在設計電子電路時，經常需要比較兩個電壓的電平。為此，使用了比較器之類的設備。節點的名稱可以追溯到拉丁語比較，或者更確切地說是英語進行比較。
什麼是電壓比較器
一般來說，比較器是一種設備，具有兩個用於比較值（電壓）的輸入和一個用於比較結果的輸出。比較器有兩個輸入用於饋送比較參數 - 直接和反向。如果直接輸入的電壓超過反向輸入的電壓，則輸出設置為邏輯 1，反之則設置為零。如果反相輸入和直接輸入之間的正差等於 1，而在相反情況下為零，則比較器稱為反相比較器。
比較器工作原理
使用構建比較器很方便 運算放大器 （運算放大器）。為此，直接使用其屬性：
- 放大直接和反相輸入之間的信號差；
- 無限（實際上 - 從 10000 或更高）增益。
DT作為比較器的工作可以考慮如下電路：
假設有一個增益為 10000 的 DT，電源電壓是雙極性的，+ 5 V 和負 5 V。 分隔線 在反相輸入端設置為正好 0 伏的參考電平，在直接輸入端從電位計滑塊獲取負 5 伏。運算放大器應該將差值放大10000倍，理論上輸出應該有一個負50000伏的電壓。但是運算放大器無法獲得這樣的電壓，因此它會產生最大可能的電源電壓，即負 5 伏。
如果你開始提高直接輸入的電壓，運放會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 0.0005V 時，它將成功。隨著正輸入端輸入電壓的進一步增加，輸出電壓將上升到零或更高，在 +0.0005 伏時將等於 +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 伏到 +0.0005 伏）時，輸出電壓將從負 5 伏跳到 +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，比較器輸出端就會設置為零。如果更高，它是一個。
感興趣的是從負 0.0005 伏到 + 0.0005 伏的輸入電平差部分。理論上，它會從負電源電壓平穩上升到正電源電壓。實際上，這個範圍很窄，並且由於噪聲、干擾、電源電壓不穩定等原因，當輸入端的電壓大致相等時，比較器在兩個方向上都會出現混亂的觸發。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，會導致執行器動作正常（繼電器咔嗒聲、閥門砰砰聲等），這可能導致其機械故障或過熱。
為了避免這種情況，通過打開虛線所示的電阻器來創建淺正反饋。當電壓相對於參考電壓上升和下降時，通過移動開關閾值會產生少量滯後。例如，比較器向上將在 0.1 伏電壓下切換，而在零電壓下切換（取決於反饋的深度）。這將消除不穩定窗口。該電阻器的額定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。
還提供專門的比較器芯片。例如LM393。這些芯片有一個（或多個）快速運算放大器，並且可能有一個內置的分壓器來產生參考電壓。這些比較器和基於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端電源。大多數遮光器需要雙極電壓。芯片類型的選擇由器件的設計決定。
數字比較器的特點
比較器也用於數字技術，儘管乍一看聽起來很矛盾。畢竟，只有兩個電壓電平——一和零。比較它們是沒有意義的。但是您可以比較兩個二進制數，也可以將任何模擬值（包括電壓）轉換成二進制數。
假設有兩個比特長度相等的二進製字：
X=X3X2X1X0 並且 Y=Y3是2是1是.
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。較大的數字是通過逐位比較確定的，從最高位開始：
- 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 的第三位更大，X 的低位中的值越大，X 無關緊要<>
這種比較的實現可以建立在 I-NE、OR-NE 基本元件邏輯電路上，但使用現成的產品更容易。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輸入和控制輸入。大多數情況下，數字比較器的輸出為 3：
- 更多的;
- 少於;
- 平等的。
與模擬設備不同，二進制比較器中的輸入相等並不是一種不良情況，它們也不會試圖避免這種情況。
使用布爾代數函數可以輕鬆構建此類設備。或者，許多微控制器具有帶有單獨外部引腳的板載模擬比較器，這為內部電路提供了將兩個值比較為 0 或 1 的現成結果。這節省了小型計算機系統的資源。
使用電壓比較器的地方
比較器的應用範圍很廣。例如，它可用於構建閾值繼電器。這需要一個將任何值轉換為電壓的傳感器。這樣的值可以是：
- 照明水平；
- 噪音水平；
- 容器或罐中的液位；
- 任何其他值。
電位器可用於設置比較器的響應電平。輸出信號通過指示器或執行器的按鍵給出。
如果滯後增加，比較器可以用作施密特觸發器。當一個緩慢變化的電壓施加到輸入端時，輸出端為 離散信號 有陡峭的邊緣。
這兩個元件可以連接在一個雙閾值比較器或窗口比較器中。
在這裡，閾值電壓是為每個比較器單獨設置的——對於直接輸入上的上限電壓，對於反向輸入上的下限電壓。自由輸入被組合起來，測量的電壓被施加到它們。輸出根據“安裝或”電路連接。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提供高電平。
多級比較器由幾個元件組裝而成，可用作線性電壓指示器，或轉換為電壓的值。對於四個級別，電路將如下所示：
在這個電路中，每個元件都有一個不同的參考電壓施加到其輸入端。反相輸入連接在一起，待測量的信號來自它們。當達到觸發電平時，相應的 LED 亮起。如果發光元件排成一排，你會得到一個燈條，燈條的長度根據所施加電壓的水平而變化。
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，數字容量越高，轉換越準確。實際使用中，行碼使用不便，需要藉助編碼器轉換成常用碼。編碼器可以建立在邏輯元件上，使用現成的微電路或使用帶有適當固件的 ROM。
比較器在專業和業餘電路中的應用範圍很廣。這些元素的有效應用可以解決廣泛的任務。
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