對兩(liang) 個(ge) 或多個(ge) 數據項進行比較，以確定它們(men) 是否相等，或確定它們(men) 之間的大小關(guan) 係及排列順序稱為(wei) 比較。 能夠實現這種比較功能的電路或裝置稱為(wei) 比較器。 比較器是將一個(ge) 模擬電壓信號與(yu) 一個(ge) 基準電壓相比較的電路。比較器的兩(liang) 路輸入為(wei) 模擬信號，輸出則為(wei) 二進製信號0或1，當輸入電壓的差值增大或減小且正負符號不變時，其輸出保持恒定。

　　比較器工作原理

　　比較器是由運算放大器發展而來的，比較器電路可以看作是運算放大器的一種應用電路。由於(yu) 比較器電路應用較為(wei) 廣泛，所以開發出了專(zhuan) 門的比較器集成電路。

　　圖4（a）由運算放大器組成的差分放大器電路，輸入電壓VA經分壓器R2、R3分壓後接在同相端，VB通過輸入電阻R1接在反相端，RF為(wei) 反饋電阻，若不考慮輸入失調電壓，則其輸出電壓Vout與(yu) VA、VB及4個(ge) 電阻的關(guan) 係式為(wei) ：

　　Vout=（1+RF/R1）〃R3/（R2+R3）VA-（RF/R1）VB。若R1=R2，R3=RF，則Vout=RF/R1（VA-VB），RF/R1為(wei) 放大器的增益。當R1=R2=0（相當於(yu) R1、R2短路），R3=RF=∞（相當於(yu) R3、RF開路）時，Vout=∞。增益成為(wei) 無窮大，其電路圖就形成圖4（b）的樣子，差分放大器處於(yu) 開環狀態，它就是比較器電路。實際上，運放處於(yu) 開環狀態時，其增益並非無窮大，而Vout輸出是飽和電壓，它小於(yu) 正負電源電壓，也不可能是無窮大。

　　從(cong) 圖4中可以看出，比較器電路就是一個(ge) 運算放大器電路處於(yu) 開環狀態的差分放大器電路。

　　同相放大器電路如圖5所示。如果圖5中RF=∞，R1=0時，它就變成與(yu) 圖3（b）一樣的比較器電路了。圖5中的Vin相當於(yu) 圖3（b）中的VA。

　　比較器與運放的差別

　　運放可以做比較器電路，但性能較好的比較器比通用運放的開環增益更高，輸入失調電壓更小，共模輸入電壓範圍更大，壓擺率較高（使比較器響應速度更快）。另外，比較器的輸出級常用集電極開路結構，如圖6所示，它外部需要接一個(ge) 上拉電阻或者直接驅動不同電源電壓的負載，應用上更加靈活。但也有一些比較器為(wei) 互補輸出，無需上拉電阻。

　　這裏順便要指出的是，比較器電路本身也有技術指標要求，如精度、響應速度、傳(chuan) 播延遲時間、靈敏度等，大部分參數與(yu) 運放的參數相同。在要求不高時可采用通用運放來作比較器電路。如在A/D變換器電路中要求采用精密比較器電路。 由於(yu) 比較器與(yu) 運放的內(nei) 部結構基本相同，其大部分參數（電特性參數）與(yu) 運放的參數項基本一樣（如輸入失調電壓、輸入失調電流、輸入偏置電流等）。

　　比較器的分類

　　過零電壓比較器：典型的幅度比較電路，它的電路圖和傳(chuan) 輸特性

　　電壓比較器：將過零比較器的一個(ge) 輸入端從(cong) 接地改接到一個(ge) 固定電壓值上，就得到電壓比較器。

　　窗口比較器：電路由兩(liang) 個(ge) 幅度比較器和一些二極管與(yu) 電阻構成。高電平信號的電位水平高於(yu) 某規定值VH的情況，相當比較電路正飽和輸出。低電平信號的電位水平低於(yu) 某規定值VL的情況，相當比較電路負飽和輸出。該比較器有兩(liang) 個(ge) 閾值，傳(chuan) 輸特性曲線呈窗口狀，故稱為(wei) 窗口比較器。

　　滯回比較器：從(cong) 輸出引一個(ge) 電阻分壓支路到同相輸入端，當輸入電壓vI從(cong) 零逐漸增大，且VI小於(yu) VT時，比較器輸出為(wei) 正飽和電壓，VT稱為(wei) 上限閥值（觸發）電平。當輸入電壓VI》VT’時，比較器輸出為(wei) 負飽和電壓，VT’稱為(wei) 下限閥值（觸發）電平。

　　比較器的性能指標

　　滯回電壓：比較器兩(liang) 個(ge) 輸入端之間的電壓在過零時輸出狀態將發生改變，由於(yu) 輸入端常常疊加有很小的波動電壓，這些波動所產(chan) 生的差模電壓會(hui) 導致比較器輸出發生連續變化，為(wei) 避免輸出振蕩，新型比較器通常具有幾mV的滯回電壓。滯回電壓的存在使比較器的切換點變為(wei) 兩(liang) 個(ge) ：一個(ge) 用於(yu) 檢測上升電壓，一個(ge) 用於(yu) 檢測下降電壓，電壓門限（VTRIP）之差等於(yu) 滯回電壓（VHYST），滯回比較器的失調電壓是TRIP 和VTRIP-的平均值。不帶滯回的比較器的輸入電壓切換點為(wei) 輸入失調電壓，而不是理想比較器的零電壓。失調電壓一般隨溫度、電源電壓的變化而變化。通常用電源抑製比表示電源電壓變化對失調電壓的影響。

　　偏置電流：理想的比較器的輸入阻抗為(wei) 無窮大，因此，理論上對輸入信號不產(chan) 生影響，而實際比較器的輸入阻抗不可能做到無窮大，輸入端有電流經過信號源內(nei) 阻並流入比較器內(nei) 部，從(cong) 而產(chan) 生額外的壓差。偏置電流（Ibias）定義(yi) 為(wei) 兩(liang) 個(ge) 比較器輸入電流的中值，用於(yu) 衡量輸入阻抗的影響。MAX917係列比較器的最大偏置電流僅(jin) 為(wei) 2nA。

　　超電源擺幅：為(wei) 進一步優(you) 化比較器的工作電壓範圍，Maxim公司利用NPN管與(yu) PNP管相並聯的結構作為(wei) 比較器的輸入級，從(cong) 而使比較器的輸入電壓得以擴展，這樣，其下限可低至最低電平，上限比電源電壓還要高出250mV，因而達到超電源擺幅（Beyond-theRail）標準。這種比較器的輸入端允許有較大的共模電壓。

　　漏源電壓：由於(yu) 比較器僅(jin) 有兩(liang) 個(ge) 不同的輸出狀態（零電平或電源電壓），且具有滿電源擺幅特性的比較器的輸出級為(wei) 射極跟隨器，這使得其輸入和輸出信號僅(jin) 有極小的壓差。該壓差取決(jue) 於(yu) 比較器內(nei) 部晶體(ti) 管飽和狀態下的發射結電壓，對應於(yu) MOSFFET的漏源電壓。

　　輸出延遲時間：包括信號通過元器件產(chan) 生的傳(chuan) 輸延時和信號的上升時間與(yu) 下降時間，對於(yu) 高速比較器，如MAX961，其延遲時間的典型值可對達到4.5ns，上升時間為(wei) 2.3ns。設計時需注意不同因素對延遲時間的影響，其中包括溫度、容性負載、輸入過驅動等的影響。