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比較器是業(yè)界應(yīng)用極其廣泛的標(biāo)準(zhǔn)元件。比較器具有外部滯后、鎖存、靈活的電源電壓和輸出配置等多項(xiàng)功能和特性。作為一名出色的模擬工程師，熟練使用比較器是必須的。在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用的比較器經(jīng)常用到，偶爾工程師也會(huì)將運(yùn)算放大器來(lái)作為比較器使用，那么究竟比較器是什么呢？原理和作用是什么？運(yùn)算放大器真的可以用作比較器來(lái)使用嗎？運(yùn)算放大器和比較器的區(qū)別在哪里？在這里小編為大家整理了一些關(guān)于運(yùn)算放大器和比較器的內(nèi)容，供大家學(xué)習(xí)和參考。 什么是比較器？比較器原理 我們從工程學(xué)教程里了解到，運(yùn)算放大器需要三個(gè)內(nèi)部級(jí)才能發(fā)揮出最佳性能，比如實(shí)現(xiàn)高輸入阻抗、低輸出阻抗和高增益等。三個(gè)內(nèi)部級(jí)分別是差分輸入級(jí)、增益級(jí)（有或沒(méi)有內(nèi)部頻率補(bǔ)償）和輸出級(jí)。這種基本的體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)沿用了好幾十年。早期，運(yùn)算放大器曾作為數(shù)學(xué)運(yùn)算的基本器件，主要以電壓和電壓信號(hào)來(lái)作標(biāo)識(shí)。在反饋應(yīng)用中，通過(guò)配置放大器周邊的無(wú)源或有源器件，可以令系統(tǒng)執(zhí)行加、減、乘、除和對(duì)數(shù)等運(yùn)算。 比較器其實(shí)可看成一個(gè)能夠作邏輯 “決策”的邏輯輸出電路。換句話(huà)說(shuō)，它可把輸入信號(hào)與已定義的參考電平進(jìn)行比較。比較器的邏輯輸出功能可以幫助用戶(hù)設(shè)計(jì)具有多樣化的額外功能的模擬電路。而且，無(wú)論是高速ADC、SAR型ADC還是Sigma-Delta ADC，比較器都是組建集成ADC的內(nèi)部基本而又關(guān)鍵的模塊。 比較器的基本體系結(jié)構(gòu)和大部份的參數(shù)屬性都與運(yùn)算放大器類(lèi)似。因此，運(yùn)算放大器也可充當(dāng)比較器。但放大器并不是專(zhuān)門(mén)針對(duì)比較功能而開(kāi)發(fā)的，而且放大器的數(shù)據(jù)表一般都不保證這項(xiàng)功能可否正常實(shí)現(xiàn)。運(yùn)算放大器與比較器的最大分別在于比較器是開(kāi)環(huán)設(shè)計(jì)，沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，而且輸出會(huì)在任何一條電源軌的范圍內(nèi)顯示差分輸入信號(hào)的極性。 此外，比較器一般都會(huì)被設(shè)計(jì)成 “過(guò)壓驅(qū)動(dòng)”（overdriven），意思是它可經(jīng)常處理較大的差分輸入電壓。相反，對(duì)于運(yùn)算放大器而言，它通常被設(shè)計(jì)成在較小的信號(hào)和差分電壓下運(yùn)行，而這里的反饋概念通常都含有 “過(guò)驅(qū)” 意義，這樣會(huì)導(dǎo)致開(kāi)環(huán)配置中的輸入出現(xiàn)飽和效應(yīng)。如果將輸入的極性倒轉(zhuǎn)，則過(guò)驅(qū)時(shí)產(chǎn)生的輸入級(jí)的飽和會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的傳播具有一定的延遲或相位滯后。 