模拟电子线路（模电） 电压比较器

电压比较器一、概述二、单限比较器三、滞回比较器四、窗口比较器五、集成电压比较器一、概述1.电压比较器的功能：比较电压的大小。广泛用于各种报警电路。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。2.电压比较器的描述方法:电压传输特性uO＝f(uI)电压传输特性的三个要素：（1）输出高电平UOH和输出低电平UOL（2）阈值电压UT（3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向3.几种常用的电压比较器（1）单限比较器：只有一个阈值电压（3）窗口比较器：有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。（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4、集成运放的非线性工作区电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈集成运放工作在非线性区的特点1)净输入电流为02)uPuN时，uO＝＋UOMuPuN时，uO＝－UOM二、单限比较器1.过零比较器（1）UT＝0（2）UOH＝＋UOM，UOL＝－UOM（3）uI0时uO＝－UOM;uI0时uO＝＋UOM集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入端，需加输入端限幅电路。集成运放的净输入电压最大值为±UD输出限幅电路为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。UOH＝＋UZ1＋UD2UOL＝－(UZ2＋UD1)UOH＝－UOL＝UZUOH＝UZUOL＝－UD不可缺少！输出限幅电路uO＝±UZ（1）保护输入端（2）加速集成运放状态的转换电压比较器的分析方法：（1）写出uP、uN的表达式，令uP＝uN，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。2.一般单限比较器得令,0PNI211REF212NuuuRRRURRRu（1）若要UT0，则应如何修改电路？（2）若要改变曲线跃变方向，则应如何修改电路？（3）若要改变UOL、UOH呢？REF12TURRUZOUU作用于反相输入端单限比较器优点：电路结构简单，可不计有限KCMR的影响。单限比较器缺点：电路抗干扰能力差。例如：过零比较器，当门限电平附近出现干扰信号时，输出会出现误操作。tvO0vIt0迟滞比较器（施密特触发器）-+AvovI+-R3D1D2RVREFR1R2特点正反馈电路。具有双门限。REF211O212IVRRRvRRRv令得门限电平：REF211OH212IHVRRRVRRRvREF211OL212ILVRRRVRRRv反相输入迟滞比较器)(OLOH212ILIHVVRRRVVV迟滞宽度：vIvoVOH0比较特性VOLVILVIH-+AvovI+-R3D1D2RVREFR1R2I211O212REFvRRRvRRRV令得门限电平：同相输入迟滞比较器迟滞宽度：vIvoVOH0比较特性VOLVILVIH将反相迟滞比较器中的vI与VREF交换，即得同相输入迟滞比较器。OL12REF12IH)1(VRRVRRVOH12REF12IL)1(VRRVRRV)(OLOH12ILIHVVRRVVV迟滞比较器优点：电路抗干扰能力强。例：反相输入迟滞比较器的比较特性如图示，在已知输入信号时，试画输出信号波形。vI(V)vo(V)0比较特性7-7-66vI(V)t010-106-6tvO(V)07-7迟滞比较器应用——方波发生器-+Avo+-R3D1D2RR1R2C门限电平OH212IHVRRRvOL212ILVRRRv设t=0时，vO=VOH，初始vC=0则VOH经R向C充电vC按指数规律当vCVIH时vO跳变为VOL此时C经R放电vC按指数规律当vCVIL时vO又上跳到VOH可证振荡周期：)21ln(212RRRCTtvO0vCt0VIHVILVOHVOL1.若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修改电路？讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性2.若要电压传输特性曲线上下移动，则应如何修改电路？3.若要改变输入电压过阈值电压时输出电压的跃变方向，则应如何修改电路？改变输出限幅电路•1.稳压管稳定电压为Uz=6.3V，稳压管正向导通压降为•UBE(on)=0.7V。求：(1)画出电路传输特性；(2)回差电压宽度。-+UoR110KΩR210KΩR310KΩR410KΩ+Ui(1)-7V7V7V-7VUiUo(2)回差电压宽度为14V。2．迟滞比较器存在两个门限电平是为了提高电路的抗干扰能力。（）3.请说明集成运放在信号运算电路和电压比较器中使用时，分别工作在什么状态？四、窗口比较器RHIUuOMUOMURLIUuOMUOMU当uIURH时，uO1=－uO2=UOM，D1导通，D2截止；uO=UZ。当uIURL时，uO2=－uO1=UOM，D2导通，D1截止；uO=UZ。当URLuIURH时，uO1=uO2=－UOM，D1、D2均截止；uO=0。③②①⑦①②③④⑧⑦CCVEEV②③①⑦特点：1.无需限幅电路，根据电源电压确定所需高、低电平；2.可直接驱动集成数字电路；3.响应速度快；4.可具有选通端；5.电源电压升高，工作电流增大，工作速度加快。五、集成比较器某型号集成比较器的等效电路•1，试问图示电路为何种电路？求解其门限电压，并绘制电路的电压传输特性。滞回比较器。1.5V，7.5V讨论二已知某型号集成电压比较器内部等效电路如图（a）所示，试求解图（b）～（e）各电路的电压传输特性。讨论三已知各电压比较器的电压传输特性如图所示，说出它们各为哪种电压比较器；输入电压为5sinωt(V)，画出各电路输出电压的波形。你能分别组成具有图示电压传输特性的电压比较器电路吗？同相输入单限比较器反相输入滞回比较器窗口比较器讨论四：求解图示各电路的电压传输特性。AuIUREFuO