一.比较器概述

1.功能及应用：

主要用来判断输入信号电位之间的相对大小，它至少有两个输入端及一个输出端，通常用一个输入端接被比较信号ui，另一个则接基准电压vr决定门限电压(或称阀值)的ut。输出通常仅且仅有二种可能即高、低二电平的矩形波，应用于模－数转换，波形产生及变换，及越限警等。

2.运放的工作状态：开环和正反馈应用

运放在线性运用时，由于开环增益一般在105以上，所以其对应的输入的线性范围很小，ui数量级，为了拓宽其线性范围就必须引入负反馈，降低其开环增益。二比较器则希望其输入的线性范围越笑越好(即比较灵敏度越高)采用开环或使开环增益更高的正反馈应用。在这儿有必要重复展现运放开环电压传输特性。见图8.2.1，请注意横、纵坐标标度的不同

(1) 从途中可化称

(2) 若ui发出变化，使uo从负波阿和值突变到正饱和值，只在经过极窄的线性区时，才遵循在线性工作时才特有的“虚短”，其它时刻“虚短”不复存在。

(3) 若横坐标采用与纵坐标相同的标尺，则线性部分特性与纵轴合拢

(4) 若用正反馈使aod↑，则可缩短状态的转换时间。

3.分类：

(1) 单限比较器

(2) 迟滞比较器(schmitt)

(3) 双限比较器(窗口比较器)

二.单限比较器

1.ui与ur分别接运放两输入端的开环串接比较器，见图8.2.2

δui>ur uo=+uom

δuir uo=-uom

δui=ur uo发生翻转(或称突变)

ut=ur 谶纬门限电压或阀值，若ur=0称为过零比较器

δ当ui与ur互换位置，此时uo以ui=ur为对称轴与交换量对称。

2.ui与ur并联在运放同一输入端时的开环并接比较器 见图8.2.3

δ在同相端可作therenin等效

当uoc>0时，即 uo=+uom

当uoc<0时，即 uo=-uom

可见

δ若把运放的同相端与反相端互换，则与图8.2.2(b)类同

三.迟滞比较器(正反馈比较器)

其特点是抗干扰能力较强。在单限比较器种，如果ui受到干扰，在阀值附近回出现ui+δui(干扰信号多出现在阀值电压上，下波动，以致出现条纹误翻转，而迟滞比较器利用其传输特性的回差电压，输入的干扰信号不能使状态误翻转。

1.两种迟滞比较器的传输特性 见图8.2.4

动画演示

δ同相型：ui接运放同相端

反相型：ui接运放反相端

δ均由二根传输特性(1)，(2)合成，同相型.当ui从低值↑≥uth，uo从uol↑uoh；当ui从高值↓≤uol时，uo从uoh↓uol。反相型则类同。

δ uth，utl为二个阀值，δut(回差)＝uth－utl

δ uoh=uol或uoh≠uol根据输出是否有箝位电路而定。

2.二种基型迟滞比较器

(1) 反相型迟滞比较器 见图8.2.5

ui=u－，uo被箝位在±uz，避免运放计入过饱和。

假设ui在足够低时，ui+，uo=uoff=+uz (始终稳定)

此时

δ当ui从低值↑ 若ui≥u+时，uo从+uz↓ -uz

此时

δ当ui从高值↓至ui≤，uo从-uz↑+uz

δ门限宽度δut=uth-utl=

δ当ur=0时，

δui无论从足够低或足够高单调增加或单调减少，uo仅翻转一次，即过了阀值后就维持在一种稳态。

(2) 同相迟滞比较器 见图 8.2.6

ur=u－

设ui足够低，使u+－=u-r，uo=uol=-uz (初始稳态)

若要使uo从-uz↑+uz，必须使ui↑，以致使u+≥u－=ur才行，此时对应的ui=uth

δ当ui从低值↑，使

即 此时uo从-uz↑+uz

δ当ui从高值↓，使时所对应的ui=utl

即 此时uo从+uz↓-uz

同上面反相型类同，ui单调升或单调降，uo只改变一次状态，过了阀值后只维持在一种稳态上。

四.双限比较器 (窗口比较器)

其特点是ui单调升或单调降，uo均有两次突变，与单限比较器和迟滞比较器有区别，因此它可以判别ui是否在两个电平之间。它实际上由二个单限开环比较器组成，d1，d2作用为隔断，uo1，uo2连接通路，避免uo1，uo2极性相反时，互为对方提供低阻通路而造成运放损坏。

δuirl(rh)

δui>urh(>url)

δurlirh

δ采用上面窗口比较器可以区分三极管β是否在需要范围内，比如记为合格范围为 50100均要取出，则可用发光二极管亮表示一种越限极警，不亮记为可通过即β合格。

δ改接一下上述输入输出回路即方便可得

要区分β=50，100 找出时应得url及urh

对应图 8.2.7(b) 传输特性可画出β与uo的关系

即