电压比较器的工作原理 运算放大器11种经典电路

电压比较器在电子电路中，可充当模拟与数字电路之间的桥梁，亦可用于生成和转换波形电路等关键环节。借助简单电压比较器，我们能够将正弦波转化为同频率的方波或矩形波。该比较器的输入是连续变化的电压信号，而其输出则是具有高低电平的开关式信号。它将模拟电压信号与一个固定的参考电压进行对比，当二者的幅度接近时，输出电压会发生跃变，进而输出相应的高电平或低电平信号。比较器还能构成非正弦波形转换电路，并广泛应用于模拟与数字信号的转换等领域。

1. 电压比较器的功能解析电压比较器主要用于评定两个电压的大小。它的输入信号为模拟电压，而其输出信号则是高低电平的稳定电压。这种比较器能将各种周期轻松转换为矩形波。

2. 运放的工作状态在比较器电路中，运放通常在开环或正反馈状态下工作。运放的输出电压仅存在正负两种饱和值，即运放处于非线性状态。尽管在这种情况下，“虚短”的概念不再适用，但“虚断”（由于运放输入电阻极大）的概念仍然有效。

3. 电压比较器的类型常见的电压比较器包括零电平、非零电平、迟滞及窗口比较器等电路。其中，零电平与非零电平比较器仅有一个阈值电压，通常称为单门限比较器；而迟滞和窗口比较器则具有两个阈值电压，被归类为多门限比较器。

4. 电压比较器的性能参数（1）阈值电压：指比较器输出发生跳变时的输入电压，也称为门限电平。（2）输出电平：即输出电压的高电平和低电平状态。（3）灵敏度：反映了输出电压跳变前后，输入电压的差值。灵敏度越高，抗干扰能力相对越低。具体地，零电平与非零电平比较器的灵敏度与运放从一饱和状态转换至另一饱和状态所需的输入电压值相关；而迟滞比较器的灵敏度则是两个阈值电压之差，因此其抗干扰能力更强。（4）响应时间：指输出电压发生跳变所需的时间。

5. 分析方法及运算放大器的应用（1）根据输出跳变的条件估算阈值电压。（2）针对具体电路，分析输入电压由高至低及由低至高时输出电压的变化规律。（3）绘制传输特性曲线，反映比较器输出与输入的关系。（4）依据输入波形及传输特性绘制输出电压的波形。集成运算放大器不仅能处理各种模拟信号，还可作为有源滤波器和电压比较器等。

当运算放大器用作电压比较器时，其工作在饱和区。以下公式中的Uo max和Uo min分别代表uo的最大值和小值，即正负饱和输出电压Uo（sat）和-Uo（sat）。

（接下来将详细介绍简单比较器和滞回比较器的电路图、传输特性及回差计算等详细内容。）