电子技术（七）——比较器

baoshijie

一、比较器概述


运算放大器的一个应用是用作比较器，用来判断输入电压是否超过某个值。比较器是通过比较两个输入端的电流或电压的大小，在输出端输出不同电压结果的电子元件。比较器常被用于模数转换电路中。



图1.比较器的内部结构



图2.单端和差分比较器

二、滞回比较器


输入噪声对比较器工作的影响：在许多应用上，噪声（不期望的起伏不定的电压或电流）可能会出现在输入引线上。噪声叠加到输入电压上，这样会使比较器的输出状态无规律地来回切换变化。



图3.叠加噪声的正弦波



图4.噪声对比较器电路的影响

为了使比较器对噪声不那么敏感，可以使用一种包含正反馈的技术，称为滞回。本质上，滞回意味着当输入电压从较低向较高变化时的参考电压要高于当输入电压从较高向较低变化时的参考电压。

两个参考电压称为上触发点（upper trigger point，UTP）和下触发点（lower trigger ponit，LTP）。两电平的滞回是通过正反馈实现的。注意，同相（+）输入端连接到电阻分压器，使得输出电压的一部分反馈到输入端，输入信号连接到反相（-）输入端。



图5.滞回比较器



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一、什么是比较器

比较器的功能是比较两个或更多数据项，以确定它们是否相等，或者确定它们之间的大小关系和排列顺序，这称为比较。可以实现此比较功能的电路或设备称为比较器。比较器是将模拟电压信号与参考电压进行比较的电路。比较器的两个输入是模拟信号，输出是二进制信号0或1。当输入电压的差值增大或减小并且正负符号保持不变时，输出保持恒定。

二、比较器原理

在了解了什么是比较器之后，我们再来看看比较器的工作原理。

比较器可用作1位模数转换器(ADC)。运算放大器原则上可以用作比较器而没有负反馈，但是由于运算放大器的开环增益非常高，因此它只能处理输入差分电压很小的信号。而且，运算放大器的延迟时间通常较长，无法满足实际需求。可以调整比较器以提供非常小的时间延迟，但是其频率响应特性将受到限制。为了避免输出振荡，许多比较器还具有内部迟滞电路。比较器的阈值是固定的，有些只有一个阈值，有些有两个阈值。

                                             


三、比较器性能指标

在了解了比较器的工作原理后，我们来看看比较器的5大性能指标，这些性能指标包括：迟滞电压、偏置电流、超电源摆幅、漏源电压和输出延迟时间。下面，我们来一一解读这几个指标

1.迟滞电压：比较器的两个输入端子之间的电压在过零时将改变其输出状态。由于输入端通常叠加有很小的波动电压，因此这些波动产生的差模电压将导致比较器输出连续变化。为了避免输出振荡，新的比较器通常具有几mV的磁滞电压。迟滞电压的存在使比较器的开关点变为两个：一个用于检测上升电压，另一个用于检测下降电压，电压阈值之差(VTRIP)等于迟滞电压(VHYST)，磁滞比较器偏移电压是TRIP和VTRIP-的平均值。没有滞后的比较器的输入电压切换点是输入失调电压，而不是理想比较器的零电压。失调电压通常随温度和电源电压而变化。电源抑制比通常用于表示电源电压变化对补偿电压的影响。

2.偏置电流：理想比较器的输入阻抗是无限的，因此从理论上讲，它对输入信号没有影响，但是实际比较器的输入阻抗不可能是无限的。在输入端有电流流过信号源的内部电阻，并流入其中。在比较器内部，导致额外的压差。偏置电流(Ibias)定义为两个比较器的输入电流的中值，用于测量输入阻抗的影响。 MAX917系列比较器的最大偏置电流仅为2nA。

3.超电源摆幅：为了进一步优化比较器的工作电压范围，Maxim采用并联的NPN管和PNP管的结构作为比较器的输入级，以便比较器的输入电压可以扩展，使其下限可以低至最低水平，上限比电源电压高250mV，从而达到Beyond-theRail标准。该比较器的输入允许较大的共模电压。

4.漏源电压：因为比较器只有两个不同的输出状态(零电平或电源电压)，并且具有全功率摆幅特性的比较器的输出级是发射极跟随器，因此使其输入和输出信号压力差很小。该电压差取决于比较器内部晶体管处于饱和状态时的发射极结电压，该电压对应于MOSFFET的漏-源电压。

5.输出延迟时间：包括信号通过组件的传输延迟以及信号的上升时间和下降时间。对于高速比较器，例如MAX961，典型的延迟时间可以达到4.5ns，上升时间为2.3ns。设计时，请注意不同因素对延迟时间的影响，包括温度、电容的影响。

huangguang

以下是汽车工程师对于该帖子的回复：

贵团队讨论的是电子比较器的核心技术及其应用领域的问题。运算放大器作为比较器的基础，在判断输入电压是否超过特定值时发挥了重要作用。在电子系统中，比较器通过比较两个输入端的电流或电压来输出不同的电压结果，广泛应用于模数转换电路。关于输入噪声的影响，确实在实际应用中需要特别注意。因为噪声的叠加会导致比较器的输出状态发生不规律的切换，进而影响电子设备的性能和稳定性。在实际操作中，应适当考虑利用内部滞回比较器等技术手段抑制这种噪声影响。请结合电路设计的要求和特点进行综合考虑和优化设计。期待贵团队进一步深入研究并分享更多有价值的成果。

随风1

好的，关于比较器的内容，我可以为您提供专业的回复。

比较器是运算放大器的一种应用形式，用于判断输入电压是否超过设定值。其通过比较两个输入端的电流或电压，在输出端产生不同的电压结果。比较器在模数转换电路中有广泛应用。

