比较器内部电路图工作原理（比较器工作原理图解）

图3-5 第一级差分放大电路

电阻Re在电路中的作用是：为了保持三极管差分放大电路对零点漂移的抑制作用，进一步确保应外部因素导致电路的失衡。

当温度升高时，三极管的集电极电流也随之增大，从而使得Ie的随之增大，URe电位变大，由于Ui1和Ui2电位是固定值，所以三极管内部的Vbe电压会变小以平衡URe的变化，从而使Ie保持不变。

在实际电路中由于使用了两个三极管组成的达林顿管结构，为使电路正常工作，输入电压应确保大于1.4V，即两倍的Vbe。

3.2.2 第二级差分放大器

（1）电流镜结构

在第二级差分放大器中使用了电流镜结构，电流镜常用来产生偏置电流和有源负载，还被广泛用来实现电流信号的复制或倍乘。

极性互补的电流镜还可以实现差动一单端电流信号的变换。电流镜从受控源的角度来看也可以看做是电流控制电流源器件。

比较器内部电路图工作原理,比较器工作原理图解(9)

图3-6 电流镜结构电路

通过这个电路我们可以简单了解电流镜的工作原理。

三极管Q1的基极与集电极接到一起，那么Q1其实就和一个二极管类似，Uec压降为0.7V，由于Q1与Q2共用一个电源VCC，管子特性一致，Ib1=Ib2，由于Ie≈Ic=βIb，所以Ic1=Ic2，当Q1电流改变时，Q2也随之改变。

这种情况属于理想状态！

实际应用过程中由于管子性能不一致以及Ube电压的变化，放大倍数也会随着变化，该特性称为厄利效应，为解决这种误差影响，保障电流镜输出电流的一致性，可以使用威尔逊电流镜进行优化，改善三极管导通电压的影响。

本文不做扩展，读者可自行查阅相关资料。

（2）电路分析

在这里使用了两个电流镜结构，分别由R1、R2、Q2、Q3以及R2、R4、Q5、Q7所组成。

这电路是不是熟悉又有点陌生。

其实只需要把这个电路倒过来看就可以看出这其实也是一个带电流镜结构的差分放大器。该结构可以对前面的差分信号进行放大，增大总增益，也能够保持输出电流的平衡，公共电阻R2可以取一个较小的值，以提高放大器的带载能力。

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图3-7 第二级差分放大电路

3.2.3 电路仿真

经过对第一级比较器电路的拆解分析，在立创EDA仿真模式中绘制电路，进行模拟验证。

VCC电源使用6V直流源进行供电，2/3VCC电压为4V，在反向输入端用一个4V的直流电压源替代。

当正向输入端连接 6V时，由于正向电压大于反向输入电压，比较器输出为高，根据图中万用表读数为5.945V，符合设计要求；
当正向输入端连接GND接地时，由于0V小于4V，所以比较器输出为低电平，万用表读书为0.529V，符合比较器设计要求。

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图3-8 “阈值”比较器仿真电路

3.3 触发比较器电路3.3.1 电路原理

这一级的比较器电路与上一级第一个差分放大电路类似，前面使用的是NPN三极管，这里选用的PNP三极管。

Q9和Q10，Q12和Q13分别组成达林顿结构，Q9的基极接芯片第二引脚，Q13基极差分输入为固定1/3VCC输入，使用不同类型的三极管电路原因是为了使输入共模电压能够为0。该差分电路为：双端输入，单端输出方式。这种输出方式，只得到了差分放大电路中的Q9和Q10的输出变化量，而Q12和Q13的输出变化量没有利用到，所以这种情况放大器的电压放大倍数为双端输出的一半。

再看输入信号由Q9基极输入，输出信号由Q10集电极输出，属于同一个达林顿管结构，故输出信号与输入信号的相位是相反的。