再者，對(duì)于較大的差分輸入電壓來(lái)說(shuō)，運(yùn)算放大器的輸出很容易到達(dá)極限輸出，從而啟動(dòng)保護(hù)功能。保護(hù)功能的啟動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致輸入阻抗的量級(jí)明顯下降，迫使過(guò)量的電流涌到輸入級(jí)，造成過(guò)載，甚至過(guò)熱。如果在設(shè)計(jì)上沒(méi)有保護(hù)的措施，那便可能導(dǎo)致整個(gè)器件損毀。因此，在器件的數(shù)據(jù)表，通常都會(huì)提供器件的最大輸入電流的額定值，以幫助設(shè)計(jì)人員決定用多少附加輸入電阻。 比較器通常都不進(jìn)行頻率補(bǔ)償功能，因此其工作速度相當(dāng)高，同時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)間也在某程度上取決于 “過(guò)驅(qū)”的程度。圖1表示出當(dāng)衡量一個(gè)輸出狀態(tài)變化時(shí)的差分輸入電壓。從圖中可看出過(guò)驅(qū)需要高于失調(diào)電壓才可以保證比較器有效地進(jìn)行工作。一般來(lái)說(shuō)，較大的過(guò)驅(qū)可加快開(kāi)關(guān)時(shí)間。 比較器一般都以參數(shù)值和/或功能來(lái)分類(lèi)，例如： 圖1 輸入過(guò)驅(qū)和相關(guān)的傳播延遲消散 ·通用比較器； ·高速比較器（傳播延遲少于50毫微秒）； ·低壓比較器（電源電壓VCC低于5V）； ·微功率比較器（靜態(tài)電流低于20微安）； ·集成參考的比較器。 比較器的特性取決于其類(lèi)別，分別為： ·傳播延遲—由施加一個(gè)差分信號(hào)與切換狀態(tài)的輸出級(jí)之間的時(shí)間延遲 （例如是50%）。 ·內(nèi)部或外部滯后— 滯后是一種介乎低到高開(kāi)關(guān)電壓和高到低開(kāi)關(guān)電壓之間的設(shè)計(jì)預(yù)算中或需激活的差別。有些比較器具備可調(diào)節(jié)滯后水平的功能，方法是通過(guò)在指定的引腳上施加電壓。 ·上升及下降時(shí)間—一般是輸出電壓的10%至90%的時(shí)間，并且上升和下降緣的時(shí)間可以有差別，假如這情況出現(xiàn)，那將會(huì)導(dǎo)致輸出的周期時(shí)間會(huì)相對(duì)于輸入信號(hào)而改變。 ·觸發(fā)率—指在某一個(gè)頻率下，比較器的輸出可以跟隨輸入的狀態(tài)來(lái)變化。 ·消散—量度傳播延遲變化的參數(shù)。 ·抖動(dòng)—可以是隨機(jī)或事前決定，負(fù)責(zé)量度信號(hào)緣在時(shí)間上的不定性。 現(xiàn)代高速比較器 現(xiàn)今業(yè)界常用的比較器大多數(shù)是經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的，可為系統(tǒng)帶來(lái)增值效益。最普遍的比較器應(yīng)用類(lèi)別是電平平移�，F(xiàn)今，TTL和CMOS邏輯電平均已被廣泛采用。對(duì)于高速應(yīng)用而言，還可采用ECL（發(fā)射極耦合邏輯）、RSPECL（擺幅削減正發(fā)射極耦合邏輯）或LVDS（低壓差分信號(hào)）。當(dāng)需要從電纜和線(xiàn)路連接IC和FPGA，或在背板內(nèi)的信號(hào)速度處于由每秒數(shù)百兆位至數(shù)千兆位的高速范圍時(shí)，上述方案便會(huì)成為首選。LMH7220和 LMH7322便是可用作為高速/超高速電平比較變換的高速比較器件。 圖2表示出一個(gè)LMH7322雙高速比較器，并且以ECL變換到RSPECL的轉(zhuǎn)換器方式實(shí)現(xiàn)。