图3 同相和反相运放电路

接下来，让我们研究如何将比较器用做低频运放。只需使用一个足够低频的低通滤波器来对脉冲链进行滤波，任何占空比可变的数字信号均可被转换为直流电压。要使用比较器来构建运放，我们将使用同样的滤波器求平均功能来生成反馈和输出电压（见图3）。 　　在同相电路中，R1和R2如同在常规运放电路中一样，用于确定增益。C1和R3/C2充当滤波器对比较器输出端的PWM数字信号求均值，并将求得的结果作为反馈的直流电平和电路的线性输出。在反相电路中，R4和R5确定增益，C3和R6/C4充当平均滤波器将数字PWM信号转换为线性电压。注：在反相拓扑结构中，需要R7和R8来产生电路的虚拟地。

最后要讲述的是开关电源电路。产生交变电源电压的一种方法是产生由输出反馈电压门控的PWM开关信号。在该电路中，一个比较器产生斜坡波形，而另一个提供输出电压的反馈信号。图4中的原理图给出了使用两个比较器的实现方案。

在该电路中，比较器U1a是一个脉冲发生器，与前面所述的将传感器输出转换为数字信号的振荡器类似，其工作频率由R4、R5和C1决定。电路中R5的作用是确保C1上的充电电压绝不会低于约1.5V。这一点非常重要，因为U1b通过将U1a的同相输入端拉至约0.7V来控制振荡器的工作，使其停振。（注：振荡器被设计为在关断时将输出拉为低电平，因此此时Q1也将处于截止状态）。

　　           图4 使用两个比较器的升压式开关电源

当振荡器运行时，Q1会定期导通，使得电流流过L1。当Q1截止时，流过L1的电流会使D3正偏，从而给C2充电，继而抬高输出电压。C2上采样得到的输出电压经过分压后与D2上的正向电压作比较。如果输出电压过高，U1b会关断振荡器，C2会向负载放电，从而使输出电压降低。当输出电压跌落到所需电压以下时，U1b的输出就会变成高电平，振荡器重新起振，将重新有电流流向C2。

有了电压比较器，可以实现将R/C/L传感器的输出转换为数字值的电路、逻辑门和放大器，甚至是开关电源，所有这些都能通过分立式元件和比较器构建。

因此，当下次查找单片机时，若看见带有比较器的器件，请停下来思考一下使用比较器能够构建的复杂功能，这可以节省在材料方面的开销。作为混合信号设计人员，能够说明简单电压比较器的强大功能，别人将刮目相看。