窗口电压比较器电路原理图

错误的窗口电压比较器

窗口电压比较器是一种比较好玩儿有趣儿的电路。窗口电压比较器还有一个名字叫做双限比较器。电路结构中会有两个电压门槛值。可以检测某个电压是不是在这两个门槛值内。比如，上限门槛值是10V，下限门槛值为3V,则当被检测电压为大于3V小于10V的任意一个电压时，电路会有反应。其他的电压值则不会有反应。这种电路可以用来分辨一些特定信号，也可以判定电源类的电压是否在规定范围内。应用范围还是可以的。

有很多自学电路的朋友少不了会到网上寻找一些小的电路来学习或者是自制。但是网上真的是良莠不齐。就像我前几天看到的这么一个电路，也就是文章开头这个电路了。稍微分析了一下，发现电路上有比较大的缺陷，或者是直接就是错误的，是对新手们的不负责。所以以后我也会选择一些错误的电路来进行分析，(公众号：电路一点通)希望可以对大家有一定的帮助。

现在我们来单纯的分析下这个电路所能实现的功能，首先呢，交代一下电路中各个元器件的作用。LM324是集成四运放电路。在这个电路中有些浪费，不知道怎么回事，很多电路设计人员都喜欢用324的一半，另外一半闲着。R1、R2、R3组成一个两分压电路，为LM324提供了两个基准门槛值，图中提供的参数是上限3V，下限2V。R4是Q1三极管的基极限流电阻。Q1可以用9013的NPN三极管。D1是发光二极管，可代换元件是很多的。R5是发光管的限流电阻。

好了，元器件作用交代完毕，接下来就是根据电路结构来分析电路作用了。在这个电路中，我们假设当前被检测电压为0V，则A1运放正相输入端大于反相输入端，此时，A1运放会输出高电(píng)。而A2运放也是正端大于负端，运放同样会输出高电(píng)。两个运放输出的高电(píng)都通过R4限流电阻送至Q1，这时，D1会亮起。也就是被测电压同时小于上下限时，LED是会亮起的。

当被测电压居于2V于3V之间，我们假设目前电压为2.5V。则A1运放的正端还是大于负端，则A1运放不改变输出状态，还是输出高电(píng)状态。而A2运放，由于负端大于正端，则运放开始输出低电(píng)。按照作者的原有意图，A2运放的低电(píng)会与A1运放的高电(píng)相抵消，使得LED熄灭。也就是说，当被测电压大于2V小于3V时，LED会熄灭。

当被测电压继续增高，超过上限3V的门槛值后，A1运放会输出低电(píng)，A2运放也会输出低电(píng)，反应到LED的状态上就是不亮。也就是说，电压大于上限3V后，LED是熄灭的。

根据以上的分析可以看到，整个电路根本无法做到窗口电压比较器的作用。而且，图中所用的元器件是通用双运放。这种通用双运放是双极性输出的。也就是器件本身是可以输出高电(píng)的。下面附上一个LM324内部框图来稍微分析下。

LM324等效内部框图

可以看到，这种电路其输出端是一种半桥结构。可以通过驱动Q6导通来输出一个高电(píng)，或者是驱动Q13导通来输出一个低电(píng)。那么，此时再结合第一个电路图来分析下就会发现，如果A1运放输出高电(píng)，A2运放输出低电(píng)，则电源电压会直接通过Q6---Rcs---Q13到达GND。那么这样就会造成LM324出现短路的情况。所以，这个电路不仅结构是错误的，器件选用也是错误的。如果新手照着这个电路来学习和自制会对新手造成很大的伤害。新手会对自己的所学产生怀疑，也会打击新手自学的动力，这是非常不好的。

下面呢，我给出这种电路的正确的电路图并稍加分析。

第一个是采用LM339集成电压比较器设计的窗口电压比较器。

LM339窗口电压比较器