ECL高速邏輯已經(jīng)沿用了很多年，尤其是供軍事或測(cè)量用以及工業(yè)用的高檔設(shè)置，而且它們屬于負(fù)電壓電平參考信號(hào)（-5.2V接地），難以連接到其它分離電源或單電源系統(tǒng)。幸而，LMH7322不單可有效解決上述的問(wèn)題，與此同時(shí)比較起一般的邏輯電平移位器，它可提供給設(shè)計(jì)人員更大的自由度。該比較器在輸入和輸出電路上擁有不同的電源引腳，而其電源可以是由2.7V至12V的單一電源，又或是由±6V至±1.35V的分離電源。器件在輸入時(shí)的共模范圍可超出最低的電源電平200mV，從而令能在如此低的輸入信號(hào)電平下感測(cè)到細(xì)微的信號(hào)。在高邊上，共模范圍受到1.5V的VCCI的限制，但需配合2.7V的VCCI和VCCO，還是有可能在輸出上提供PECL邏輯電平。 圖2 ECL 到 RSPECL 的電平變換 假如典型的上升和下降時(shí)間為160ps，而典型的傳播延遲則為700ps，那便可促使該比較器為高速至每秒數(shù)千兆位的信號(hào)進(jìn)行緩沖和電平平移，從而使電路適合應(yīng)用在高速數(shù)據(jù)、時(shí)移、緩沖，或是來(lái)自電纜或背板的信號(hào)恢復(fù)。一個(gè)可調(diào)節(jié)的滯后可通過(guò)HYST引腳來(lái)施行，這做法對(duì)于失真信號(hào)或DC耦合線(xiàn)路或移動(dòng)緩慢的信號(hào)來(lái)說(shuō)最為受用，因?yàn)檫@可避免出現(xiàn)不必要的開(kāi)關(guān)和觸發(fā)。圖2中的應(yīng)用電路表示出輸入VCCI信號(hào)是處于系統(tǒng)接地電平，而VCCO電平和VEE電平則分別處于+5V和-5.2V（這便是ECL驅(qū)動(dòng)器負(fù)電源電平）。此外，輸出電壓將可符合RSPECL的規(guī)格。同一個(gè)器件可以用來(lái)介接到其他的邏輯電平，只需稍為調(diào)節(jié)VCCI和VCCO及VEE電壓電平便可。加入例如是50W的適當(dāng)線(xiàn)路端接是有可能的，圖3所示為一基本端接例子。 圖3中的差分輸出以一個(gè)跟隨著電源電流的發(fā)射極來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且確保兩個(gè)輸出引腳之間的擺幅差別有400mV。假如這里采用有源端接，那電壓便會(huì)低于VCCO電平2V，否則每當(dāng)端接到芯片的最負(fù)電源時(shí)，便需計(jì)算出正確的負(fù)載電阻。 圖3 LMH7322的輸出線(xiàn)路端接例子 此外，上升/下降時(shí)間或帶有消散的傳播延遲等參數(shù)均需要慎重考慮，而且它們不是全部都被規(guī)定。消散可以因共模、過(guò)驅(qū)和壓擺率的變化而引致，從而影響傳播延遲、工作周期和抖動(dòng)。以L(fǎng)MH7322為例，過(guò)驅(qū)消散或比較20mV至1V過(guò)驅(qū)的變化為75ps，在這情況下會(huì)大概增加本身的傳播延遲約10%。 一個(gè) “新類(lèi)別”—精度比較器 一般比較器都有約10mV或更大的輸入失調(diào)電壓。精度型比較器的優(yōu)點(diǎn)很明顯，因?yàn)樗杀容^微弱信號(hào)。迄今為止，仍有人采用運(yùn)算放大器作為比較器，就是因?yàn)橐话愕谋容^器不具有足夠的精度。在電池電量監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，當(dāng)充電/放電的電壓梯度相對(duì)平坦時(shí)，便可采用這些參數(shù)。其他特色功能包括低功耗、高精度，及可調(diào)整的檢測(cè)閾值。 圖4 具備”低電荷”狀態(tài)顯示的電池監(jiān)視器 圖4是采用LMP7300的電池電壓監(jiān)視器，該器件具有集成式高精度電壓參考的微功率比較器。