電壓比較器是對輸入信號進(jìn)行鑒別與比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運(yùn)算放大器。

電壓比較器的功能：比較兩個(gè)電壓的大小（用輸出電壓的高或低電平，表示兩個(gè)輸入電壓的大小關(guān)系）：

當(dāng)”+”輸入端電壓高于”-”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為高電平;

當(dāng)”+”輸入端電壓低于”-”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為低電平;

簡單電壓比較器電路圖（一）

LM358 2腳接兩只2K電阻從5V分得2.5電壓作為參考電壓，3腳接10K電阻得到0-5V電壓來作比較電壓，當(dāng)3腳電壓高于2.5伏，比較器1腳輸出高電平等于電源電壓5V，當(dāng)3腳電壓低于2腳的2.5V，1腳輸出低電平等于0V，1腳輸出經(jīng)5.1K電阻連接到電壓跟隨器5腳，由7腳輸出經(jīng)R3到驅(qū)動(dòng)三極管Q1放大驅(qū)動(dòng)電流后流經(jīng)LED1，使LED1發(fā)光或不發(fā)光。7腳輸出5V時(shí)，LED1發(fā)光，7腳輸出0V時(shí)，LED1不發(fā)光。

R8是LED1的限流電阻。LM358 123這組運(yùn)放組成電壓比較器，567這組運(yùn)放組成電壓跟隨器，電壓放大0倍，也就是輸入多少，輸出就是多少。

簡單電壓比較器電路圖（二）

電壓比較器是對輸入信號進(jìn)行限幅和比較的電路，在測量和控制中有廣泛的應(yīng)用。利用集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特性，可以構(gòu)成多種電壓比較電路。

圖1是一種最簡單的單限電壓比較器，其同相輸入端接地即參考電壓為零。圖中運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)（沒有反饋），由于集成運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，即使輸入端有一個(gè)非常小的差值信號，也會使輸出達(dá)到飽和值，因此集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，輸出電壓uo只有高電平、低電平兩種可能。當(dāng)輸入信號ui》0，則uo= ﹣UOM；當(dāng)輸入信號ui《0，則uo= + UOM。輸入信號每次經(jīng)過零點(diǎn)時(shí)輸出都要跳變，因而稱為過零比較器。

若電壓比較器的參考電壓不為零，而是某一數(shù)值UREF，則構(gòu)成圖2所示的一般單限電壓比較器。若將參考電壓接在反相輸入端，輸入信號接在同相輸入端，則當(dāng)輸入信號ui》 UREF，則uo= + UOM；ui《 UREF，則uo= -UOM。需要指出的是，電壓比較器中，使輸出電壓uo從高電平躍變?yōu)榈碗娖剑ɑ蛘邚牡碗娖杰S變?yōu)楦唠娖剑┑妮斎腚妷悍Q為閥值電壓，或轉(zhuǎn)折電壓，記作UT。求閥值電壓方法：分析計(jì)算up和un，然后使up=un，這時(shí)所對應(yīng)的ui=UT就是。例如，圖2（a）所示電路的閥值電壓即為UT= UREF 。這種電壓比較器的特點(diǎn)是，輸入信號每次經(jīng)過參考電壓UREF時(shí)輸出要跳變，也稱為一般單限電壓比較器。

實(shí)際應(yīng)用中，為了限定運(yùn)放輸出電壓的幅值，以便與輸出端所接負(fù)載電平相配合，一般的電壓比較器的輸出端接入雙向穩(wěn)壓管DZ進(jìn)行雙向限幅，如圖3（a）所示。R是限幅電阻，當(dāng)輸入信號ui》 UREF，則uo=+UZ；當(dāng)輸入信號ui《 UREF，，則uo=-UZ，電壓傳輸特性如圖3（b）所示。

簡單電壓比較器電路圖（三）

非反相比較

在非反相比較器的參考電壓施加到反相輸入電壓進(jìn)行比較適用于非反相輸入。每當(dāng)進(jìn)行比較的電壓（Vin）以上的參考電壓進(jìn)入運(yùn)放的輸出擺幅積極飽和度（V +），和副反之亦然。實(shí)際上發(fā)生了什么是VIN和Vref（VIN - VREF）之間的差異，將是一個(gè)積極的價(jià)值和由運(yùn)放放大到無窮大。由于沒有反饋電阻Rf，運(yùn)放是在開環(huán)模式，所以電壓增益（AV）將接近無窮。+所以最大的可能值，即輸出電壓擺幅，V。請記住公式AV = 1 +（Rf/R1）。當(dāng)VIN低于VREF，反向發(fā)生。

