清华模电课件第23讲 电压比较器(新)

模拟电子技术哈尔滨工程大学1.电压比较器的功能：比较电压的大小。输入电压是连续的模拟信号；输出电压表示比较的结果，只有高电平和低电平两种情况。使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。常用于自动控制、波形产生与变换，模数转换以及越限报警等许多场合。通常由集成运放构成、处于开环或正反馈的状态；也可以采用专用的集成比较器组件一、概述7.4电压比较器模拟电子技术哈尔滨工程大学1、同相输入过零比较器二.过零比较器oHoUUUU,oLoUUUU,跃变oUUU,oHoiUUu,0oLoiUUu,0跃变oiUu,0V0THU阈值电压为：临界条件（1）分析模拟电子技术哈尔滨工程大学（2）输出高电平UOH和输出低电平UOL（3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向（2）电压比较器的描述方法:电压传输特性电压传输特性的三个要素：（1）阈值电压UTH)(ioufu模拟电子技术哈尔滨工程大学（3）电压比较器的分析方法：①写出u-、u+的表达式，令u-＝u+，求解出的uI即为UT；②根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；③根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向。模拟电子技术哈尔滨工程大学V0THU阈值电压为：2、反相输入过零比较器oLoiUUu,0oHoiUUu,0跃变oiUu,0模拟电子技术哈尔滨工程大学输出端加双向稳压管反馈回路接双向稳压管电压传输特性3、限幅输出比较器ZOHUUZOLUU模拟电子技术哈尔滨工程大学4、任意电平比较器(1)简单的任意电平比较器电压传输特性oHoRiUUUu,跃变oRiUUu,oLoRiUUUu,RTHUU模拟电子技术哈尔滨工程大学(2)电平检测比较器电压传输特性RINURRRuRRRu212211根据“虚断”求出阈值电压：RTHURRU12只要改变参考电压UR的大小和极性，以及电阻R1和R2的阻值，就可以改变阈值电压的大小和极性。模拟电子技术哈尔滨工程大学电平电压比较器结构简单，灵敏度高，但它的抗干扰能力差。也就是说，如果输入信号因干扰在阈值附近变化时，输出电压将在高、低两个电平之间反复地跳变，可能使输出状态产生误动作。模拟电子技术哈尔滨工程大学三、滞回比较器这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时，它有两个阈值，且不相等，其传输特性具有“滞回”曲线的形状。集成运放输出端至反相输入端为开环。输出端至同相输入端引入正反馈，目的是加速输出状态的跃变，使运放经过线性区过渡的时间缩短。UR是某一固定电压，改变UR值能改变阈值及回差大小。模拟电子技术哈尔滨工程大学当ui足够低时，uo为高电平，UoH=+UZ；当ui从足够低逐渐上升到阈值UTH1时。uo由UoH跳变到低电平UoL=–UZ三、滞回比较器1.反相滞回比较器（1）正向过程3223232RRURURRRRUUUUoHRoHRR322332231RRURURRRURURUZRoHRTH模拟电子技术哈尔滨工程大学当ui足够高时，uo为低电平。UoL=–UZ。ui从足够高逐渐下降使uo由UoL跳变为UoH的阈值为UTH2三、滞回比较器1.反相滞回比较器（2）负向过程3223232RRURURRRRUUUUoLRoLRR322332232RRURURRRURURUZRoHRTH模拟电子技术哈尔滨工程大学（3）应用滞回比较器能将连续变化的周期信号变换为矩形波模拟电子技术哈尔滨工程大学三、滞回比较器2.同相滞回比较器oLRTHURRURRU32321)1(oHRTHURRURRU32322)1(ΔUTH=UTH1–UTH2称为回差模拟电子技术哈尔滨工程大学滞回比较器由于有回差电压存在，大大提高了电路的抗干扰能力，回差ΔUTH越大，抗干扰能力越强。因为输入信号因受干扰或其他原因发生变化时，只要变化量不超过回差ΔUTH，这种比较器的输出电压就不会来回变化。模拟电子技术哈尔滨工程大学四、窗口电压比较器特点是输入信号单方向变化(例如ui从足够低单调升高到足够高)，可使输出电压uo跳变两次，其传输特性如图所示，它形似窗口，称为窗口比较器。模拟电子技术哈尔滨工程大学（1）单限比较器：只有一个阈值电压（2）滞回比较器：具有滞回特性输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压T2T1UUU五、几种常用的电压比较器（3）窗口比较器