該電路的電池泄漏電流極小，典型為10mA的典型靜態(tài)電流，并且擁有2.5V至12V的寬闊電壓范圍，它可在高邊（電源線(xiàn)路）感應(yīng)電流和具備有一個(gè)2.048V 55ppm的電壓參考和通過(guò)兩根引腳完成的可調(diào)節(jié)滯后。開(kāi)漏輸出能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED或觸發(fā)一個(gè)微控制器的輸入邏輯引腳。在圖4中，R1和R2會(huì)為達(dá)到低的靜態(tài)電流而設(shè)置成高阻抗。假如要觸發(fā)一個(gè)低電池條件，那下列的公式1和2便可用來(lái)決定R1的數(shù)值： 那么，如果 若R2已知（例如是1MW），Vref 為2.048V，Vbatt應(yīng)該是2.7V 190W和5mF的RC組合對(duì)于緩沖參考是很重要，因?yàn)檫@組合具有大約1mA的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力和它可改善線(xiàn)路的調(diào)節(jié)能力。 圖5 非對(duì)稱(chēng)滯后的典型配置 圖5表示出可用來(lái)提供非對(duì)稱(chēng)滯后的內(nèi)部參考和四個(gè)外部電阻器。電路中的跳變點(diǎn)可用下式4和5計(jì)算出來(lái)，至于滯后輸入電壓和電流范圍以及參考負(fù)載電流數(shù)值則可從數(shù)據(jù)表中找到，但這些數(shù)值可能會(huì)限制了真正的電阻值范圍和比率。 放大器和比較器的區(qū)別 1.放大器與比較器的主要區(qū)別是閉環(huán)特性 放大器大都工作在閉環(huán)狀態(tài)，所以要求閉環(huán)后不能自激。而比較器大都工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)更追求速度。對(duì)于頻率比較低的情況放大器完全可以代替比較器（要主意輸出電平），反過(guò)來(lái)比較器大部分情況不能當(dāng)作放大器使用。 因?yàn)楸容^器為了提高速度進(jìn)行優(yōu)化，這種優(yōu)化卻減小了閉環(huán)穩(wěn)定的范圍。而運(yùn)放專(zhuān)為閉環(huán)穩(wěn)定范圍進(jìn)行優(yōu)化，故降低了速度。所以相同價(jià)位檔次的比較器和放大器最好是各司其責(zé)。如同放大器可以用作比較器一樣，也不能排除比較器也可以用作放大器。但是你為了讓它閉環(huán)穩(wěn)定所付出的代價(jià)可能超過(guò)加一個(gè)放大器！ 換言之，看一個(gè)運(yùn)放是當(dāng)作比較器還是放大器就是看電路的負(fù)反饋深度。所以，淺閉環(huán)的比較器有可能工作在放大器狀態(tài)并不自激。但是一定要作大量的試驗(yàn)，以保證在產(chǎn)品的所有工作狀態(tài)下都穩(wěn)定！這時(shí)候你就要成本/風(fēng)險(xiǎn)仔細(xì)核算一下了。 2.算放大器和比較器如出一轍，簡(jiǎn)單的講，比較器就是運(yùn)放的開(kāi)環(huán)應(yīng)用，但比較器的設(shè)計(jì)是針對(duì)電壓門(mén)限比較而用的，要求的比較門(mén)限精確，比較后的輸出邊沿上升或下降時(shí)間要短，輸出符合TTL/CMOS電平/或OC等，不要求中間環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確度，同時(shí)驅(qū)動(dòng)能力也不一樣。一般情況：用運(yùn)放做比較器，多數(shù)達(dá)不到滿(mǎn)幅輸出，或比較后的邊沿時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此設(shè)計(jì)中少用運(yùn)放做比較器為佳。 