本文首要介绍电压比较器根本概念、作业原理及典型作业电路，并介绍一些常用的电压比较器。
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、主动控制电路、丈量技能，也可用于V/F改换电路、A/D改换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。
什么是电压比较器
简略地说，电压比较器是对两个模仿电压比较其巨细(也有两个数字电压比较的，这儿不介绍)，并判别出其间哪一个电压高，如图1所示。图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。别的有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。VA和VB的改动如图1(b)所示。在时刻0～t1时，VA>VB;在t1～t2时，VB>VA;在t2～t3时，VA>VB。在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱满输出);VB>VA时，Vout输出低电平。依据输出电平的凹凸便可知道哪个电压大。
假如把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压改动依然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。输出电平改动与VA、VB的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。假如它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。VB>VA时，Vout输出饱满负电压。
假如输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。此VB称为参阅电压、基准电压或阈值电压。假如这参阅电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。
比较器的作业原理
比较器是由运算放大器开展而来的，比较器电路能够看作是运算放大器的一种使用电路。因为比较器电路使用较为广泛，所以开发出了专门的比较器%&&&&&%。
图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反应电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为：Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2，R3=RF，则Vout=RF/R1(VA-VB)，RF/R1为放大器的增益。当R1=R2=0(相当于R1、R2短路)，R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时，Vout=∞。增益成为无穷大，其电路图就构成图4(b)的姿态，差分放大器处于开环状况，它便是比较器电路。实际上，运放处于开环状况时，其增益并非无穷大，而Vout输出是饱满电压，它小于正负电源电压，也不可能是无穷大。
从图4中能够看出，比较器电路便是一个运算放大器电路处于开环状况的差分放大器电路。
同相放大器电路如图5所示。假如图5中RF=∞，R1=0时，它就变成与图3(b)相同的比较器电路了。图5中的Vin相当于图3(b)中的VA。
比较器与运放的不同
运放能够做比较器电路，但功能较好的比较器比通用运放的开环增益更高，输入失调电压更小，共模输入电压规模更大，压摆率较高(使比较器响应速度更快)。别的，比较器的输出级常用集电极开路结构，如图6所示，它外部需求接一个上拉电阻或许直接驱动不同电源电压的负载，使用上愈加灵敏。但也有一些比较器为互补输出，无需上拉电阻。
这儿顺便要指出的是，比较器电路自身也有技能指标要求，如精度、响应速度、传达延迟时刻、灵敏度等，大部分参数与运放的参数相同。在要求不高时可选用通用运放来作比较器电路。如在A/D改换器电路中要求选用精细比较器电路。
因为比较器与运放的内部结构根本相同，其大部分参数(电特性参数)与运放的参数项根本相同(如输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流等)。
比较器典型使用电路
这儿举两个简略的比较器电路为例来阐明其使用。
1.散热电扇主动控制电路
一些大功率器材或模块在作业时会发生较多热量使温度升高，一般选用散热片并用电扇来冷却以确保正常作业。这儿介绍一种极简略的温度控制电路，如图7所示。负温度系数(NTC)热敏电阻RT粘贴在散热片上检测功率器材的温度(散热片上的温度要比器材的温度略低一些)，当5V电压加在RT及R1电阻上时，在A点有一个电压VA。当散热片上的温度上升时，则热敏电阻RT的阻值下降，使VA上升。RT的温度特性如图8所示。它的电阻与温度改动曲线尽管线性度并不好，可是它是单值函数(即温度一守时，其阻值也是必定的单值)。假如咱们设定在80℃时应接通散热电扇，这80℃即设定的阈值温度TTH，在特性曲线上可找到在80℃时对应的RT的阻值。R1的阻值是不变的(它安装在电路板上，在环境温度改动不大时能够为R1值不变)，则能够核算出在80℃时的VA值。
R2与RP组成分压器，当5V电源电压是安稳电压时(电压安稳性较好)，调理RP能够改动VB的电压(电位器中心头的电压值)。VB值为比较器设定的阈值电压，称为VTH。
设计时期望散热片上的温度一旦超越80℃时接通散热电扇完成散热，则VTH的值应等于80℃时的K值。一旦VA>VTH，则比较器输出低电平，继电器K吸合，散热电扇(直流电机)得电作业，使大功率器材降温。VA、VTH电压改动及比较器输出电压Vout的特性如图9所示。这儿要说清楚的是在VA开端大于VTH时，电扇作业，但散热体有较大的热量，要通过一守时问才能把温度降到80℃以下。
从图7可看出，要改动阈值温度TTH非常便利，只需相应地改动VTH值即可。VTH值增大，TTH增大;反之亦然，调整非常便利。只需RT确认，RT的温度特性确认，则R1、R2、RP可便利求出(设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1～0.5mA)。
2.窗口比较器
窗口比较器常用两个比较器组成(双比较器)，它有两个阈值电压VTHH(高阈值电压)及VTHL(低阈值电压)，与VTHH及VTHL比较的电压VA输入两个比较器。若VTHL≤VA≤VTHH，Vout输出高电平;若VAVTHH，则Vout输出低电平，如图10所示。图10是一个冰箱报警器电路。冰箱正常作业温度设为0～5℃，(0℃到5℃是一个“窗口”)，在此温度规模时比较器输出高电平(表明温度正常);若冰箱温度低于0V或高于5℃，则比较器输出低电平，此低电平信号电压输入微控制器(μC)作报警信号。
温度传感器选用NTC热敏电阻RT，已知RT在0℃时阻值为333.1kΩ;5℃时阻值为258.3kΩ，则按1.5V作业电压及流过R1、RT的电流约1.5 uA，可求出R1的值。R1的值确认后，可核算出0℃时的VA值为0.5V(按图10中R1=665kΩ时)，5℃时的VA值为0.42V，则VTHL=0.42V，VTHH=0.5V。若设R2=665kΩ，则按图11，可求出流过R2、R3、R4电阻的电流I=(1.5V-0.5V)/665kΩ=0.0015mA，按R4×I/=0.42V，可求出R4=280kΩ再按0.5V=(R3+R4)0.0015mA， 则可求出R3=53.3kΩ。
本例中两个比较器选用低作业电压、低功耗、互补输出双比较器LT1017，无需外接上拉电阻。
