概念

比较器有两个模拟电压输入端U_IN和U_IN-，数字状态输出端U_OUT，输出端只有两种状态来表示两个输入端电位之间的关系：
U_H代表高电平，U_L具体的电位值取决于系统的定义。在常见的数字系统中，3.3V代表高电平，0V代表低电平；还有12V/5V代表高电平，0V代表低电平。
高低电平的本质:能明显区分的电位。
实现比较器的方法：
- 专用比较器
- 运输实现比较器(不推荐)

用运放实现比较器

用运放实现比较器，局限性大，一般不推荐，在要求低的情况下，运放可作为比较器。

简单的运放比较器

作比较器应用时，一般都是将一个输入端接成固定电位，称为基准，用U_REF表示用另一个输入端连接被测电位u_I，用于测量被测电位与基准之间的关系。

图为理想运输与输入输出的关系。图中只有两种输出状态：U_H和U_L。

运放实现的比较器开环增益极高(不在负反馈下工作):
- 当输入电压大于基准电压时，两者的差乘以开环增益，一般超过正电源电压，实际输出为正电源电压（轨道对轨输出）。
- 当输入电压小于基准电压时，两者的差（负值）乘以开环增益，一般低于负电源电压，实际输出为负电源电压。
实际比较器
曲线中的红色虚线区域是比较器的不敏感区域。当输入电压非常接近基准电压时，输出是一个不确定值。由理想运输组成的比较器为0.
这里有一个思考问题:不敏感区越小越好，或者比较器越敏感越好？

关于比较器的灵敏度

对于一个过于敏感的比较器，往往会给系统带来麻烦。因为日常生活中的输入信号不是理想的信号，而是包含噪声信号。
展开图中的蓝色区域，可以发现：对于一个非常敏感的比较器，噪声信号波动，往往低于某一点的基准点，从而使比较器翻转。这形成了许多小时脉冲。这通常是不准确的。
例如，生活中的一些地方受到人员的限制。红外发生器和接收器安装在进出口。一旦有人经过，就会产生脉冲，但对比较器判断的信号受到干扰。如果一个人显然进去了，但右图显示有7个脉冲，判断有7个人进去是不准确的。我们可以通过软件编程来判断脉冲的时间，不可能在太小的时间内进入一个人，从而消除干扰信号；也可以过模拟电路阶段的滞后比较来消除。
若将基准电压从单个变为两个？只有一个基准电压，称为单门限比器；

迟滞比较器

如图所示：两条黄线表示两个基准电压。可以看出，右侧黄线范围内的噪声信号已被过滤掉。虽然仍有噪声干扰，但明显优于单门限制。两个基准电压越接近，效果越接近单门限制。
原理：
- 当输入电压足够负时，负输入端电压总是小于正输入端，因此输出必须是正电源电压 V_CC(近似)此时正输入端作为比较基准kV_CC： k = R 1 R 1 R 2 k=\frac{R_1}{R_1 R_2} k=R1 R2R1
- 随着输入电压逐渐增大，工作点沿着红色线一直向右移动，到达B点，输入电压大于kV_CC，此时运放的正输入端电压小于负输入端电压，输出变为-V_EE，即从B点处红色跌落。此时，比较基准立即改变：由原先的kV_CC变为-kV_EE。这就表示：此时就算输入电压发生轻微的逆向翻转，比较器也不翻转。
- 图中：假设从A开始，到B点翻转，到C点，红色线一直向右，然后以绿色线回转到达kV_CC处，比较器不翻转，沿着绿色线一直到D点，才回到A点（重新回到高电平）。
拓展：
- 这个比较器的输出状态，不仅仅与输入状态相关，还与当前的输出状态有关，使得输入输出伏安特性曲线，呈现出类似迟滞回线的形态，因此称为迟滞比较器。
- 迟滞比较器看起来比较迟钝，但是带来的好处是：只有明确的、强有力的输入，才能引起输出改变，而一旦改变，想要恢复，也得特别厉害的反向动作。

多种形态的迟滞比较器

前面提到的只是迟滞比较器的一种，它的伏安特性曲线是顺时针旋转的，且它的两个阈值电压是基于0V对称的。
当接入一个基准电压U_REF这就是更为常用的比较器。
分析：
- 假设运放输出高电平为U_OH（对理想运放来说，此值为V_CC），输出低电平为U_OL，那么对输入信号，电路有两个比较翻转点，较大的一个称为U_R+，较小的称为U_R-。
- 设正反馈系数为k，k值越接近于1，说明反馈越强烈，迟滞窗口越宽： k = R 1 R 1 + R 2 k=\frac{R_1}{R_1+R_2} k=R1+R2R1
- 当输出为高电平时，翻转点为： U R + = U O H k + U R E F ( 1 − k ) U_{R+}=U_{OH}k+U_{REF}(1-k) UR+=UOHk+UREF(1−k)
- 当输出为低电平时，翻转点为： U R − = U O L k + U R E F ( 1 − k ) U_{R-}=U_{OL}k+U_{REF}(1-k) UR−=UOLk+UREF(1−k)
- 如果U_OH=-U_OL，即输出对称，可得到： U R + = ( 1 − k ) U R E F + 0.5 U W D U_{R+}=(1-k)U_{REF}+0.5U_{WD} UR+=(1−k)UREF+0.5UWD U R − = ( 1 − k ) U R E F − 0.5 U W D U_{R-}=(1-k)U_{REF}-0.5U_{WD} UR−=(1−k)UREF−0.5UWD
- 其中，U_WD代表两个比较阈值之间的电压宽度，或者叫窗口电压。 U W D = U R E F + − U R E F − = ( V C C + V E E R 1 R 1 + R 2 ) U_{WD}=U_{REF+}-U_{REF-}=(V_{CC}+V_{EE}\frac{R_1}{R_1+R_2}) UWD=UREF+−UREF−=(VCC+VEER1+R2R1)
拓展：
- 合理的选择电路结构，选择电阻值，可以做出符合设计要求的迟滞比较器：可改变顺逆结构，可以改变中心阈值，可以改变阈值窗口电压。
叠加原理分析