比較器和運(yùn)放雖然在電路圖上符號(hào)相同，但這兩種器件確有非常大的區(qū)別，一般不可以互換，區(qū)別如下： 1）、比較器的翻轉(zhuǎn)速度快，大約在ns數(shù)量級(jí)，而運(yùn)放翻轉(zhuǎn)速度一般為us數(shù)量級(jí)（特殊的高速運(yùn)放除外）。 2）、運(yùn)放可以接入負(fù)反饋電路，而比較器則不能使用負(fù)反饋，雖然比較器也有同相和反相兩個(gè)輸入端，但因?yàn)槠鋬?nèi)部沒(méi)有相位補(bǔ)償電路，所以，如果接入負(fù)反饋，電路不能穩(wěn)定工作。內(nèi)部無(wú)相位補(bǔ)償電路，這也是比較器比運(yùn)放速度快很多的主要原因。 3）、運(yùn)放輸出級(jí)一般采用推挽電路，雙極性輸出。而多數(shù)比較器輸出級(jí)為集電極開(kāi)路結(jié)構(gòu)，所以需要上拉電阻，單極性輸出，容易和數(shù)字電路連接。 通過(guò)以上我們可以看出放大器和比較器還是有比較多的區(qū)別的，但是放大器可以替代比較器嗎？都有哪些的注意點(diǎn)呢？ 運(yùn)算放大器可以替代比較器嗎？ 許多人偶爾會(huì)把運(yùn)算放大器當(dāng)比較器使用。一般而言，當(dāng)您只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的比較器，并且您在四運(yùn)算放大器封裝中還有一個(gè)“多余”運(yùn)算放大器時(shí)，這種做法是可行的。穩(wěn)定運(yùn)算放大器運(yùn)行所需的相位補(bǔ)償意味著把運(yùn)算放大器用作比較器時(shí)其速度會(huì)非常的低，但是如果對(duì)速度要求不高，則運(yùn)算放大器可以滿(mǎn)足需求。偶爾會(huì)有人問(wèn)到我們運(yùn)算放大器的這種使用方法。這種方法有時(shí)有效，有時(shí)卻不如人們預(yù)期的那樣效果好。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？ 許多運(yùn)算放大器都在輸入端之間有電壓鉗位，其大多數(shù)一般都使用背靠背二極管（有時(shí)使用兩個(gè)或者更多的串聯(lián)二極管）來(lái)實(shí)施。這些二極管保護(hù)輸入晶體管免受其基極結(jié)點(diǎn)反向擊穿的損害。差動(dòng)輸入為約 6V 時(shí)便會(huì)出現(xiàn)許多 IC 工藝擊穿，這會(huì)極大地改變或者損壞晶體管。下圖顯示了 NPN 輸入級(jí)，D1 和 D2 提供了這種保護(hù)功能。 在大多數(shù)常見(jiàn)運(yùn)算放大器應(yīng)用中，輸入電壓均約為零伏，其根本無(wú)法開(kāi)啟這些二極管。但是很明顯，對(duì)于比較器的運(yùn)行而言，這種保護(hù)便成了問(wèn)題。在一個(gè)輸入拖拽另一個(gè)輸入（以一種討厭的方式拉其電壓）以前，差動(dòng)電壓范圍（約0.7V）受限。盡管如此，但我們還是可以把運(yùn)算放大器用作比較器。但是，在我們這樣做時(shí)必須小心謹(jǐn)慎。在一些電路中，這種做法可能是完全不能接受的。 問(wèn)題是我們（包括其他運(yùn)算放大器廠(chǎng)商）并沒(méi)有總是說(shuō)明這些鉗位的存在。即使有所說(shuō)明，我們可能也不會(huì)做詳細(xì)的解釋或者闡述。也許我們應(yīng)該說(shuō)：“用作比較器時(shí)，請(qǐng)小心謹(jǐn)慎！”產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的作者們通常也只是假設(shè)您肯定會(huì)把運(yùn)算放大器當(dāng)作運(yùn)算放大器用。