了当参考电压为0伏时，同相比较器的输入和输出波形。

从上图可以看出，每当正弦输入信号过零时，输出都会从$+V_{sat}$转换到$-V_{sat}$，或者从$-V_{sat}$转换到$+V_{sat}$。这意味着，当输入过零时，输出会改变其值。因此，上述电路也称为同相过零检测器。