如何扭转电压比较器不被重视的问题

　　图2中，右边的电路用于实现逻辑“异或”功能。如果A或B中有一个为低电平，那么反相输入端将被钳位在0.7V，若另一个输入为高电平，就会产生高电平输出。如果A和B均为高电平，那么同相输入端的电压将保持为略低于VDD，而反相输入端被拉至VDD——导致输出低电平。（注：对于任何逻辑电路，选定的电阻值应足够大以使所有电流处于1～10mA范围内，这样比较器的输出驱动电路才能容易地驱动逻辑）。

　　图3 同相和反相运放电路

　　接下来，让我们研究如何将比较器用做低频运放。只需使用一个足够低频的低通滤波器来对脉冲链进行滤波，任何占空比可变的数字信号均可被转换为直流电压。要使用比较器来构建运放，我临安电感厂们将使用同样的滤波器求平均功能来生成反馈和输出电压（见图3）。 　　在同相电路中，R1和R2如同在常规运放电路中一样，用于确定增益。C1和R3/C2充当滤波器对比较器输出端的PWM数字信号求均值，并将求得的结果作为反馈的直流电平和电路的线性输出。在反相电路中，R4和R5确定增益，C3和R6/C4充当平均滤波器将数字PWM信号转换为线性电压。注：在反相拓扑结构中，需要R7和R8来产生电路的虚拟地。

　　最后要讲述的是开关电源电路。产生交变电源电压的一种方法是产生由输出反馈电压门控的PWM开关信号。在该电路中，一个比较器产生斜坡波形，而另一个提供输出电压的反馈信号。图4中的原理图给出了使用两个比较器的实现方案。

　　在该电路中，比较器U1a是一个脉冲发生器，与前面所述的将传感器输出转换为数字信号的振荡器类似，其工作频率由R4、R5和C1决定。电路中R5的作用是确保C1上的充电电压绝不会低于约1.5V。这一点非常重要，因为U1b通过将U1a的同相输入端拉至约0.7V来控制振荡器的工作，使其停振。（注：振荡器被设计为在关断时将输出拉为低电平，因此此时Q1也将处于截止状态）。

　　图4 使用两个比较器的升压式开关电源

　　当振荡器运行时，Q1会定期导通，使得电流流过L1。当Q1截止时，流过L1的电流会使D3正偏，从而给C2充电，继而抬高输出电压。C2上采样得到的输出电压经过分压后与D2上的正向电压作比较。如果输出电压过高，U1b会关断振荡器，C2会向负载放电，从而使输出电压降低。当输出电压跌落到所需电压以下时，U1b的输出就会变成高电平，振荡器重新起振，将重新有电流流向C2。

　　有了电压比较器，可以实现将R/C/L传感器的输出转换为数字值的电路、逻辑门和放大器，甚至是开关电源，所有这些都能通过分立式元件和比较器构建。

　　因此，当下次查找单片机时，若看见带有比较器的器件，请停下来思考一下使用比较器能够构建的复杂功能，这可以节省在材料方面的开销。作为混合信号设计人员，能够说明简单电压比较器的强大功能，别人将刮目相看。

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