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常用電壓比較器的原理與應用
作者：
時(shí)間：2011-07-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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比較器與運放的差別
運放可以做比較器電路，但性能較好的比較器比通用運放的開(kāi)環(huán)增益更高，輸入失調電壓更小，共模輸入電壓范圍更大，壓擺率較高（使比較器響應速度更快）。另外，比較器的輸出級常用集電極開(kāi)路結構，如圖6所示，它外部需要接一個(gè)上拉電阻或者直接驅動(dòng)不同電源電壓的負載，應用上更加靈活。但也有一些比較器為互補輸出，無(wú)需上拉電阻。
這里順便要指出的是，比較器電路本身也有技術(shù)指標要求，如精度、響應速度、傳播延遲時(shí)間、靈敏度等，大部分參數與運放的參數相同。在要求不高時(shí)可采用通用運放來(lái)作比較器電路。如在A(yíng)/D變換器電路中要求采用精密比較器電路。
由于比較器與運放的內部結構基本相同，其大部分參數（電特性參數）與運放的參數項基本一樣（如輸入失調電壓、輸入失調電流、輸入偏置電流等）。
比較器典型應用電路
這里舉兩個(gè)簡(jiǎn)單的比較器電路為例來(lái)說(shuō)明其應用。
1.散熱風(fēng)扇自動(dòng)控制電路
一些大功率器件或模塊在工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生較多熱量使溫度升高，一般采用散熱片并用風(fēng)扇來(lái)冷卻以保證正常工作。這里介紹一種極簡(jiǎn)單的溫度控制電路，如圖7所示。負溫度系數（NTC）熱敏電阻RT粘貼在散熱片上檢測功率器件的溫度（散熱片上的溫度要比器件的溫度略低一些），當5V電壓加在RT及R1電阻上時(shí)，在A(yíng)點(diǎn)有一個(gè)電壓VA。當散熱片上的溫度上升時(shí)，則熱敏電阻RT的阻值下降，使VA上升。RT的溫度特性如圖8所示。它的電阻與溫度變化曲線(xiàn)雖然線(xiàn)性度并不好，但是它是單值函數（即溫度一定時(shí)，其阻值也是一定的單值）。如果我們設定在80℃時(shí)應接通散熱風(fēng)扇，這80℃即設定的閾值溫度TTH，在特性曲線(xiàn)上可找到在80℃時(shí)對應的RT的阻值。R1的阻值是不變的（它安裝在電路板上，在環(huán)境溫度變化不大時(shí)可認為R1值不變），則可以計算出在80℃時(shí)的VA值。
R2與RP組成分壓器，當5V電源電壓是穩定電壓時(shí)（電壓穩定性較好），調節RP可以改變VB的電壓（電位器中心頭的電壓值）。VB值為比較器設定的閾值電壓，稱(chēng)為VTH。
設計時(shí)希望散熱片上的溫度一旦超過(guò)80℃時(shí)接通散熱風(fēng)扇實(shí)現散熱，則VTH的值應等于80℃時(shí)的K值。一旦VA》VTH，則比較器輸出低電平，繼電器K吸合，散熱風(fēng)扇（直流電機）得電工作，使大功率器件降溫。VA、VTH電壓變化及比較器輸出電壓Vout的特性如圖9所示。這里要說(shuō)清楚的是在VA開(kāi)始大于VTH時(shí)，風(fēng)扇工作，但散熱體有較大的熱量，要經(jīng)過(guò)一定時(shí)問(wèn)才能把溫度降到80℃以下。
從圖7可看出，要改變閾值溫度TTH十分方便，只要相應地改變VTH值即可。VTH值增大，TTH增大；反之亦然，調整十分方便。只要RT確定，RT的溫度特性確定，則R1、R2、RP可方便求出（設流過(guò)RT、R1及R2、RP的電流各為0.1～0.5mA）。
2.窗口比較器
窗口比較器常用兩個(gè)比較器組成（雙比較器），它有兩個(gè)閾值電壓VTHH（高閾值電壓）及VTHL（低閾值電壓），與VTHH及VTHL比較的電壓VA輸入兩個(gè)比較器。若VTHL≤VA≤VTHH，Vout輸出高電平；若VA《VTHL，VA》VTHH，則Vout輸出低電平，如圖10所示。圖10是一個(gè)冰箱報警器電路。冰箱正常工作溫度設為0～5℃，（0℃到5℃是一個(gè)“窗口”），在此溫度范圍時(shí)比較器輸出高電平（表示溫度正常）；若冰箱溫度低于0V或高于5℃，則比較器輸出低電平，此低電平信號電壓輸入微控制器（μC）作報警信號。
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