模擬電路：7-5-電壓比較器2

1、2021/3/111 7-5 7-5 電壓比較器電壓比較器 越限報(bào)警、模越限報(bào)警、模/數(shù)轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生、變換波形。數(shù)轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生、變換波形。 將一個(gè)模擬輸入量與參考電壓進(jìn)行比較，并將比較的結(jié)將一個(gè)模擬輸入量與參考電壓進(jìn)行比較，并將比較的結(jié) 果輸出，其輸出結(jié)果只有兩種可能：高電平和低電平。果輸出，其輸出結(jié)果只有兩種可能：高電平和低電平。 n電壓比較器的分類電壓比較器的分類 過零比較器、單限比較器、滯回比較器、雙限比過零比較器、單限比較器、滯回比較器、雙限比 較器（窗口比較器）較器（窗口比較器） 運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)或有正反饋。運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)或有正反饋。 可以認(rèn)為電壓比較器是數(shù)字電路和模擬電路的接口?？梢?/p>

2、認(rèn)為電壓比較器是數(shù)字電路和模擬電路的接口。 n電壓比較器的應(yīng)用電壓比較器的應(yīng)用 n電壓比較器的電路特點(diǎn)電壓比較器的電路特點(diǎn) n電壓比較器的作用電壓比較器的作用 2021/3/112 理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn) 1、輸出電壓的值只有兩種可能：、輸出電壓的值只有兩種可能：或等或等 于正向飽和值；或等于負(fù)向飽和值。于正向飽和值；或等于負(fù)向飽和值。 uO u+- - u- - 0 UOH UOL 非線非線 性區(qū)性區(qū) 非線非線 性區(qū)性區(qū) 理想特性理想特性 OHO Uu;uu OLO Uu;uu 2、有、有“虛斷虛斷”特點(diǎn)：特點(diǎn)：0 ii uu時(shí)，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。時(shí)，發(fā)生

3、狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。 此時(shí)的輸入電壓稱為此時(shí)的輸入電壓稱為“閥值電壓閥值電壓”或或“門限電壓門限電壓”，用，用UTH表表 示。示。 如果運(yùn)放沒有限幅措施，如果運(yùn)放沒有限幅措施， 輸出電壓的正向、負(fù)向飽和值分別與輸出電壓的正向、負(fù)向飽和值分別與 運(yùn)放的正、負(fù)電源電壓近似相等。運(yùn)放的正、負(fù)電源電壓近似相等。 3、電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：、電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 電路一般工作在開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。電路一般工作在開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。 CC V CC V 2021/3/113 0 ui uO 一、過零比較器一、過零比較器 - + ui uO R R 根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0ii ; 0 u; i uu :0 i u uu OL

4、O Uu :0 i u uu OHO Uu UOL UOH 閥值電壓：閥值電壓：0 TH U 1 1、反相過零比較器、反相過零比較器電壓傳輸特性電壓傳輸特性 2021/3/114 0 ui uO 一、過零比較器一、過零比較器 - + ui uO R R 根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0 ii ; 0 u; i uu :0 i u uu OLO Uu :0 i u uu OHO Uu UOL UOH 閥值電壓：閥值電壓：0 TH U 1 1、反相過零比較器、反相過零比較器電壓傳輸特性電壓傳輸特性 Z U Z U +UZ - -UZ 2 2、有限幅的反相過零比較器、有限幅的反相過零比較器 限流電阻限流電阻

5、R0 2021/3/115 0 ui uO 根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0ii ; 0u ;uu i :0ui uu ZO Uu :0ui uu ZO Uu - -UZ +UZ - + ui uO R R RO 3 3、同相過零比較器、同相過零比較器 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 0 ui uO - -UZ UZ 反相過零比較器反相過零比較器 - + ui uO R R R0 2021/3/116 二、單限比較器二、單限比較器 根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0ii ;Uu R ;uu i :Uu Ri uu ZO Uu :Uu Ri uu ZO Uu - + ui uO R R RO UR0 ui uO - -UZ

