电路设计入门-比较器

比较器是一种电子元器件，用于比较两个电压信号的大小，并输出高电平或低电平。当V+ > V-时，Vout输出高电平。当V+ < V-时，Vout输出低电平。

基础电路

上图右边输出为0V，如果比较器正极输入4.5V，右边输出为5V。

上拉电阻

上图左边比较器的内部使用的是开漏输出，可以理解为一个接地开关。如果是NMOS的开关，是由MOS管的漏极输出，所以叫做OD输出。如果是N型栅极管，就是由三极管的集电极输出，所以叫做OC输出。当比较器V+ > V-的时候，比较器的输出直接接地。如果不添加上拉电阻，输出就为0V，所以需要加一个上拉电阻，因为负载一般为一个很大的电阻，所以分压能够获取到5V的电压。

上图右边比较器的内部使用的是推挽输出，可以理解为两个开关，一个开关接电源，一个开关接地。当比较器V+ > V-时，接通电源的开关打开。当比较器V+ < V-时，接地的开关打开。所以不需要上拉电阻。

输入电压范围

比较器的输入电压范围要在比较器的输出范围之内。如果把比较器的-5V输出，改为0V就会问题。因为输入范围为-1V到1V，而输出范围为0V到5V。

颤振问题

上面的电路中比较器的正极接入了一个-10mV到+10mV的高频噪声电压，这会导致比较器的切换高低输出的时候会有电压上下抖动的情况。

解决颤振问题

上图中在没有加入100K和1k电阻组成的反馈电路之前，在比较级转换输出的短时间窗口会出现颤振问题。因为颤振是在0V到5V之间抖动的，加入了反馈电路后，在颤振窗口的期间，输出电压从0V到5V的瞬间，输出的5V电压通过100k、1k电阻和左边电压正极形成一个回路。通过分压原理，比较器的V+会分得：1V + (5V - 1V) / 100 = 1.04V。通过这个额外的反馈电压，能够帮助比较器快速脱离颤振窗口期，从而避免电压颤振。