典型窗口比较器电路图大全（六款典型窗口比较器电路设计原理图详解）

窗口比较器，又称为双限比较器，具有两个门限电平，可以检测输入模拟信号的电平是否处在给定的两个门限电平之间。在元件选择与分类，或对生产现场进行监视与控制时，窗口比较器是很有用的。

图为一典型的窗口比较器电路，电路由两个集成运放组成，输入电压ui分别接到运放Al的同相输入端和A2的反相输入端，参考电压UH和UL分别加在Al的反相输入端和A2的同相输入端。两个集成运放的输出端各通过一个二极管后并联在一起，成为窗口比较器的输出端。

典型窗口比较器电路图设计（一）

单限电压比较器和滞回电压比较器在输入电压ui单一方向变化时，输出电压uo只跃变一次。因此只能检测出ui与一个参考电压值的大小关系。如果要判断ui是否在两个给定的电压之间，就要采用窗口比较器。图1（a）是一种窗口比较器，外加参考电压URH》URL，R1、R2和稳压管DZ构成限幅电路。

图1  窗口比较器及其电压传输特性

当输入电压ui》URH时，uo1=+UOM，uo2=﹣UOM，因而二级管D1导通、D2截止，所以电路的输出电压uo=UZ。

当输入电压ui《URL时uo1=﹣UOM，uo2=+UOM，因而二级管D1截止、D2导通，所以电路的输出电压uo=UZ。

当输入电压URL《ui《URH时，uo1=﹣UOM，uo2=﹣UOM，因而二级管D1和D2都截止，所以电路的输出电压uo=0。

窗口比较器的电压传输特性如图1（b）所示。

通过以上3种电压比较器的分析，可得出以下结论。

①在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区，输出电压只有高电平和低电平两种可能的情况。

②一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系。

③电压传输特性的3个要素是输出电压的高电平、低电平，阀值电压和输出电压的跃变方向。输出电压的高电平、低电平决定于限幅电路；阀值电压是使输出电压uo从高电平跃变为低电平或者从低电平跃变为高电平的某一输入电压；ui等于阀值电压时输出电压的跃变方向决定于同相输入端和反相输入端的相对大小关系。

典型窗口比较器电路图设计（二）

典型的窗口比较器电路

如图为典型的窗口比较器电路图。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压，另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。