26电压比较器

电压比较器一、电压比较器的传输特性1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系)(OIufu2.阈值电压：UT当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压。3.电压传输特性的三要素(1)输出电压的高电平UOH和低电平UOL的数值。(2)阈值电压的数值UT。(3)当uI变化且经过UT时，uO跃变的方向。二、理想运放的非线性工作区+UOMuOuP-uNO-UOM集成运放的电压传输特性在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是工作在正反馈。8.2.2单限比较器一、过零比较器由于理想运放的开环差模增益为无穷大，所以当uI0时，uO=+UOM；当uI0时，uO=-UOM；过零比较器的传输特性为：uIuO+UOM-UOMOUOM为集成运放的最大输出电压。阈值电压：当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压。图8.2.3利用稳压管限幅的过零比较器设任何一个稳压管被反向击穿时，两个稳压管两端总的的稳定电压为UZUOMuIuO+UOM-UOMO+UZ-UZ当uI0时，不接稳压管时，uO=+UOM，接入稳压管后，下边的稳压管被反向击穿，集成运放的反向输入端“虚地”，uO=+UZ；当uI0时，上边的稳压管被反向击穿，uO=-UZ；图8.2.6利用稳压管限幅的过零比较器(二)电路图传输特性uIuO+UOpp-UOppO+UZ-UZ问题：如将输入信号加在“+”端，传输特性如何？两个优点:一是由于集成运放的净输入电压和净输入电流均近似为零,从而保护了输入级;二是由于集成运放并没有工作到非线性区,因而在输入电压过零时,其内部的晶体管不需要从截止区逐渐进入饱和区,或从饱和区逐渐进截止区,所以提高了输出电压的变公速度.图8.2.6为过零比较器问题：过零比较器如图所示，输入为正负对称的正弦波时，输出波形是怎样的？vIOT234ttvOVOHOVOL传输特性uIuO+UOpp-UOppO+UZ-UZ将正弦波变为矩形波二、单限比较器单限比较器有一个门限电平，当输入电压等于此门限电平时，输出端的状态立即发生跳变。据叠加原理：REF21TURRuUI-当输入电压uI变化，使反相输入端的电位为零（uN=uP=0）时，输出端的状态将发生跳变，门限电平为：uIuO+UOM-UOMO+UZ-UZREF12URR-过零比较器是门限电平为零的单限比较器。图8.2.7REFINuRRRuRRRu212211存在干扰时单限比较器的uI、uO波形单限比较器的作用：检测输入的模拟信号是否达到某一给定电平。缺点：抗干扰能力差。解决办法：采用具有滞回传输特性的比较器。复习：1.RC正弦波串、并联振荡电路电路图振荡频率RCf210起振条件1FA3ARR2F如何稳幅如何调频2.电压比较器过零比较器uIuO+UOpp-UOppO+UZ-UZ单限比较器R1R2电压比较器分析方法小结（1）由限幅电路确定电压比较器的输出高电平UOH和输出低电平UOL。（2）写出up和uN的电位表达式，令up=uN，解得输入电压就是阈值电压UT。（3）u0在uI过UT时的跃变方向决定于作用于集成运放的哪个输入端。当uI从反相输入端输入时，uIUT,u0=U0H;uIUT,u0=U0L。反之，结论相反。[例8.2.1]在图8.2.6所示电路中，UZ=±6V，在图8.2.7中所示电路中，R1=R2=5kΩ，基准电压UREF=2V，稳压管的稳定电压UZ=±5V；它们的输入电压均为图8.2.8（a）所示的三角波。试画出图8.2.6所示电路的输出电压u01和图8.2.7所示电路的输出电压u02解图8.2.7为一般单限比较器。VURRU2REF21T--图8.2.8例8.2.1波形图R1R28.2.3滞回比较器一、从反相输入端输入的滞回比较器电路计算阈值电压UTZ211TURRRU＋＝电压传输特性uo从+UZ跃变到-UZ的阈值电压为+UTuo从-UZ跃变到+UZ的阈值电压为-UTuI在-UT与+UT之间增加或减小，uO不发生变化UREF为参考电压；uI为输入电压；输出电压uO为+UZ或-UZ。当uP=uN时，输出电压的状态发生跳变。ZF22REFF2FuRRRURRRuP比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状。+UZuIuO-UZOUT-UT+图8.2.10滞回比较器二、加了参考电压的滞回比较器若uO=-UZ，当uI逐渐减小时，使uO由-UZ跳变为UZ所需的门限电平UT-ZF22REFF2FTURRRURRRU--回差(门限宽度)UT：ZF22TTT2URRRUUU--若uO=UZ，当uI逐渐增大时，使uO由+UZ跳变为-UZ所需的门限电平UT+ZF22REFF2FTURRRURRRU[例8.2.2]已知输入波形和电压传输特性，分析输出电压的波形。图8.2.11例8.2.2波形图±UZ＝±9VV3URRRUZ211T　＝＋＝图8.2.9滞回比较器电路uO/Vt0+9-98.2.4窗口比较器参考电压UREF1UREF2若uI低于UREF2，运放A1输出低电平，A2输出高电平，二极管VD1截止，VD2导通，输出电压uO为高电平；若uI高于UREF1，运放A1输出高电平，A2输出低电平，二极管VD2截止，VD1导通，输出电压uO为高电平；图8.2.13双限比较器(a)前面的比较器在输入电压单一方向变化时，输出电压只跃变一次，因而不能检测出输入电压是否在二个电压之间。当uI高于UREF2而低于UREF1时，运放A1、A2均输出低电平，二极管VD1、VD2均截止，输出电压uO为低电平；上门限电平UTH=UREF1；下门限电平UTL=UREF2。uIuOOUTHUTL综上所述，双限比较器在输入信号uIUREF2或uIUREF1时，输出为高电平；而当UREF2uIUREF1时，输出为低电平。图8.2.13(b)8.2.5集成电压比较器一、集成电压比较器的主要特点和分类：1.具有较高的开环差模增益；2.具有较快的响应速度；3.具有较高的共模抑制比和允许共模输入电压较高；4.具有较低的失调电压、失调电流及较低的温漂。分类：单、双和四电压比较通用型、高速型、低电压型和高精度型普通、集电极（或漏极）开路输出或互补输出型P433二、集成电压比较器的基本接法1.通用型集成电压比较器AD790引脚图+12V单电源供电，逻辑电源为5V。±5V双电源供电，逻辑电源为5V。±15V双电源供电，逻辑电源为5V。2.集电极开路集成电压比较器LM119金属封装的管脚图反相输入2同相输入2电路为双限比较器，能实现线与功能图8.2.16由LM119构成的双限比较器及其电压传输特性