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单片机开发运算放大器电压比较器电路
我们将讨论使用运算放大器将一个信号的幅度与另一个信号的幅度或参考电压进行比较的电路。这些模拟比较器电路可以产生与数字组件兼容的输出信号。
运算放大器是具有差分输入级的高增益放大器。但是，大多数运算放大器电路不具有高增益，并且不执行差分放大。相反，我们使用负反馈将高增益差分放大器转换为高性能且用户友好的电路，该电路可放大各个接地参考信号。
基本比较器
电压比较器是在原始高增益差分输入配置中使用该器件的唯一常见运算放大器应用。电压比较器的目的是产生一个输出信号，该信号对应于运算放大器输入端电压之间的大于或小于关系。
如果将比较器的输出视为数字信号，则可以说当非反相输入端的电压高于反相输入端的电压时，比较器产生逻辑高电平，而当非反相输入端的电压高于反相输入端时，逻辑低电平。 -反相输入电压低于反相输入电压。
比较器的工作是运算放大器极高增益的自然结果。如下图所示，将全增益（A OL）应用于同相输入端电压和反相输入端电压之间的差。
因此，即使很小的正V DIFF也会导致运算放大器的输出在正电源电压或附近达到饱和，甚至很小的负V DIFF也会使输出饱和在负电源电压或附近。如果负电源连接到接地，比较器产生逻辑低（≈0V）和逻辑高之间变化的数字信号（≈V CC，这可能是3.3伏或5伏）。
尽管可以将运算放大器用作比较器，但重要的是要了解典型的运算放大器并未针对此类功能进行优化-开环，轨到轨饱和与基于负反馈的信号放大有很大不同。如果要提高比较器电路的性能，可以使用专门作为比较器出售的放大器IC。
具有参考电压的比较器
常见的比较器应用程序正在产生输出信号，该信号指示输入信号是高于还是低于指定的阈值电压。例如，当电源电压降至3 V以下时，您可能想手动停用电路板上的组件之一。
这些类型的比较器任务是通过生成参考电压并将该电压用作比较器的输入之一来完成的。如果您需要非常精确的阈值，则可以使用参考电压IC，但是在许多情况下，电阻分压器就足够了
在此示例中，电阻器用于创建等于V CC / 2的参考电压。
磁滞比较器
到目前为止讨论的开环比较器拓扑有一个严重的局限性：当V DIFF接近0 V时，噪声将导致运算放大器产生虚假的输出转换。
当比较器只有一个阈值时，噪声（由绿色迹线中的低幅度波动表示）会导致杂散的输出转换（如红色迹线所示）。
例如，假设每次周期性的传感器信号超过阈值电压时，微控制器都需要执行一段代码。我们将使用一个比较器来生成一个信号，该信号启动该代码块的执行。
但是，当传感器信号接近阈值时，小幅度的高频变化会导致信号快速移动到阈值之上和之下。这导致VDIFF在负值和正值之间变化，进而导致多个输出转换。这些过渡是不理想的，因为它们表示噪声行为，而不是“真实”输入信号的行为。
通过将滞后现象纳入比较器电路，可以解决杂散输出过渡问题。术语“磁滞”是指对负到正转换和正到负转换使用不同阈值的技术。这将产生一个滞后带，其在V DIFF =
0 V之上和之下延伸。
如下图所示，我们可以通过合并正反馈来创建不同的负到正阈值和正到负阈值。
该图说明了一种将滞后现象引入比较器电路的方法。