傳統(tǒng)的數(shù)字比較器IC是機(jī)械杠桿刻度的電子模擬物。與機(jī)械對(duì)應(yīng)物一樣，它們比較兩個(gè)邏輯信號(hào)并產(chǎn)生指示輸入關(guān)系的輸出(通常是電壓電平)，即 A > B、A < B，在某些情況下，A = B。

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　　盡管這些簡(jiǎn)單的比較器很有用，但它們也存在一些問(wèn)題，包括：

　　為了獲得比較的視覺(jué)指示，比較器的輸出必須連接到驅(qū)動(dòng)LED的晶體管。

　　如果比較器用于監(jiān)視兩個(gè)電源電壓的存在，則當(dāng)兩個(gè)輸入電壓源都關(guān)閉時(shí)，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤情況。在這種情況下，數(shù)字比較器將指示誤導(dǎo)性的“正?！睜顟B(tài)，即A = B，即使兩個(gè)電源都不起作用。

　　本DI中介紹的比較器解決了這些問(wèn)題，并增加了一些其他有用的功能。它基于分立元件，使您能夠用最少的電子元件實(shí)現(xiàn)最大的結(jié)果。此外，該解決方案還提供先前可用的比較狀態(tài)(A > B;A < B 和 A = B)，它還指示當(dāng) A = B = 0 和 A = B = 1 時(shí)輸入的狀態(tài)。

　　在詳細(xì)介紹之前，讓我們回顧一下模擬比較器和數(shù)字比較器之間的一些差異。

　　模擬比較器 通常具有可配置的開(kāi)關(guān)閾值。如果輸入信號(hào)超過(guò)此閾值，比較器輸出信號(hào)將輸出電平從邏輯電平切換為邏輯零，反之亦然。

　　數(shù)字比較器 允許您比較輸入 A 和 B 的邏輯信號(hào)電平比率。這些設(shè)備可以指示：A = B;A > B;一< 乙。

　　圖2-4顯示了簡(jiǎn)單的通用比較器的原理圖，這些比較器使用多個(gè)LED(LED1至LED3)來(lái)指示輸入A和B電平之間的關(guān)系，如下所示：

　　等效的國(guó)家方案可以在 圖1.

　　圖1 基本改進(jìn)的比較器等效方案。

　　電路1：使用BJT實(shí)現(xiàn)的比較器

　　中所示的比較器 圖2 由雙極晶體管 VT1、VT2 和前面提到的三個(gè)狀態(tài)指示燈 LED 組成。

　　圖2 帶雙極晶體管的比較器。

　　電路功能如下：

　　如果輸入A和B沒(méi)有邏輯電平信號(hào)，則晶體管閉合(關(guān)斷)，導(dǎo)致流過(guò)LED3的電流流過(guò)電阻R1、R3和R2、R4。此 LED 指示狀態(tài) A = B = 0。

　　如果將單元級(jí)邏輯“1”信號(hào)施加到輸入 A，而將邏輯零施加到輸入 B，則 VT1 晶體管打開(kāi)(打開(kāi))，使 LED1 亮起，表示 A > B。

　　如果將單元級(jí)邏輯“1”信號(hào)施加到輸入 B，并將邏輯零施加到輸入 A，則 VT2 晶體管打開(kāi)，LED2 亮起，指示條件 A < B。

　　如果將單元級(jí)邏輯“1”信號(hào)同時(shí)施加到輸入 A 和 B，則晶體管 VT1 和 VT2 都將斷開(kāi)，因此兩個(gè) LED 都不會(huì)亮起，指示條件 A = B = 1。

　　圖2所示比較器的開(kāi)關(guān)閾值約為3 V。該電路有一個(gè)有趣的特性，因?yàn)長(zhǎng)ED的開(kāi)關(guān)不是瞬時(shí)的，而是其亮度的逐漸變化。這一特性使得這種類(lèi)型的比較器便于用于監(jiān)測(cè)立體聲音頻信號(hào)的電平。它還可以連接到立體聲放大器的輸出，并用于驅(qū)動(dòng)多色LED，為音樂(lè)作品增添視覺(jué)效果。

　　電路2：使用FET實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)比較器

　　場(chǎng)效應(yīng)晶體管的數(shù)字比較器如 圖3 還具有 3 V 的開(kāi)關(guān)閾值，可用于邏輯電平為 3 至 15 V 甚至更高的 TTL 或 CMOS 數(shù)字器件。

　　如有必要，圖2和圖3中的比較器開(kāi)關(guān)閾值可以通過(guò)改變輸入電阻分壓器(即R5和R6、R7和R8)的值來(lái)調(diào)整。

　　圖3 帶雙極晶體管的比較器。

　　電路3：具有可調(diào)閾值的改進(jìn)型比較器

　　數(shù)字比較器如 圖4 基于 A1 LM393 比較器芯片，具有可調(diào)閾值，可使用電位計(jì) R3 在 0 至 20 V 之間平滑變化。

　　圖4 基于 A1 LM393 比較器芯片的數(shù)字比較。

　　結(jié)論和應(yīng)用

　　圖2-4所示的數(shù)字比較器可以完全解決監(jiān)視兩個(gè)電源電壓的問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兲峁┝巳鄙倌膫€(gè)電壓的正指示。所有這些比較器的電源電壓并不重要，幾乎總是可以使用應(yīng)用的現(xiàn)有電源;前提是它是5V或更高。

　　這些改進(jìn)的比較器電路消除了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的“盲點(diǎn)”，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)法區(qū)分兩個(gè)輸入是否為“1”或“0”。本DI中描述的所有三種設(shè)計(jì)還具有內(nèi)置LED驅(qū)動(dòng)功能。

　　這種類(lèi)型的電路還可以適用于監(jiān)控電源以外的其他一些有趣的應(yīng)用，包括：

　　一種雙通道邏輯測(cè)試儀，可讓您直觀地監(jiān)控被監(jiān)控或維修的數(shù)字設(shè)備兩個(gè)點(diǎn)的邏輯電平的存在和電平。

　　使用光電對(duì)作為L(zhǎng)ED時(shí)用于電隔離數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娐?，包括具有開(kāi)放光通道的LED對(duì)。

　　一種安全聯(lián)鎖裝置，在兩個(gè)(或更多)傳感器指示正確配置之前，不允許激活機(jī)制。

　　可變閾值比較器(電路3)可以修改為溫度、電壓或其他變量的簡(jiǎn)單模擬報(bào)警。