比較器通常由集成運放構成，與(yu) 普通運放電路不同的是，比較器中的集成運放大多處於(yu) 開環或正反饋的狀態。隻要在兩(liang) 個(ge) 輸入端加一個(ge) 很小的信號，運放就會(hui) 進入非線性區，屬於(yu) 集成運放的非線性應用範圍。在分析比較器時，“虛斷”原則仍成立，“虛短”及“虛地”等概念僅(jin) 在判斷臨(lin) 界情況時才適應。

一、零電平比較器(過零比較器)

電壓比較器是將一個(ge) 模擬輸入信號ui與(yu) 一個(ge) 固定的參考電壓UR進行比較和鑒別的電路。
參考電壓為(wei) 零的比較器稱為(wei) 零電平比較器。按輸入方式的不同可分為(wei) 反相輸入和同相輸入兩(liang) 種零電位比較器，如圖1(a)、(b)所示

圖1 過零比較器
(a)反相輸入；(b)同相輸入

通常用閾值電壓和傳(chuan) 輸特性來描述比較器的工作特性。

閾值電壓(又稱門檻電平)是使比較器輸出電壓發生跳變時的輸入電壓值，簡稱為(wei) 閾值，用符號UTH表示。

傳(chuan) 輸特性是比較器的輸出電壓uo與(yu) 輸入電壓ui在平麵直角坐標上的關(guan) 係。

畫傳(chuan) 輸特性的一般步驟是：先求閾值，再根據電壓比較器的具體(ti) 電路，分析在輸入電壓由最低變到最高(正向過程)和輸入電壓由最高到最低(負向過程)兩(liang) 種情況下，輸出電壓的變化規律，然後畫出傳(chuan) 輸特性。

二、任意電平比較器(俘零比較器)

將零電平比較器中的接地端改接為(wei) 一個(ge) 參考電壓UR(設為(wei) 直流電壓)，由於(yu) UR的大小和極性均可調整，電路成為(wei) 任意電平比較器或稱俘零比較器。

圖2 任意電平比較器及傳(chuan) 輸特性
(a)任意電平比較器；(b)傳(chuan) 輸特性

圖3 電平檢測比較器信傳(chuan) 輸特性
(a)電平檢測比較器；(b)傳(chuan) 輸特性

電平電壓比較器結構簡單，靈敏度高，但它的抗幹擾能力差。也就是說，如果輸入信號因幹擾在閾值附近變化時，輸出電壓將在高、低兩(liang) 個(ge) 電平之間反複地跳變，可能使輸出狀態產(chan) 生誤動作。為(wei) 了提高電壓比較器的抗幹擾能力，下麵介紹有兩(liang) 個(ge) 不同閾值的滯回電壓比較器。

三、滯回電壓比較器

滯回比較器又稱施密特觸發器,遲滯比較器。這種比較器的特點是當輸入信號ui逐漸增大或逐漸減小時，它有兩(liang) 個(ge) 閾值，且不相等，其傳(chuan) 輸特性具有“滯回”曲線的形狀。
滯回比較器也有反相輸入和同相輸入兩(liang) 種方式。

UR是某一固定電壓，改變UR值能改變閾值及回差大小。
以圖4(a)所示的反相滯回比較器為(wei) 例，計算閾值並畫出傳(chuan) 輸特性

圖4 滯回比較器及其傳(chuan) 輸特性
(a)反相輸入；(b)同相輸入

1.正向過程的閾值為(wei)

形成電壓傳(chuan) 輸特性的abcd段
2.負向過程的閾值為(wei)

形成電壓傳(chuan) 輸特性上defa段。由於(yu) 它與(yu) 磁滯回線形狀相似，故稱之為(wei) 滯回電壓比較器。

利用求閾值的臨(lin) 界條件和疊加原理方法，不難計算出圖4(b)所示的同相滯回比較器的兩(liang) 個(ge) 閾值

兩(liang) 個(ge) 閾值的差值ΔUTH=UTH1–UTH2稱為(wei) 回差。

由上分析可知，改變R2值可改變回差大小，調整UR可改變UTH1和UTH2，但不影響回差大小。即滯回比較器的傳(chuan) 輸特性將平行右移或左移，滯回曲線寬度不變。

圖5 比較器的波形變換
(a)輸入波形；(b)輸出波形

例如，滯回比較器的傳(chuan) 輸特性和輸入電壓的波形如圖6(a)、(b)所示。根據傳(chuan) 輸特性和兩(liang) 個(ge) 閾值(UTH1＝2V, UTH2=–2V)，可畫出輸出電壓uo的波形，如圖6(c)所示。從(cong) 圖(c)可見，ui在UTH1與(yu) UTH2之間變化，不會(hui) 引起uo的跳變。但回差也導致了輸出電壓的滯後現象，使電平鑒別產(chan) 生誤差。

圖6 說明滯回比較器抗幹擾能力強的圖

(a)已知傳(chuan) 輸特性；(b)已知ui 波形；
(c)根據傳(chuan) 輸特性和ui波形畫出的uo波形

四、窗口電壓比較器

電平比較器和滯回比較器有一個(ge) 共同特點，即ui單方向變化(正向過程或負向過程)時，uo隻跳變一次。隻能檢測一個(ge) 輸入信號的電平，這種比較器稱為(wei) 單限比較器。

雙限比較器又稱窗口比較器。它的特點是輸入信號單方向變化(例如ui 從(cong) 足夠低單調升高到足夠高)，可使輸出電壓uo跳變兩(liang) 次，其傳(chuan) 輸特性如圖7(b)所示，它形似窗口，稱為(wei) 窗口比較器。窗口比較器提供了兩(liang) 個(ge) 閾值和兩(liang) 種輸出穩定狀態可用來判斷ui 是否在某兩(liang) 個(ge) 電平之間。

圖7 窗口比較器電路及傳(chuan) 輸特性
(a)窗口比較器；(b)傳(chuan) 輸特性