6、 +UZ 閥值電壓：閥值電壓： RTH UU UR 1 1、反相單限比較器、反相單限比較器電壓傳輸特性電壓傳輸特性 2021/3/117 2 2、求和型單限比較器、求和型單限比較器 根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：; 0u 閥值電壓。閥值電壓。 R 2 1 i U R R u - + ui uO R1 R R0 URR2 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) uu 2 R R U 1 i R u 0 ui uO - -UZ +UZ UTH 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 TH U 電路狀態(tài)發(fā)生改變，電路狀態(tài)發(fā)生改變， 2021/3/118 單限電壓比較器具有電路簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，存在的單限電壓比較器具有電路簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，存在

7、的 主要問題是輸出電壓波形不夠陡，抗干擾能力差。主要問題是輸出電壓波形不夠陡，抗干擾能力差。 0t ui 門限電壓門限電壓 0 t uO 干擾信號(hào)干擾信號(hào) + +UZ - -UZ 3 3、單限比較器的特點(diǎn)、單限比較器的特點(diǎn) 0 u t 2021/3/119 三、遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）三、遲滯比較器（施密特觸發(fā)器） Rf引入的是正反饋，引入的是正反饋， ui ，使，使uO從從+UZ跳變?yōu)樘優(yōu)? -UZ所需的門限電平為所需的門限電平為UTH+： ui ，使，使uO從從- -UZ 跳變?yōu)樘優(yōu)? +UZ所需的門限電平為所需的門限電平為UTH- -： - + ui uO R2 R1 R0 UR

8、Rf if 反相遲滯比較器反相遲滯比較器 工作在非線性區(qū)。工作在非線性區(qū)。 由于輸入信號(hào)加在反相端，由于輸入信號(hào)加在反相端，當(dāng)當(dāng)ui 很小時(shí)，輸出很小時(shí)，輸出 , i uu 根據(jù)疊加原理：根據(jù)疊加原理： R f f U RR R 2 O f U RR R 2 2 + + u +UZ - -UZ ; ZO UU ; 2 2 2 Z f R f f TH U RR R U RR R U 當(dāng)當(dāng)ui 很大時(shí)，輸出很大時(shí)，輸出; ZO UU ; 2 2 2 Z f R f f TH U RR R U RR R U 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) uu電路狀態(tài)發(fā)生改變，電路狀態(tài)發(fā)生改變， 2021/3/1110 ui ，使，

9、使uO從從+UZ跳變?yōu)樘優(yōu)? -UZ所需的門限電平為所需的門限電平為UTH+： ui ，使，使uO從從- -UZ 跳變?yōu)樘優(yōu)? +UZ所需的門限電平為所需的門限電平為UTH- -： ; 2 2 2 Z f R f f TH U RR R U RR R U ; 2 2 2 Z f R f f TH U RR R U RR R U 0ui uO 傳輸特性傳輸特性 - -UZ +UZ UTH+ UTH- - :UTH :UTH 上限門限（閥值）電壓上限門限（閥值）電壓 下限門限（閥值）電壓下限門限（閥值）電壓 :UT 門限寬度或回差電壓門限寬度或回差電壓 Z f THTHT U RR R UUU

10、 2 2 2 與參考電壓無關(guān)。與參考電壓無關(guān)。 2021/3/1111 ;U R R U R RR U Z f 2 R f f2 TH - + ui uO R2 R1 RO UR Rf if 同相遲滯比較器同相遲滯比較器 ;U R R U R RR U Z f 2 R f f2 TH 0ui uO 傳輸特性傳輸特性 + +UZ - -UZ UTH+ UTH- - + ui uO R2 R1 R0 UR Rf if 反相遲滯比較器反相遲滯比較器 2021/3/1112 0ui uO - -UZ +UZ UTH+ UTH- 0t ui 門限電壓門限電壓 0 t uO + +UZ - -UZ 單限比

