什么是比较器？与运算放大器有什么不同？

你知道比较器吗？可能有人会说，它们和运算放大器的端子数相同，电路符号相同，所以不明白其中的区别。然而，比较器是模拟电路的基础，它用于模拟IC、各种传感器、转换器等。

一、什么是比较器？

比较器有时也称为比较器或比较电路，这是英文单词“compare”的词源。虽然是分立半导体的一种，但一般都是和各种电路一起封装起来作为IC使用的，而且如开头所说，安装在很多模拟电路中。

那么，要比较的设备是电流和电压。比较器由五个端子组成，每个端子的作用是正输入端（同相输入端）、负输入端（反相输入端）、正电源端、负电源端和输出端。

它与运算放大器相同。和运算放大器一样，电压加在同相输入端和反相输入端，但比较器比较这两个端的电位差（外加电压或流过电流），哪个值大谁小。会改变输出电压。

如开头所说，使用与运算放大器相同的电路符号“符号”，电源端常被省略。但是，它是比较器最重要的特性，与运算放大器不同的是，输出是根据两个输入端的值而变化的。如果是运算放大器，输入端基本上是同相电压。换句话说，比较器字面上适合用于比较。因此，比较器用于比较两个数据并查看输入是否为所需值。

二、如何使用比较器

让我们看看比较器的更具体的用法。如上所述，比较器通过比较施加到两个输入端的各自电压来起作用，但首先，使用正输入端或负输入端的电压作为参考。然后，检测与施加在一个端子上的电压的差异，并确定该值是“高于”还是“低于”标准。但是，一般来说，当正极输入端大于负极输入端时，表示“高”，即High。反之，如果正输入端小于负输入端，则表示“低”，即low。

在高电平时，比较器的输出电压尽可能接近于零。在低电平时，输出接近电源电压的值。这允许您比较数据，但它不是比较器的唯一用途。通过将高电平设置为 1，将低电平设置为 0，可以将模拟输入信号检测为数字信号。换句话说，它还充当模拟/数字转换器。

三、比较器规格

接下来，将介绍一下比较器的规格。此特性因产品而异，重要的是要根据您要处理的电子电路确定优先顺序。确保您理解它，以便您可以在购买时在数据表上查看它。

①速度和功耗

通常，比较器速度很快，但速度越快，它们消耗的功率就越多。这不仅限于比较器，高速设备不可避免地具有较差的经济性。需要根据应用程序决定优先考虑哪一个。近些年，一些厂商陆续推出了实现高速、低功耗的比较器，但价格却高于普通产品。

② 输出格式

比较器的输出端子类型大致有两种。一种是开放式收集器格式，另一种是推挽格式。集电极开路类型由晶体管或 FET（场效应晶体管）组成。因此，输出端对应于集电极，电流的方向为一个方向，流入或流出取决于极性。即使在电源电压和负载不同的情况下也能动作，因此对混合电压电路有效。但是，需要外接上拉电阻或下拉电阻。推挽式具有两个晶体管垂直排列的配置。由于有两个晶体管，流入和流出都可以实现电流，不需要上拉电阻或下拉电阻。

③ 噪音的影响

降噪是电子设备的一个重要问题。尤其是在需要高精度加工的当今时代，更是无法避免的。比较器数据表本身并没有很多关于噪声的规范，但是可以通过提供一个迟滞电阻来解决。

Hysteresis在希腊语中的意思是“之后发生的事情”，意思是一个动作的结果受到过去历史的影响。即使输入电压因噪声而略有波动，不带迟滞电阻的比较器也可能引起快速波动。

当施加到两个输入端子的电压差接近零时，这种情况更有可能发生。这种波动称为输出振荡，但通过使用迟滞电阻对其进行控制，可以防止噪声引起的波动，或者准确地说，可以最大限度地减少噪声的影响。带有迟滞电阻的比较器有时称为迟滞比较器。

④ 绝对最大额定值

绝对最大额定值是一个绝对不能超过的值。这是您在购买任何电子元件时一定要检查的项目。请注意不要使用超过绝对最大额定值的产品，因为这不仅会导致设备损坏，还会导致漏电。

您想用比较器检查的绝对最大额定值是电源电压/工作电源电压范围、输入电流、同相输入电压范围（可以同相施加到正/负输入端子的电压），工作温度范围等。

⑤ 输入失调电压

也称为误差电压，它表示在正负输入端分别施加同相电压时，为了使输出电压为零，输入端之间存在多少电压差。理想的比较器表明偏移越小，设备越好，因此该差异为零。

⑥ 输入偏置电流

这是指比较器工作时流入输入端侧或从输入端侧流出的电流。该值越小，器件性能越高，比较器越快，输入偏置电流越大。

四、运放可以代替比较器吗？

正如我多次提到的，比较器与运算放大器有很多相似之处。因此，使用运算放大器作为比较器的场景很多。这是因为运算放大器有时作为具有多个封装的 IC 出售，在这种情况下，无需购买新的比较器。另一个原因是它节省了空间而不是添加比较器。一般来说，运算放大器比专用比较器更通用且更便宜。然而，运算放大器并不是可以取代任何电子电路的。

首先，如果要高速运行，比较器比较合适。运算放大器也比较快，但电路中使用了负反馈。这是比较器和运算放大器之间的巨大区别。比较器没有配备负反馈电路。负反馈是指反馈与输入信号方向相反的信号，结果减去信号本身。这是稳定输出信号的重要功能，但反馈过程不可避免地会减慢它的速度。

此外，如上所述，比较器是一种输出由两个输入端子之间的电位差决定的装置，但一个运算放大器通过向输入端子施加几乎相同的电压来起作用。因此，如果运算放大器的输入端之间存在电压差，内部电路就会饱和，可能难以恢复。同样，这将导致设备速度变慢。这样，运算放大器可能是也可能不是比较器的替代品。

以上就是英锐恩单片机开发工程师分享的“什么是比较器？与运算放大器有什么不同？”。英锐恩专注单片机应用方案设计与开发，提供8位单片机、16位单片机、32位单片机。