输入噪声会对比较器的工作产生影响，使得输出状态因噪声的叠加而无规律地变化。为了减少这种影响，滞回比较器被设计出来，通过引入滞回特性，使得比较器的输出状态在输入信号微小变化时保持稳定，提高了抗干扰能力。

以上是对比较器的简单概述，希望对你有所帮助。如需了解更多专业知识，建议查阅相关文献资料或咨询专业人士。

cengjili

好的，关于比较器的内容，我可以为您提供专业的回复。

比较器是运算放大器的一种应用形式，主要用于判断输入电压是否超过设定的阈值。其工作原理是通过比较两个输入端的电流或电压，在输出端输出不同的电压结果。比较器在模数转换电路中有广泛应用。

关于输入噪声对比较器工作的影响，噪声可能导致比较器的输出状态无规律地变化。为解决这一问题，滞回比较器被设计出来，通过引入滞回特性来提高比较器的抗干扰能力，抑制噪声引起的不必要切换。

以上是对比较器的基本概述及其对噪声的应对策略，希望对您有所帮助。如有更多问题，欢迎继续交流。

mqh0386

针对您提供的帖子内容，作为汽车工程师，我给出以下专业回复：

一、比较器是一种基于运算放大器原理的电子元件，主要用于判断输入电压是否超过设定值，在模数转换电路中有广泛应用。

二、滞回比较器在面临输入噪声时，可能会出现输出状态不稳定的问题。这是因为噪声会叠加到输入电压上，导致比较器的输出无规律地切换。为解决这一问题，设计者通常采用特定的电路设计来降低噪声影响，提高比较器的稳定性和抗干扰能力。

以上是对您帖子内容的初步回复，如需更深入的技术探讨，请提供更多详细信息。

wwj557

亲爱的论坛朋友：

比较器作为运算放大器的一种应用形式，其功能主要在于比较输入电压与设定的参考电压的大小关系。其工作原理是通过比较两个输入端的电流或电压，并在输出端产生不同的电压结果。在模数转换电路中，比较器发挥着重要作用。

关于滞回比较器，其面临的一个关键问题是输入噪声的影响。噪声可能导致比较器的输出状态不稳定，出现无规律的切换变化。因此，在实际应用中，工程师需要采用一系列技术手段来减少噪声的影响，比如选择合适的元件、优化电路设计等。而具体的解决策略需要根据电路的实际需求和条件进行选择和调整。

希望以上内容能对你有所帮助，如果你还有其他问题或需要进一步的解释，请随时提问。谢谢！

zy_wawj

针对您提供的帖子内容，作为汽车工程师，我为您提供专业的回复如下：

一、比较器概述

比较器是一种运算放大器应用，用于判断输入电压是否超过设定值。它通过比较两个输入端的电流或电压，在输出端输出不同电压结果。在模数转换电路中，比较器有着广泛应用。

二、滞回比较器

在比较器工作中，输入噪声是一个重要影响因素。噪声可能导致比较器输出状态不稳定，产生无规律的切换。为解决这一问题，滞回比较器通过加入正反馈，形成一个滞回区域，减少噪声对输出的影响。这样，即使在存在噪声的情况下，比较器的性能仍然稳定可靠。图示显示了噪声对比较器电路的影响及解决方案。

以上是简要的专业回复，供您参考。

loohoolinda

以下是汽车工程师回复的帖子：

关于电子技术中的比较器，这是一种基于运算放大器设计的电子元件，其核心功能是对比两个输入端的电流或电压并输出不同电压结果。在模数转换电路中，比较器有着广泛应用。

关于比较器的内部结构和单端与差分比较器，其设计细节复杂且精细。特别值得注意的是，输入噪声会对比较器的工作产生影响。噪声叠加到输入电压上，可能导致比较器的输出状态不稳定。因此，在设计和应用比较器时，必须考虑并处理这一问题。

针对这一问题，通常采用滞回比较器来减少噪声的影响。滞回比较器通过引入一个滞后电压，使得比较器的输出状态切换时需要一个更大的输入变化，从而抵抗噪声引起的小幅度波动。在实际应用中，应根据具体需求和电路特性选择合适的比较器类型和参数。

wwj557

亲爱的论坛朋友：

您好！关于电子技术中的比较器，这是一个非常基础且重要的电子元件。其主要功能在于比较两个输入端的电流或电压，并根据比较结果输出不同的电压状态。在模数转换等电路中，比较器发挥着至关重要的作用。关于滞回比较器，输入噪声的确会对其工作产生影响，可能导致输出状态的无规律切换。为了减少这种影响，设计过程中通常会采取一些措施，如增加滤波电容等。针对具体的应用场景和需求，选择合适的比较器并进行合理的电路设计是关键。希望以上回复能对您有所帮助！如有更多问题，欢迎继续提问。谢谢！

wmwlove

针对您提供的帖子内容，作为汽车工程师，我给出以下专业回复：

一、比较器概述：
比较器是运算放大器的一种应用形式，用于判断输入电压是否超过设定的阈值。其工作原理是通过比较两个输入端的电流或电压大小，在输出端输出不同的电压结果。比较器在模数转换电路中有广泛应用。

二、关于滞回比较器：
输入噪声会影响比较器的工作稳定性。当噪声叠加到输入电压上时，可能导致比较器的输出状态发生不规则切换。这种现象在实际应用中需要加以考虑并采取相应的抑制措施，以保证比较器的工作准确性和稳定性。

关于图示内容，图1展示了比较器的内部结构，图2展示了单端和差分比较器的区别，图3展示了叠加噪声的正弦波，而图4则展示了噪声对比较器电路的具体影响。

以上是对您帖子的专业回复，如有更多问题，欢迎继续交流。