比较器

在本文中，将探讨比较器中出现负输入电压的原因和影响、相位反转行为以及如何保护输入免受负电压的影响。

Q：运算放大器和比较器无论外观或图纸符号都差不多，那么它们究竟有什么区别，在实际应用中如何区分？

A：今天我们来图文全面分析一下，夯实大家的基础，让工程师更上一层楼。

先看一下图1，这是运算放大器和比较器的内部区别图：

比较器是一种带有反相和同相两个输入端以及一个输出端的器件，该输出端的输出电压范围一般在供电的轨到轨之间。运算放大器同样如此。乍看这两者似乎可以互换，但实际上，两者之间还是存在一些重要差异……

比较器用于开环系统，旨在从其输出端驱动逻辑电路，以及在高速条件下工作，通常比较稳定。

运算放大器过驱时可能会饱和，使得恢复速度相对较慢。施加较大差分电压时，很多运算放大器的输入级都会出现异常表现，实际上，运算放大器的差分输入电压范围通常存在限制。运算放大器输出也很少兼容逻辑电路。

但是仍有很多人试图将运算放大器用作比较器。这种做法在低速和低分辨率时或许可行，但是大多数情况下结果并不理想。今天小编就给大家说说这“结果并不理想”的原因。

1、速度不同

大多数比较器速度都很快，不过很多运算放大器速度也很快。为什么将运算放大器用作比较器时会造成低速度呢？

比较器用于大差分输入电压，而运算放大器工作时，差分输入电压一般会在负反馈的作用下降至最低。当运算放大器过驱时，有时仅几毫伏也可能导致过载，其中有些放大级可能发生饱和。这种情况下，器件需要相对较长的时间从饱和中恢复，因此，如果发生饱和，其速度将比始终不饱和时慢得多（参见图1）。

贸泽电子（Mouser Electronics）即日起开始备货Maxim Integrated的MAX4002x比较器。MAX40025和MAX40026单电源高速比较器是高速低压差分信号（LVDS）比较器，具有低传播延迟特性，是距离测量、飞行时间（ToF）和高速测试测量仪器的理想之选。

Maxim MAX4002x系列为单电源高速比较器，典型传播延迟为280ps，过驱失真也非常低，只有25ps（典型值）。此系列器件的输入共模电压范围为1.5V至VDD+0.1V，能兼容MAX40658等多款广泛使用的高速跨阻放大器的输出。MAX40025和MAX40026均能在2.7V至3.6V的电压下工作。

单限比较器

图1（a）给出了一个基本单限比较器，输入信号Uin，即待比较电压，它加到同相输入端，在反向输入端接到一个参考电压（门限电平）Ur。当输入电压Uin＞Ur时，输出为高电平UOH。图1（b）为其传输特性。

1、一种常用的无源低通滤波电路

上图由RC组成的低通滤波电路很常用，在直流信号处理中常常会出现。熟悉RC微积分电路的可知，这不只是RC积分电路，其实积分电路具有低通滤波的功能。

下图电压采集电路中就使用到了该滤波电路。

比较器，是一个看起来简单但又让人极为痛苦的器件。如果你是刚学模拟电子技术的学生，那么在初次使用它时，不仅会被其诡异的表现难住，还将百思不得其解：如此简单的比较器，怎么就这般不听话呢？

《新概念模拟电路》系列丛书之《信号处理电路》一本书中这样说：

其实，比较器最常见的诡异现象就是翻转抖动。以一个基准电压为0V，输入信号为从-1V到1V的三角波为例，当输入信号穿越基准电压点时，理论上：输出信号应该立即翻转，干脆利索，且输入信号应该不受任何影响。但实际情况如图1左图所示：输出信号在翻转位置出现了多次抖动，然后才归于平静，然后，输入信号居然也出现了抖动毛刺。

比较器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进入非线性区，属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时，“虚断”原则仍成立，“虚短”及“虚地”等概念仅在判断临界情况时才适应。

一、零电平比较器(过零比较器)

电压比较器是将一个模拟输入信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较和鉴别的电路。
参考电压为零的比较器称为零电平比较器。按输入方式的不同可分为反相输入和同相输入两种零电位比较器，如图1(a)、(b)所示

某些特定PIC32系列器件最多可实现八个运放/比较器模块。一些模块无法实现运放，这些模块称为独立比较器模块，以区别于可同时实现比较器和运放的标准类型。当一个器件上可同时实现运放和比较器时，可对二者单独使能。运放/比较器模块实例的实际数量因器件而异。此外，每个器件至少实现一个“仅比较器”或“独立”模块。

本手册指南包括下列主题：