電壓比較器是對輸入信號進行限幅和比較的電路，在測量和控制中有廣泛的應(yīng)用。利用集成運放工作在非線性區(qū)的特性，可以構(gòu)成多種電壓比較電路。
圖1是一種最簡單的單限電壓比較器，其同相輸入端接地即參考電壓為零。圖中運放處于開環(huán)狀態(tài)（沒有反饋），由于集成運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，即使輸入端有一個非常小的差值信號，也會使輸出達到飽和值，因此集成運放工作在非線性區(qū)。集成運放工作在非線性區(qū)時，輸出電壓uo只有高電平、低電平兩種可能。當(dāng)輸入信號ui>0,則uo= ﹣uom；當(dāng)輸入信號ui<0,則uo= + uom。輸入信號每次經(jīng)過零點時輸出都要跳變，因而稱為過零比較器。
(a)過零比較器
(b)電壓傳輸特性
圖1 過零比較器及其電壓傳輸特性
若電壓比較器的參考電壓不為零，而是某一數(shù)值uref，則構(gòu)成圖2所示的一般單限電壓比較器。若將參考電壓接在反相輸入端，輸入信號接在同相輸入端，則當(dāng)輸入信號ui> uref，則uo= + uom；ui< uref，則uo= -uom。需要指出的是，電壓比較器中，使輸出電壓uo從高電平躍變?yōu)榈碗娖剑ɑ蛘邚牡碗娖杰S變?yōu)楦唠娖剑┑妮斎腚妷悍Q為閥值電壓，或轉(zhuǎn)折電壓，記作ut。求閥值電壓方法：分析計算up和un，然后使up=un，這時所對應(yīng)的ui=ut就是。例如，圖2（a）所示電路的閥值電壓即為ut= uref 。這種電壓比較器的特點是，輸入信號每次經(jīng)過參考電壓uref時輸出要跳變，也稱為一般單限電壓比較器。
(a)一般單限電壓比較器
(b)電壓傳輸特性
圖2 一般單限電壓比較器及其電壓傳輸特性
實際應(yīng)用中，為了限定運放輸出電壓的幅值，以便與輸出端所接負載電平相配合，一般的電壓比較器的輸出端接入雙向穩(wěn)壓管dz進行雙向限幅，如圖3（a）所示。r是限幅電阻，當(dāng)輸入信號ui> uref，則uo=+uz；當(dāng)輸入信號ui< uref，，則uo=-uz，電壓傳輸特性如圖3（b）所示。
(a)具有輸出限幅功能的電壓比較器
(b)電壓傳輸特性
圖3 具有輸出限幅功能的電壓比較器及其電壓傳輸特性