在設計電子電路時，經常需要比較兩個電壓的電平。為此，使用了諸如比較器之類的設備。節點的名稱可以追溯到拉丁語comparare，或者更確切地說，回到英語來比較 - 比較。
什麼是電壓比較器
在一般情況下，比較器是一種設備，它有兩個輸入用於提供比較值（電壓），一個輸出用於比較結果。比較器有兩個輸入用於提供比較參數 - 直接和反向。當直接輸入的電壓超過反向電壓時，輸出設置為邏輯單元，反之則為零。如果在反向輸入和直接輸入之間存在正差，則設置為 1，並且在相反的情況下 - 零，則這種比較器稱為反相比較器。
比較器的工作原理
建立一個比較器很方便 運算放大器 （歐）。為此，直接使用其屬性：
- 放大直接輸入和反相輸入之間的信號差；
- 無限（實際上 - 從 10000 及以上）放大係數。
運算放大器作為比較器的操作可以通過以下開關方案來考慮：
假設有一個增益為 10000 的運算放大器，電源電壓是雙極性的，+ 5 V 和負 5 V。 分隔線 在反相輸入端，參考電平精確設置為 0 伏，在直接輸入端，從電位計滑塊移除負 5 伏。運算放大器應將差值放大 10,000 倍，理論上，輸出應出現負 50,000 伏的電壓。但是運算放大器無法承受這樣的電壓，它會產生最大可能的電壓 - 電源電壓，負 5 伏。
如果開始提高直接輸入端的電壓，運算放大器將嘗試設置輸入之間的電壓差，乘以 10000。當輸入電壓接近零並變為大約負 0.0005 V 時，它將成功。隨著進一步增加正輸入端的輸入電壓，輸出將上升到零及以上，並且在 +0.0005 伏的電壓下，它將變為 +5 V 並且不會進一步上升 - 無處可去。因此，當輸入電壓通過零電平（更準確地說，負 0.0005 伏 - + 0.0005）時，輸出電壓將從負 5 伏躍升至 +5 伏。換言之，只要直接輸入端的電壓低於反相輸入端的電壓，比較器的輸出就會設置為零。如果更高 - 一。
有趣的是輸入端的電平差從負 0.0005 伏到 + 0.0005 的部分。理論上，當它通過時，會出現從負電源電壓到正電源電壓的平穩上升。在實踐中，這個範圍很窄，而且由於乾擾、干擾、電源電壓不穩定等原因。在輸入端電壓大致相等的情況下，比較器會在兩個方向上發生混亂操作。運算放大器的增益越低，這個不穩定窗口就越寬。如果比較器控制執行器，那麼這將導致它及時工作（點擊繼電器，猛擊閥門等），這可能導致其機械故障或過熱。
為避免這種情況，通過打開虛線所示的電阻器來創建淺正反饋。這會產生輕微的滯後，當電壓相對於參考電壓上下移動時，會改變開關閾值。例如，比較器將在 0.1 伏時向上切換，並在恰好為零時向下切換（取決於反饋的深度）。這將消除不穩定窗口。這個電阻的值可以從幾百千歐到幾兆歐。電阻越低，閾值之間的差異就越大。
還有專門的比較器IC。例如，LM393。在這樣的微電路中，有一個（或多個）高速運算放大器，可以安裝一個內置的分壓器來產生參考電壓。此類比較器與基於通用運算放大器的器件之間的另一個區別是，它們中的許多都需要單極電源。大多數運算放大器需要雙極電壓。微電路類型的選擇是在器件開發過程中進行的。
數字比較器的特點
比較器也用於數字技術，儘管乍一看這聽起來很矛盾。畢竟，只有兩個電壓電平——一和零。比較它們是沒有意義的。但是可以比較兩個二進制數，可以轉換成任意模擬值（包括電壓）。
假設有兩個相同長度的二進製字：
X=X3X2X1X0 並且 Y=Y3是的2是的1是的.
如果所有位按位相等，則認為它們的值相等：
1101=1101 => X=Y。
如果至少有一位不同，則數字不相等。較大的數字由按位比較確定，從最高有效位開始：
- 1101>101 - 這裡X的第一位大於Y的第一位，並且X>Y；
- 1101>101 - 第一位相等，但 X 的第二位更大且 X>Y；
- 111<1110 - Y 的第三位較大，X 的最低有效位的較大值無關緊要，X<Y。
這種比較的實現可以建立在基本元素AND-NOT、OR-NOT的邏輯電路上，但使用成品更容易。例如4063（CMOS）、7485（TTL）、國產K564IP2等系列微電路。它們是 2-8 位比較器，具有相應數量的數據和控制輸入。在大多數情況下，數字比較器有 3 個輸出：
- 更多的;
- 較少的;
- 等於。
與具有二進制比較器的模擬設備不同，輸入相等不是不希望的情況，也不會試圖避免。
這種設備也很容易使用布爾代數函數以編程方式構建。另一種選擇——許多微控制器都有“板載”模擬比較器，帶有單獨的外部輸出，將比較兩個值的現成結果以 0 或 1 的形式輸出到內部電路。這節省了小型計算系統的資源.
電壓比較器用在什麼地方？
比較器的範圍很廣。例如，您可以在其上構建閾值繼電器。為此，您需要一個將任何值轉換為電壓的傳感器。該值可以是：
- 照明水平；
- 噪音水平；
- 容器或水庫中的液位；
- 任何其他值。
電位器可用於設置比較器的觸發電平。通過按鍵的輸出信號被提供給指示器或執行器。
如果增加滯後，則比較器可以用作施密特觸發器。當一個緩慢變化的電壓被施加到輸入，輸出將是 離散信號 有陡峭的戰線。
這兩個元件可以連接起來形成一個雙閾值比較器，或者一個窗口比較器。
在這裡，閾值電壓是為每個比較器單獨設置的——對於直接輸入的較高的比較器，對於反向輸入的較低的比較器。自由輸入組合在一起，它們由測得的電壓供電。輸出根據“安裝或”方案連接。當電壓超過設定的上限或下限時，其中一個比較器在輸出端產生高電平。
多級比較器由多個元件組裝而成，可用作線性電壓指示器，或轉換為電壓的值。對於四個級別，該方案將如下：
在這個電路中，參考電壓被施加到每個元件的輸入端。反相輸入連接在一起，它們接收測量信號。當達到觸發電平時，相應的 LED 會亮起。如果將輻射元件排成一排，就會得到一條光帶，其長度根據外加電壓的高低而變化。
同一電路可用作模數轉換器 (ADC)。它將輸入電壓轉換為相應的二進制代碼。 ADC 中包含的元素越多，位深越大，轉換就越準確。在實踐中，行碼使用不便，使用編碼器將其轉換為熟悉的代碼。編碼器可以建立在邏輯元件上，使用現成的微電路，或者使用帶有適當固件的 ROM。
專業和業餘電路中比較器的範圍是多種多樣的。正確使用這些元素可以解決廣泛的問題。
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