电压比较器的工作区域及工作原理

什么是电压比较器

​​电压比较器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进入非线性区，属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时，虚断路原则仍成立，虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。

电压比较器通常工作在非线性区。这是因为电压比较器的主要功能是比较两个电压的大小，并根据比较结果输出高电平或低电平的信号。在这个过程中，它并不需要对输入信号进行线性放大，而是根据输入信号与参考电压之间的关系，直接输出一个表示比较结果的数字信号。

因此，电压比较器的工作区域主要取决于其内部电路的设计和工作原理，而不是像线性放大器那样需要工作在特定的线性区域内。当然，具体的电压比较器可能会因设计、制造工艺和应用需求的不同而有所差异，但其基本工作原理和工作区域都是类似的。

电压比较器的工作范围通常是在一定的电压范围内，具体的工作范围取决于比较器的设计和规格。一般来说，电压比较器的工作范围可能从几伏特到几十伏特不等，有些比较器可能具有更宽的工作范围，可以处理更高或更低的电压。

简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小（也有两个数字电压比较的，这里不介绍），并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。图1（a）是比较器，它有两个输入端：同相输入端（“+”端）及反相输入端（“-”端），有一个输出端Vout（输出电平信号）。另外有电源V+及地（这是个单电源比较器），同相端输入电压VA，反相端输入VB。VA和VB的变化如图1（b）所示。在时间0～t1时，VA》VB；在t1～t2时，VB》VA；在t2～t3时，VA》VB。在这种情况下，Vout的输出如图1（c）所示：VA》VB时，Vout输出高电平（饱和输出）；VB》VA时，Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。

如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1（b）所示，则Vout输出如图1（d）所示。与图1（c）比较，其输出电平倒了一下。输出电平变化与VA、VB的输入端有关。

电压比较器和电压跟随器一样吗

电压比较器和电压跟随器是两种不同功能的电路元件，它们在电路中的应用和作用存在显著的区别。

电压比较器的主要作用是将两个输入信号的电压进行比较，并输出它们之间的差异。这种电路通常被应用于开关控制、电源监测和测量等方面。电压比较器的一个常见类型是过零比较器，它将一个模拟输入信号与一个固定的参考电压进行比较。比较器的工作特性通常通过阈值电压和传输特性来描述。

而电压跟随器，也称为缓冲放大器，其主要特点是其输出电压与输入电压相同，没有增益的放大作用，但电流增益增加。电压跟随器的主要作用是将输入电压的阻抗转换为较低的输出电压阻抗，提供电流放大和电压跟随的功能。这种电路一般在实际的电路中用作输出级或隔离级，能够连接两电路，减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用。

因此，电压比较器和电压跟随器在功能、应用和工作原理上都有所不同，不能被视为相同或可互换的电路元件。

审核编辑：黄飞