单限和迟滞及双限电压比较器电路的详分析

单限比较器

图1（a）给出了一个基本单限比较器，输入信号Uin，即待比较电压，它加到同相输入端，在反向输入端接到一个参考电压（门限电平）Ur。当输入电压Uin＞Ur时，输出为高电平UOH。图1（b）为其传输特性。

图1：单限比较器

图2为某仪器中过热检测保护电路。它用单电源供电，1/4LM339的反相输入端加一个固定的参考电压，它的值取决于R1与R2。

Ur＝R2/(R1＋R2)×UCC

同相端的电压就等于热敏元件Rt的电压降。当机内温度为设定值以下时，"﹢"端电压大于"﹣"端电压，Uo为高电位。当温度上升为设定值以上时，"﹣"端电压大于"﹢"端，比较器反转，Uo输出为零电位，是电路保护动作。调节R1的值可以改变门限电压，既设定温度值的大小。

图2：某仪器过热检测保护电路

迟滞比较器

迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。前面介绍的单限比较器，如果输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰，则输出电压就会产生相应的抖动（起伏）。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。

图3（a）给出了一个迟滞比较器，人们所熟悉的“史密特”电路即是有迟滞的比较器。图3（b）为迟滞比较器的传输特性。

图3：迟滞比较器

不难看出，当输出状态一旦转换后，只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值，输出电压的值就将是稳定的。但随之而来的是分辨率降低。因为对迟滞比较器来说，它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。

迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度，这是它的一个优点。除此之外，由于迟滞比较器加的正反馈很强，远比电路中的寄生耦合强得多，故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。

如果需要将一个跳变电压固定在某一个参考电压值上，可在正反馈电路中接入一个非线性元件，如晶体二极管，利用二极管的单向导电性，便可实现上述要求。图4为其原理图。

图4：原理图

图5为某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分。电网电压正常时，1/4LM339的U4<2.8V，U5=2.8V，输出开路，过电压保护电路不工作，作为正反馈的射极跟随器BG1是导通的。

当电网电压大于242V时，U4>2.8V，比较器翻转，输出为0V，BG1截止，U5的电压就完全决定于R1与R2的分压值，为2.7V，促使U4更大于U5，这就使翻转后的状态极为稳定，避免了过压点附近由于电网电压很小的波动而引起的不稳定现象。

由于制造了一定的回差（迟滞），在过电压保护后，电网电压要降到242-5=237V时，U4

图5：某电磁炉电网过电压检测电路

双限比较器（窗口比较器）

图6（a）电路由两个LM339组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时（UR1UR2或Uin

图6：双限比较器