电压比较器

本文将介绍单限电压比较器、滞回电压比较器和窗口电压比较器，电压比较器基于通用型集成运放。电压比较器通常使集成运放处于开环或者正反馈，常用于电压比较、报警系统、波形变换。

单限电压比较器只有一个阈值，如果是同相，输入电压大于阈值输出正电压，小于阈值输出负电压。正负电压都是唯一的数值，没有经过处理时接近电源电压。

过零比较器是经典的单限电压比较器，如下图所示。 如图所示，这是一个经过处理的过零比较器，对输入和输出进行了限幅。电压只要大于或者小于0就会输出固定的电压值，如果电压太大会烧坏集成运放，所以对输入进行了限幅。 ui大于0时D1截止、D2导通，输入D2导通压降（压降大于0）。ui小于0时D1导通、D2截止，输入D1导通压降（压降小于0）。当ui较大时，输入给集成运放的都是小电压，从而起到保护作用。Dz1和Dz2是稳压管，通过改变稳压管可以控制输出的电压值。图中输出电压为±Uz。如果对输入电压有把握可以不对输入进行限幅。两个电阻是必不可少的，起限流作用，保护二极管。

一般的单限电压比较器是对一个设定的电压进行比较。下面对该电路进行分析： u p = 0 up=0 up=0 根据叠加定理， u o = R 1 R 1 + R 2 u i + R 2 R 1 + R 2 U r e f uo=\frac{R1}{R1+R2}ui+\frac{R2}{R1+R2}Uref uo=R1+R2R1​ui+R1+R2R2​Uref

令 u n = u p un=up un=up得， u t = − R 2 R 1 U r e f ut=-\frac{R2}{R1}Uref ut=−R1R2​Uref（令un=up求得ui就是ut）

ui小于ut输出+Uz，ui大于ut输出-Uz，电阻R限流保护稳压管。 如果要修改阈值，可以改变Uref、R1、R2大小。 如果要修改电压跃变方向，可以改变输入端正负。 如果要修改输出电压，可以改变稳压管。

滞回电压比较器有两个阈值，电压从大到小变化对应一个阈值，电压从小到大变化对应另一个阈值。与单限电压比较器的相同点是当电压单调变化时只有一个阈值，不同点是电压变化方向不同时对应不同的阈值。 如图所示，电路引入了正反馈。 u n = u i un=ui un=ui u p = − R 1 R 1 + R 2 u o up=-\frac{R1}{R1+R2}uo up=−R1+R2R1​uo u o = ± U z uo=±Uz uo=±Uz 令 u n = u p un=up un=up得， ± u t = ± R 1 R 1 + R 2 U z ±ut=±\frac{R1}{R1+R2}Uz ±ut=±R1+R2R1​Uz 当ui+ut，uo=-Uz 当ui>+ut， u t = − R 1 R 1 + R 2 U z ut=-\frac{R1}{R1+R2}Uz ut=−R1+R2R1​Uz，uo=-Uz，直到ui U r h ui>Urh ui>Urh，D1导通，D2截止， u o = U z uo=Uz uo=Uz。当 u i < U r l ui