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2016-12-2 21:50| 编辑:电工学习网| 查看: 2739| 评论: 0

摘要: 电压比较器是一种用来比较两个或两个以上模拟电平,并给出比较结果(可用数字量的1、0来表示)的功能部件。可作为模拟电路和数字电路之间接口的一种电路,即模拟-数字转换器。 所有运算放大器,均处于负反馈的闭环状态之下。一旦处于开环,因其无穷大电压放大倍数之故,势必使其输出级处于“饱和”或“截止”的两个极端状态,而不再具备放 ...
电压比较器是一种用来比较两个或两个以上模拟电平,并给出比较结果(可用数字量的1、0来表示)的功能部件。可作为模拟电路和数字电路之间接口的一种电路,即模拟-数字转换器。
   所有运算放大器,均处于负反馈的闭环状态之下。一旦处于开环,因其无穷大电压放大倍数之故,势必使其输出级处于“饱和”或“截止”的两个极端状态,而不再具备放大器的特征。但在某些应用场合,恰恰需要利用放大器开环时输出级所表现出的这种极端状态,如将两个或两个以上模拟量输入量进行比较,将两者(或两者以上)的大小分别用高电平(逻辑1)和低电平(逻辑0)表示,以完成将电平差转换为数字表的转换。其输入、输出已不存在线性关系。如果有一种器件,是专业从事输入电压比较而输出开关量信号的,该器件就叫做电压比较器。
因而该类器件既不归属于线性(模拟)电路类别,也不归属于数字电路类别。从输入看,尚具备线性电路特点;从输出看,已为典型的数字电路特点。其身份尴尬:非线性模拟电路(又是一个矛盾性定义,既为模拟,又何来非线性?)。
   比较器有模拟和数字电路的两重特性,是集成了二者之长吗?与二者相比,各有什么特点?它们能否相互替代呢?


图1 比较器和数字电路、运放电路
1)反相器
以数字电路中的TTL产品中的反相器为例。反相器是如何识别输入信号的高、低电平呢?肯定有一个潜在的比较基准。器件典型供电Vcc为+5V,当输入电压低于1.5V(30%Vcc以下,比较基准之一)时,为输入低电平信号,此时输出端为高电平状态;当输入电压高于3.5V(60%Vcc以上,比较基准之二)时,为高电平信号输入,此时输出端为代电平状态;当输入信号在低于3.5V高于1.5V的范围之内,会引起识别混乱或无法识别,从而不能确定输出状态(因此这一输入电压范围也被称为非法信号)。
初步看来,反相器具有电压回差范围极大的滞回比较器特性,但1.5V和3.5V两个动作阈值是不能变动的,且在中间有“一大片”不确定区域。更谈不上动作精度,仅是大致范围。
显然,数字电路仅适用于对高、低电平的识别,而无法对输入模拟信号进行比较。
2)运放电路
在要求比较精度不是很严格的场所,一般运放电路也能暂时“充任”比较器的角色。而做为理想比较器:
a)比较动作阈值是稳定的,如10mV;
b)在该阈值控制下,输出端有确定的高、低电平变化。这要求运放电路有极大的电压放大倍数,以使输出级进入切实的饱和(或截止)状态。
如果使用运用电路来替代,由于器件的离散性,很难达到此两点要求(运放电路更适应于闭环工作)。
3)比较器
根据精确比较要求,采取了特定的技术措施,来专业从事电压比较“事务”的器件,即比较器。其优点如下:
有精确的比较动作阈值,10mV;
可以任意设置比较基准点,夸张点儿说,在供电电压范围以内的任意一个点,都可以设置为比较基准点,如0V地电平、0.45V、6.8V等,这在数字电路是无法做到的(图1中采用RP整定基准比较电压,就是为了说明这一点)。
输出端为确定的高、低电平状态,即输出级能实实在在的工作于饱和或截止状态(这是相关措施所保障的)。专用开路集电极输入型比较器,可以多路输出端并联输出,这是运放电路所根本无法做到的。

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