模拟电子线路(模电)电压比较器.ppt

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1、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 uOf(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

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,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)uP uN时，uOUOM uP uN时，uOUOM,二、单限比较器 1.过零比较器,（1）UT0（2）UOH UOM，UOL UOM（3）uI 0 时 uO UOM;uI 0 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

3、幅电路。,UOH UZ1 UD2 UOL(UZ2 UD1),UOH UOL UZ,UOH UZ UOL 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,（1）若要UT 0，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？,作用于反相输入端,单限比较器优点：,电路结构简单，可不

4、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。,迟滞比较器（施密特触发器）,令,得门限电平：,反相输入迟滞比较器,迟滞宽度：,令,得门限电平：,同相输入迟滞比较器,迟滞宽度：,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。,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。,迟滞比较器应用方波发生器,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

5、 vC按指数规律,当vC VIL时 vO又上跳到VOH,可证振荡周期：,1.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U BE(on)=0.7V。求：(1)画出电路传输特性；(2)回差电压宽度。,(1),(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

6、用时，分别工作在什么状态？,四、窗口比较器,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URLuI URH时，uO1=uO2=UOM，D1、D2均截止；uO=0。,窗孔比较器,由A2,当0 0 D1、D2,得下门限,由A2,当vI 0，且vI VREF1 时:vO1 0 D1、D2,得上门限,此时,迟滞宽度,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5sint(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。,