淺談窗口型比較器與非窗口型比較器

大多數設計人員都非常熟悉比較器積體電路的功能。畢竟,“比較”一詞,意如其名。不過,稱為窗口型比較器的專用比較器卻鮮有人知。本文將簡述窗口型比較器,並介紹這類比較器與標準非窗口型比較器的不同之處。

我們先看一下標準型比較器。與運算放大器類似,標準型比較器具有一個反相輸入、一個同相輸入和一個輸出。

圖1︰標準型比較器

運算放大器專用於負反饋,而比較器則專用於開環,其針對速度和最大壓擺動率進行了優化。盡管運放可用做比較器,但是其電流消耗相對於輸出速度的性能並不十分出色,因此需要用標準型比較器。

圖2︰運算放大器

顧名思義,比較器用於比較施加到兩個輸入接腳上的電壓。如果同相輸入電壓高於反相輸入電壓,則輸出為高電位,如圖3所示。如果同相輸入電壓低於反相輸入電壓,則輸出為低電位(假設元件為高電位輸出有效),如圖4所示。

圖3︰同相輸入電壓高於反相輸入電壓

圖4︰同相輸入電壓低於反相輸入電壓

根據比較器的常用方式,通常比較器也會內建參考電壓源。對於具有內建VREF的標準型比較器,此參考電壓既可是專用的(即,在內部連接比較器的反相輸入接腳),也可是非專用的(即,參考電壓可在硬體接腳上提供)。

非專用VREF更為靈活,因為它允許系統設計人員調整參考電壓或將其用於系統中的任何其他位置。

圖5︰專用VREF的比較器

圖6︰ 非專用VREF的比較器

標準型比較器非常適合比較輸入電壓與固定參考電壓,而窗口型比較器則用於確定輸入是否處於預定義範圍之內。圖7給出了窗口型比較器的簡化方塊圖。

圖7︰窗口型比較器

盡管窗口型比較器是典型的單晶片積體電路,但是其功能與兩個帶共用參考電壓的比較器類似。窗口型比較器的兩個輸入分別為低電壓和高電壓門檻值,這兩個門檻值可通過外部電阻設定,如下圖所示。對於高電位有效的輸出比較器,如果VIN介於高低電壓門檻值之間,則輸出將為高電平;如果VIN超出此範圍,則輸出為低電位。窗口型比較器通常用於電池監視和充電、液面感測器、自動測試設備和工業警報。

圖8︰ 使用外部電阻設定電壓門檻值

因此,如果下個設計需要密切監視電壓或電流,並且確保電壓或電流處於預定義範圍內,請考慮使用窗口型比較器,例如MIC841,它專為此類任務所設計。