单限电压比较器电路图解

电压比较器是对输入信号进行限幅和比较的电路，在测量和控制中有广泛的应用。利用集成运放工作在非线性区的特性，可以构成多种电压比较电路。

图1是一种最简单的单限电压比较器，其同相输入端接地即参考电压为零。图中运放处于开环状态（没有反馈），由于集成运放开环电压放大倍数很高，即使输入端有一个非常小的差值信号，也会使输出达到饱和值，因此集成运放工作在非线性区。集成运放工作在非线性区时，输出电压u_o只有高电平、低电平两种可能。当输入信号u_i>0,则u_o= ﹣U_OM；当输入信号u_i<0,则u_o= + U_OM。输入信号每次经过零点时输出都要跳变，因而称为过零比较器。

(a)过零比较器	(b)电压传输特性
图1 过零比较器及其电压传输特性

若电压比较器的参考电压不为零，而是某一数值U_REF，则构成图2所示的一般单限电压比较器。若将参考电压接在反相输入端，输入信号接在同相输入端，则当输入信号u_i> U_REF，则u_o= + U_OM；u_i< U_REF，则u_o= -U_OM。需要指出的是，电压比较器中，使输出电压u_o从高电平跃变为低电平（或者从低电平跃变为高电平）的输入电压称为阀值电压，或转折电压，记作U_T。求阀值电压方法：分析计算u_p和u_n，然后使u_p=u_n，这时所对应的u_i=U_T就是。例如，图2（a）所示电路的阀值电压即为U_T= U_REF 。这种电压比较器的特点是，输入信号每次经过参考电压UREF时输出要跳变，也称为一般单限电压比较器。

(a)一般单限电压比较器	(b)电压传输特性
图2 一般单限电压比较器及其电压传输特性

实际应用中，为了限定运放输出电压的幅值，以便与输出端所接负载电平相配合，一般的电压比较器的输出端接入双向稳压管D_Z进行双向限幅，如图3（a）所示。R是限幅电阻，当输入信号u_i> U_REF，则u_o=+U_Z；当输入信号u_i< U_REF，，则u_o=-U_Z，电压传输特性如图3（b）所示。

(a)具有输出限幅功能的电压比较器	(b)电压传输特性
图3 具有输出限幅功能的电压比较器及其电压传输特性