踩坑窗口比较器

知识点：窗口比较器

在工程上，我们经常用到窗口比较器，所谓窗口比较器，是指具有高阈值电压VH和低阈值电压VL的双门限比较器，当VL VH或者Vi

图1

要实现窗口比较器的功能，可以采用两种方式来实现：专用的集成比较器芯片，以及通用运放实现。

这次我们主要聊聊用集成比较器芯片我们踩过的两种坑。

1号坑：   用推挽输出的比较器直接“线与”作为输出端。

所谓推挽输出，Q1和Q2每一个时刻只有一个导通，Q1导通，Q2就截至，电流由芯片输出，所谓“推”，Vout输出高电平；Q1截至，Q2导通，电流由外部输入到芯片，所谓“挽”，Vout输出低电平。

一旦两个推挽输出连在一起，如下图所示，当Q1，Q4导通，Q2，Q3截止，导致Vout输出是个介于高电平与低电平之间的一个值，实际输出波形见下图，图中两个比较器“线与”后输出在1.5V左右，这样会导致数字逻辑的混乱，不知道是逻辑1还是逻辑0；   

2号坑：

如果选用TI的LM2903集成比较器，虽然这款芯片是开漏输出，输出端具有“线与”功能，但如果比较器的供电不当也会造成意想不到的问题。

LM2903的供电范围是3V~36V，通常单片机也是3.3V电源，假设我们也给比较器供3.3V，且窗口比较器的高阈值电压VH设为2.8V，低阈值电压VL设为0.5，按理说只要Vin在0.5~2.8V之间，输出都应该是高电平，但是实际上当Vin在2V左右，窗口比较器就有低电平输出，电路图和实际波形如下图所示；

Vin明明是在窗口以内，结果依然有低电平产生，刚以为是信号有毛刺，通过调整低通滤波器的截止频率，以及增大高阈值电压VH到3.3V都不行，后面仔细看数据手册才知道，比较器的输入范围必须小于Vcc-1.5V ，低温情况下要小于Vcc-2V，也就是高阈值电压VH输入的是2.8V，但由于供电是3.3V，那么内部比较就是以Vcc-1.5V作为基准电平，而不是输入的2.8V。所以，这种情况下，当正弦信号在峰值出就会超出了Vcc-1.5V=3.3-1.5=1.8V，就会导致超出窗口，这种情况下最简单解决方法就是提高供电电压，比如用5V供电就能解决这个问题。

坑踩完了，我们总结一下用窗口比较器电路的注意事项：

1） 注意比较器的输出方式，比较器的输出方式有开漏输出和推挽输出，做窗口比较器要选择开漏输出的比较器，而不能用推挽输出的，且开漏输出必须要接上拉电阻；

2） 注意比较器输入信号范围，通常电源供电要大于最大输入信号；

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