电压比较器概述
电压比较器(Voltage Comparator)是一种将模拟电压信号与基准电压相比较的电路，其两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1。从功能上看，电压比较器可以视为一个1位模/数转换器(ADC)。当"+"输入端电压高于"-"输入端时，输出高电平；反之则输出低电平。
与运算放大器相比，电压比较器具有以下特点：
开环工作，无负反馈
输出级为集电极开路结构(需外接上拉电阻)
响应速度更快(传播延迟可达纳秒级)
通常内置滞回电路防止输出振荡
电压比较器广泛应用于报警器电路、自动控制、测量技术、V/F变换、A/D转换、电源监测、振荡器及过零检测等领域。
核心类型与特点
1. 单限比较器
单一阈值电压
无滞回特性，抗干扰能力差
简单电压比较(如过电压检测)
2. 迟滞比较器(施密特触发器)
双阈值电压(上升阈值和下降阈值)
具有回差特性，抗干扰能力强
可抑制输入噪声引起的误动作
应用于波形整形、脉冲幅度鉴别
3. 窗口比较器
双阈值检测(上限和下限)
判断输入是否处于特定电压范围
用于电压范围监测和报警
典型应用电路
1. 过热检测保护电路
使用LM339比较器，反相端接固定参考电压(由R1、R2分压设定)，同相端接热敏电阻电压。当温度超过设定值时，比较器翻转输出低电平，触发保护动作。
2. 电网过电压检测
比较器同相端接电网电压分压，反相端接参考电压(如2.8V)。当电网电压超过242V时，比较器输出变化，通过正反馈电路锁定状态。
3. 波形变换电路
将正弦波转换为同频率方波，利用比较器的阈值比较特性实现波形整形。
4. 过零检测电路
参考电压设为0V，检测交流信号过零点，用于同步控制。
主流型号与参数对比
| 型号 | 类型 | 电源电压 | 传播延迟 | 特点 | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|---|
| LM339 | 四路 | 2-36V | 1.3μs | 开漏输出，工业级 | 通用比较 |
| LM393 | 双路 | 2-36V | 1.3μs | 低功耗 | 电池设备 |
| LM311 | 单路 | 5-30V | 200ns | 可调响应 | 高速应用 |
| TLV3011 | 单路 | 1.8-5.5V | 360ns | 微功耗(<1μA) | 传感器 |
| RS8920 | 单路 | 2.8-36V | 55ns | 高速，低失调 | 精密检测 |
