数字逻辑中的幅度比较器

简介

幅度比较器，是数字电路中常用的一种元件，用于比较两个电压信号的大小，并输出相应的逻辑高低电平信号。一般用于数字电路中的比较器电路，模拟电路中的比较器则是将比较器的输出连接到一个斜面函数，实现了连续性。

基本原理

单端比较器

单端比较器的输入信号只有一个，输出信号有两种，即高电平和低电平。一般情况下，单端比较器的输入信号是已知的固定值。通过输入、输出的连接方式和输入信号的不同，单端比较器可以实现多种类型的比较效果。

正向比较器

正向比较器是将输入信号与一个固定参考电压进行比较。当输入信号大于参考电压时，输出高电平；反之输出低电平。

if (input_voltage > reference_voltage) {
    output_signal = HIGH;
} else {
    output_signal = LOW;
}

反向比较器

反向比较器是将输入信号与一个固定参考电压相反（比如取负值）进行比较。当输入信号小于参考电压相反值时，输出高电平；反之输出低电平。

if (input_voltage < -reference_voltage) {
    output_signal = HIGH;
} else {
    output_signal = LOW;
}

滞后比较器

滞后比较器能够防止输出信号闪烁，因为它的输出信号是扰动输入电压，而不是精确匹配参考电压。如果输入电压与参考电压非常接近，输出信号将会发生变化（闪烁）。但滞后比较器的输出信号需要超过一定的参考电压阈值才能发生变化。

if (input_voltage > reference_voltage + hysteresis) {
    output_signal = HIGH;
} else if (input_voltage < reference_voltage - hysteresis) {
    output_signal = LOW;
} // 无需改变输出信号

差分比较器

差分比较器的输入信号有两个，分别为正输入信号和负输入信号。输出信号同样有两种，即高电平和低电平。差分比较器可以用来比较两个输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑高低电平信号。

正常工作模式

差分比较器的正常工作模式是将两个输入信号进行差异比较，如果正输入信号大于负输入信号，输出高电平；反之输出低电平。

if (positive_input > negative_input) {
    output_signal = HIGH;
} else {
    output_signal = LOW;
}

突发噪声的抑制

当输入信号发生突发噪声时，差分比较器可能会出现误差。为了防止误差的发生，可以给差分比较器添加滤波电容来实现抑制突发噪声的目的。

if (positive_input > negative_input + hysteresis) {
    output_signal = HIGH;
} else if (positive_input < negative_input - hysteresis) {
    output_signal = LOW;
} // 无需改变输出信号

总结

幅度比较器是数字电路中常用的一种元件，用于比较两个电压信号的大小，并输出相应的逻辑高低电平信号。通过输入、输出的连接方式和输入信号的不同，幅度比较器可以实现多种类型的比较效果。差分比较器是幅度比较器的一种，可以用来比较两个输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑高低电平信号。