反相比較

在相比較的情況下，參考電壓施加到非反相輸入和電壓進(jìn)行比較適用于反相輸入。每當(dāng)輸入電壓（Vin）高于VREF，運(yùn)放的輸出擺幅負(fù)飽和。倒在這里，兩個(gè)電壓（VIN-VREF）之間的差異和由運(yùn)放放大到無窮大。記住公式AV = -Rf/R1。在反相模式下的電壓增益的計(jì)算公式是AV = -Rf/R1.Since沒有反饋電阻，增益將接近無窮，輸出電壓將盡可能即負(fù)，V-。

實(shí)際電壓比較器電路

一種實(shí)用的非基于UA741運(yùn)放的反相比較器如下所示。這里使用R1和R2組成的分壓器網(wǎng)絡(luò)設(shè)置參考電壓。該方程是VREF =（五+ /（R1 + R2）的）×R2的。代入這個(gè)方程電路圖值，VREF = 6V。當(dāng)VIN高于6V，輸出擺幅？+12 V直流，反之亦然。從A + / - 12V直流雙電源供電電路。

簡單電壓比較器電路圖（四）

使用電壓比較器LM324組成的電平測試電路

如圖所示為使用電壓比較器LM324組成的測試電路。其特點(diǎn)是便于檢測閾值電平的調(diào)整，可測試DTL、TTL、CMOS等多種邏輯電平。由電壓比較器的原理可知：當(dāng)同相輸入端（正端）電壓高于反相輸入端（負(fù)端）電壓時(shí)，比較器輸出高電平；反之，則輸出低電平。RP為比較電壓調(diào)整電位器，當(dāng)UIN高于設(shè)置電壓時(shí)，7腳輸出高電平，顯示1，同時(shí)小數(shù)點(diǎn)dp發(fā)光；UIN低于設(shè)置電壓時(shí)，1腳輸出高電平顯示0，但小數(shù)點(diǎn)不亮；當(dāng)檢測到高、低變化的時(shí)鐘脈沖時(shí)，若頻率很低，可見0、1交替顯示。頻率較高時(shí)，0、1變化非常快，所以只見顯示為0，同時(shí)小數(shù)點(diǎn)dp發(fā)光，這種“帶點(diǎn)的零”即可表示檢測的是時(shí)鐘脈沖。

簡單電壓比較器電路圖（五）：交流信號三分配放大器

此電路可將輸入交流信號分成三路輸出，三路信號可分別用作指示、控制、分析等用途。而對信號源的影響極小。因運(yùn)放Ai輸入電阻高，運(yùn)放A1-A4均把輸出端直接接到負(fù)輸入端，信號輸入至正輸入端，相當(dāng)于同相放大狀態(tài)時(shí)Rf=0的情況，故各 放大器電 壓放大倍數(shù)均為1，與分立元件組成的射極跟隨器作用相同。

R1、R2組成1/2V+偏置，靜態(tài)時(shí)A1輸出端電壓為1/2V+，故運(yùn)放A2-A4輸出端亦為1/2V+，通過輸入輸出電容的隔直作用，取出交流信號，形成三路分配輸出。

簡單電壓比較器電路圖（六）：LM324作有源帶通濾波器

許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個(gè)不同頻段的信號，在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來指示出信號幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率 ，在中心頻率fo處的電壓增益Ao=B3/2B1，品質(zhì)因數(shù) ，3dB帶寬B=1/（п*R3*C）也可根據(jù)設(shè)計(jì)確定的Q、fo、Ao值，去求出帶通濾波器的各元件參數(shù)值。R1=Q/（2пfoAoC），R2=Q/（（2Q2-Ao）*2пfoC），R3=2Q/（2пfoC）。上式中，當(dāng)fo=1KHz時(shí)，C取0.01Uf。此電路亦可用 于一般的選頻放大。

此電路亦可使用單電源，只需將運(yùn)放正輸入端偏置在1/2V+并將電阻R2下端接到運(yùn)放正輸入端既可。