最近，我們?cè)诿绹?guó)亞利桑那州圖森產(chǎn)品部召開(kāi)了一個(gè)會(huì)議。會(huì)議決定，我們以后將會(huì)更加清楚地說(shuō)明這種情況。但是，現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)的運(yùn)算放大器怎么辦呢？下列指導(dǎo)建議可能會(huì)對(duì)您有所幫助： 一般而言，雙極 NPN 晶體管運(yùn)算放大器都有輸入鉗位，例如：OP07、OPA227 和 OPA277 等。uA741 是一個(gè)例外，它具有 NPN 輸入晶體管，并且有一些為 NPN 提供固有保護(hù)的附加串聯(lián)橫向 PNP。 使用橫向 PNP 輸入晶體管的通用運(yùn)算放大器一般沒(méi)有輸入鉗位，例如：LM324、LM358、 OPA234、OPA2251 和 OPA244。這些運(yùn)算放大器一般為“單電源”類(lèi)型，其意味著它們擁有一個(gè)擴(kuò)展至負(fù)電源端（或者稍低）的共模范圍。輸入偏置電流為一個(gè)負(fù)數(shù)時(shí)，表示輸入偏置電流自輸入引腳流出。這時(shí)，我們通�？梢哉J(rèn)定它們?yōu)檫@類(lèi)運(yùn)算放大器。但是，需要注意的是，使用 PNP 輸入的高速運(yùn)算放大器一般有輸入鉗位，而這些 PNP 是一些具有更低擊穿電壓的垂直 PNP。 更高電壓（一般大于 20V）下工作的 JFET 和 CMOS 放大器，可能有也可能沒(méi)有鉗位。這種不確定性，要求您進(jìn)行更多仔細(xì)的檢查。所用工藝和晶體管類(lèi)型的特性，決定了其內(nèi)部是否存在鉗位。 大多數(shù)低壓 CMOS 運(yùn)算放大器都沒(méi)有鉗位。自動(dòng)歸零或者斬波器類(lèi)型是一個(gè)特例，其可能具有類(lèi)似鉗位的行為表現(xiàn)。 底線(xiàn)是……如果您考慮把運(yùn)算放大器用作比較器，請(qǐng)一定小心謹(jǐn)慎。仔細(xì)閱讀產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，不要漏掉一點(diǎn)信息，包括應(yīng)用部分的一些注解內(nèi)容。在電路試驗(yàn)板或者樣機(jī)中驗(yàn)證其表現(xiàn)，查看一個(gè)輸入電壓對(duì)另一個(gè)輸入電壓的影響。不要依賴(lài) SPICE 宏模型。一些宏模型可能并不包括對(duì)鉗位建模的一些額外組件。另外，當(dāng)您笨手笨腳地把運(yùn)算放大器從一個(gè)軌移動(dòng)到另一個(gè)軌時(shí)可能出現(xiàn)其他一些現(xiàn)象，我們可能無(wú)法精確地對(duì)這些現(xiàn)象建模。 比較器典型應(yīng)用電路 這里舉兩個(gè)簡(jiǎn)單的比較器電路為例來(lái)說(shuō)明其應(yīng)用。 1.散熱風(fēng)扇自動(dòng)控制電路 一些大功率器件或模塊在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多熱量使溫度升高，一般采用散熱片并用風(fēng)扇來(lái)冷卻以保證正常工作。這里介紹一種極簡(jiǎn)單的溫度控制電路，如圖7所示。負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻RT粘貼在散熱片上檢測(cè)功率器件的溫度(散熱片上的溫度要比器件的溫度略低一些)，當(dāng)5V電壓加在RT及R1電阻上時(shí)，在A點(diǎn)有一個(gè)電壓VA。當(dāng)散熱片上的溫度上升時(shí)，則熱敏電阻RT的阻值下降，使VA上升。RT的溫度特性如圖8所示。它的電阻與溫度變化曲線(xiàn)雖然線(xiàn)性度并不好，但是它是單值函數(shù)(即溫度一定時(shí)，其阻值也是一定的單值)。