比較器的性能指標/分類/應用

比較器的性能指標/分類/應用

比較器 - 性能指標
　　滯回電壓：比較器兩個輸入端之間的電壓在過零時輸出狀態將發生改變，由于輸入端常常疊加有很小的波動電
　　壓，這些波動所產生的差模電壓會導致比較器輸出發生連續變化，為避免輸出振蕩，新型比較器通常具有幾mV的滯回電壓。滯回電壓的存在使比較器的切換點變為兩個：一個用于檢測上升電壓，一個用電壓門限（VTRIP）之差等于滯回電壓（VHYST），滯回比較器的失調電壓是TRIP 和VTRIP-的平均值。不帶滯回的比較器的輸入電壓切換點為輸入失調電壓，而不是理想比較器的零電壓。失調電壓一般隨溫度、電源電壓的變化而變化。通常用電源抑制比表示電源電壓變化對換調電壓的影響。
　　偏置電流：理想的比較器的輸入阻抗為無窮大，因此，理論上對輸入信號不產生影響，而實際比較器的輸入阻抗不可能做到無窮大，輸入端有電流經過信號源內阻并流入比較器內部，從而產生額外的壓差。偏置電流（Ibias）定義為兩個比較器輸入電流的中值，用于衡量輸入阻抗的影響。MAX917系列比較器的最大偏置電流僅為2nA。
　　超電源擺幅：為進一步優化比較器的工作電壓范圍，Maxim公司利用NPN管與PNP管相并聯的結構作為比較器的輸入級，從而使比較器的輸入電壓得以擴展，這樣，其下限可低至最低電平，上限比電源電壓還要高出250mV，因而達到超電源擺幅（Beyond-theRail）標準。這種比較器的輸入端允許有較大的共模電壓。
　　漏源電壓：由于比較器僅有兩個不同的輸出狀態（零電平或電源電壓），且具有滿電源擺幅特性的比較器的輸出級為射極跟隨器，這使得其輸入和輸出信號僅有極小的壓差。該壓差取決于比較器內部晶體管飽和狀態下的發射結電壓，對應于MOSFFET的漏源電壓。
　　輸出延遲時間：包括信號通過元器件產生的傳輸延時和信號的上升時間與下降時間，對于高速比較器，如MAX961，其延遲時間的典型值可對達到4.5ns，上升時間為2.3ns。設計時需注意不同因素對延遲時間的影響，其中包括溫度、容性負載、輸入過驅動等的影響。
比較器 - 分類
　　過零電壓比較器：典型的幅度比較電路，它的電路圖和傳輸特性曲線如圖。
　　電壓比較器：將過零比較器的一個輸入端從接地改接到一個固定電壓值上，就得到電壓比較器，它的電路圖和傳輸特性曲線如圖。
　　窗口比較器：電路由兩個幅度比較器和一些二極管與電阻構成，電路及傳輸特性圖如圖。高電平信號的電位水平高于某規定值VH的情況，相當比較電路正飽和輸出。低電平信號的電位水平低于某規定值VL的情況，相當比較電路負飽和輸出。該比較器有兩個閾值，傳輸特性曲線呈窗口狀，故稱為窗口比較器。
　　滯回比較器從輸出引一個電阻分壓支路到同相輸入端，電路及傳輸特性如圖。當輸入電壓vI從零逐漸增大，且VI上限閥值（觸發）電平。當輸入電壓VI>VT時，VT'稱為下限閥值（觸發）電平。
比較器 - 芯片
　　常見的芯片有LM324、LM358、uA741、TL081\2\3\4、OP07、OP27，這些都可以做成電壓比較器（不加負反饋）。LM339、LM393是專業的電壓比較器，切換速度快，延遲時間小，可用在專門的電壓比較場合。
比較器 - 應用
　　利用四個比較器構成一個電流檢測電路電路爐膛，可用于指示輸入電流的四種狀態，電阻“Shunt”用于將輸入電流轉換為電壓信號，R1和R2用于設置運算放大器的增益，并為比較器提供所需要的基準電壓。R4～R7可用來設置不同數字輸出狀態所對應的檢測門限，電路原理如圖：
比較器 - 種類
　　電壓比較器可以看作是放大倍數接近“無窮大”的運算放大器。電壓比較器的功能：比較兩個電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關系)： 當”＋”輸入端電壓高于”－”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平； 當”＋”輸入端電壓低于”－”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平；
　　電壓比較器的作用：它可用作模擬電路和數字電路的接口，還可以用作波形產生和變換電路等。利用簡單電壓比較器可將正弦波變為同頻率的方波或矩形波。簡單的電壓比較器結構簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此人們就要對它進行改進。改進后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器。運放，是通過反饋回路和輸入回路的確定“運算參數”，比如放大倍數，反饋量可以是輸出的電流或電壓的部分或全部。而比較器則不需要反饋，直接比較兩個輸入端的量，如果同相輸入大于反相，則輸出高電平，否則輸出低電平。電壓比較器輸入是線性量，而輸出是開關（高低電平）量。一般應用中，有時也可以用線性運算放大器，在不加負反饋的情況下，構成電壓比較器來使用。
　　可用作電壓比較器的芯片：所有的運算放大器。常見的有LM324 LM358 uA741 TL081\2\3\4 OP07 OP27，這些都可以做成電壓比較器（不加負反饋）。LM339、LM393是專業的電壓比較器，切換速度快，延遲時間小，可用在專門的電壓比較場合，其實它們也是一種運算放大器。
比較器 - 功能
　　比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進制信號，當輸入電壓的差值增大或減小時，其輸出保持恒定。從這一角度來看，也可以將比較器當作一個1位模/數轉換器(ADC)。
比較器 - 區別
　　比較器與運算放大器
　　
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窗口比較器電路
運算放大器在不加負反饋時，從原理上講可以用作比較器，但由于運算放大器的開環增益非常高，它只能處理輸入差分電壓非常小的信號。而且，在這種情況下，運算放大器的響應時間比比較器慢許多，而且也缺少一些特殊功能，如：滯回、內部基準等。比較器通常不能用作運算放大器，比較器經過調節可以提供極小的時間延遲，但其頻響特性受到一定限制，運算放大器正是利用了頻響修正這一優勢而成為靈活多用的器件。另外，許多比較器還帶有內部滯回電路，這避免了輸出振蕩，但同時也使其不能當作運算放大器使用。
　　電源電壓
　　比較器與運算放大器工作在同樣的電源電壓，傳統的比較器需要±15V等雙電源供電或高達36V的單電源供電，這些產品在工業控制中仍有需求，許多廠商也仍在提供該類產品。但是，從市場發展趨勢看，大多數應用需要比較器工作在電池電壓所允許的單電源電壓范圍內，而且，比較器必須具有低電流、小封裝，有些應用中還要求比較器具有關斷功能。例如：MAX919、MAX9119和MAX9019比較器可工作在1.6V或1.8V至5.5V電壓范圍內，全溫范圍內的最大吸入電流僅為1.2μA/1.5μA，采用SOT23、SC70封裝，類似的MAX965和MAX9100比較器工作電壓可低至1.6V，甚至1.0V，因而非常適合電池供電的便攜式產品。