如果我們?cè)O(shè)定在80℃時(shí)應(yīng)接通散熱風(fēng)扇，這80℃即設(shè)定的閾值溫度TTH，在特性曲線(xiàn)上可找到在80℃時(shí)對(duì)應(yīng)的RT的阻值。R1的阻值是不變的(它安裝在電路板上，在環(huán)境溫度變化不大時(shí)可認(rèn)為R1值不變)，則可以計(jì)算出在80℃時(shí)的VA值。 圖9 圖10 R2與RP組成分壓器，當(dāng)5V電源電壓是穩(wěn)定電壓時(shí)(電壓穩(wěn)定性較好)，調(diào)節(jié)RP可以改變VB的電壓(電位器中心頭的電壓值)。VB值為比較器設(shè)定的閾值電壓，稱(chēng)為VTH。 設(shè)計(jì)時(shí)希望散熱片上的溫度一旦超過(guò)80℃時(shí)接通散熱風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)散熱，則VTH的值應(yīng)等于80℃時(shí)的K值。一旦VA》VTH，則比較器輸出低電平，繼電器K吸合，散熱風(fēng)扇(直流電機(jī))得電工作，使大功率器件降溫。VA、VTH電壓變化及比較器輸出電壓Vout的特性如圖9所示。這里要說(shuō)清楚的是在VA開(kāi)始大于VTH時(shí)，風(fēng)扇工作，但散熱體有較大的熱量，要經(jīng)過(guò)一定時(shí)問(wèn)才能把溫度降到80℃以下。 圖11 從圖9可看出，要改變閾值溫度TTH十分方便，只要相應(yīng)地改變VTH值即可。VTH值增大，TTH增大;反之亦然，調(diào)整十分方便。只要RT確定，RT的溫度特性確定，則R1、R2、RP可方便求出(設(shè)流過(guò)RT、R1及R2、RP的電流各為0.1～0.5mA)。 2.窗口比較器 窗口比較器常用兩個(gè)比較器組成(雙比較器)，它有兩個(gè)閾值電壓VTHH(高閾值電壓)及VTHL(低閾值電壓)，與VTHH及VTHL比較的電壓VA輸入兩個(gè)比較器。若VTHL≤VA≤VTHH，Vout輸出高電平;若VA《VTHL，VA》VTHH，則Vout輸出低電平，如圖12所示。圖12是一個(gè)冰箱報(bào)警器電路。冰箱正常工作溫度設(shè)為0～5℃，(0℃到5℃是一個(gè)“窗口”)，在此溫度范圍時(shí)比較器輸出高電平(表示溫度正常);若冰箱溫度低于0V或高于5℃，則比較器輸出低電平，此低電平信號(hào)電壓輸入微控制器(μC)作報(bào)警信號(hào)。 圖12 溫度傳感器采用NTC熱敏電阻RT，已知RT在0℃時(shí)阻值為333.1kΩ;5℃時(shí)阻值為258.3kΩ，則按1.5V工作電壓及流過(guò)R1、RT的電流約1.5 uA，可求出R1的值。R1的值確定后，可計(jì)算出0℃時(shí)的VA值為0.5V(按圖10中R1=665kΩ時(shí))，5℃時(shí)的VA值為0.42V，則VTHL=0.42V，VTHH=0.5V。若設(shè)R2=665kΩ，則按圖11，可求出流過(guò)R2、R3、R4電阻的電流I=(1.5V-0.5V)/665kΩ=0.0015mA，按R4×I/=0.42V，可求出R4=280kΩ再按0.5V=(R3+R4)0.0015mA， 則可求出R3=53.3kΩ。 圖13 本例中兩個(gè)比較器采用低工作電壓、低功耗、互補(bǔ)輸出雙比較器LT1017，無(wú)需外接上拉電阻。 總結(jié)：雖然在某種情況下運(yùn)算放大器可以作為比較器來(lái)使用，但是當(dāng)你對(duì)運(yùn)算速度的要求較高時(shí)，運(yùn)算放大器就不能滿(mǎn)足比較器的需求了。通過(guò)這篇文章大家可以充分了解到運(yùn)算放大器與比較器的不同之處及運(yùn)算放大器在何種情況下可用作比較器，也讓大家對(duì)放大器和比較器有了充分的認(rèn)識(shí)與理解。 |