11、較器單限比較器 0t ui UTH+ 0 t uO + +UZ - -UZ 遲滯比較器遲滯比較器 UTH- - 遲滯比較器可用于產(chǎn)生矩形波、三角波和鋸齒波等各種非遲滯比較器可用于產(chǎn)生矩形波、三角波和鋸齒波等各種非 正弦波信號(hào)，也可用于波形變換電路。正弦波信號(hào)，也可用于波形變換電路。 遲滯比較器用于控制系統(tǒng)時(shí)的主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，但遲滯比較器用于控制系統(tǒng)時(shí)的主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，但 與單限比較器相比靈敏度下降了。與單限比較器相比靈敏度下降了。 2021/3/1113 例題：電路如圖示，輸入為正弦信號(hào)，畫出輸出信號(hào)的波形。例題：電路如圖示，輸入為正弦信號(hào)，畫出輸出信號(hào)的波形。 0 t ui/

12、V 0 t uO - + ui uO R R RO UR 10 已知：已知： UR= 6V 0 ui uO - -UZ +UZ UR 6V +UZ - -UZ 2021/3/1114 例題：電路如圖示，輸入為正弦信號(hào)，畫出輸出信號(hào)的波形。例題：電路如圖示，輸入為正弦信號(hào)，畫出輸出信號(hào)的波形。 0 t ui/V 0 t uO - + ui uO R R RO UR 10 已知：已知： UR= - -3V - -3V +UZ - -UZ 0 ui uO - -UZ +UZ UR 2021/3/1115 - + ui uO R2 R1 RO UR Rf if 反相遲滯比較器反相遲滯比較器 0ui u

13、O 傳輸特性傳輸特性 - -UZ +UZ UTH+ UTH- - 例題：電路如圖示，輸入信號(hào)為正弦波，畫出輸出信號(hào)的波形。例題：電路如圖示，輸入信號(hào)為正弦波，畫出輸出信號(hào)的波形。 0 t ui/V 0 t uO 10 UTH+ UTH- - +UZ - -UZ 2021/3/1116 ui R1 R2 R3 R4 R5R4 R5 9V 9V LED1 LED2 LED3 3V uB 6V uA uiuAuBLED3 LED2 LED1 6V L H L L HH 亮亮 亮亮 亮亮 滅滅滅滅 滅滅滅滅 滅滅滅滅 例題：電路如圖所示，例題：電路如圖所示， 試分析電路中的發(fā)光試分析電路中的發(fā)光 二極

14、管各在什么情況二極管各在什么情況 下發(fā)光？下發(fā)光？ 窗口比較器窗口比較器 2021/3/1117 第七章第七章 小結(jié)小結(jié) 一、集成運(yùn)放的基本組成一、集成運(yùn)放的基本組成 輸入級(jí)：輸入級(jí)：差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路 中間級(jí)：中間級(jí)：采用恒流源作為負(fù)載的共射放大電路采用恒流源作為負(fù)載的共射放大電路 輸出級(jí)：輸出級(jí)：互補(bǔ)推挽功率放大電路互補(bǔ)推挽功率放大電路 偏置電路：偏置電路：恒流源電路恒流源電路 二、理想運(yùn)放的參數(shù)二、理想運(yùn)放的參數(shù) AOdridrO KCMR IIBIIOUIOBW 零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移 0 000 0 2021/3/1118 三、理想運(yùn)放工作在線性區(qū)和非線性區(qū)的特點(diǎn)：三、理想運(yùn)放工作在

15、線性區(qū)和非線性區(qū)的特點(diǎn)： 虛斷：虛斷： ;uu ; 0ii OLO OHO Uu:uu Uu:uu （必須要在電路中引入深度負(fù)反饋）（必須要在電路中引入深度負(fù)反饋） （運(yùn)放工作在開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋）（運(yùn)放工作在開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋） 1、線性區(qū)、線性區(qū) 虛斷和虛短：虛斷和虛短： 2、非線性區(qū)、非線性區(qū) 開關(guān)特性：開關(guān)特性： 0ii 1、掌握虛斷、虛短、虛地的概念、掌握虛斷、虛短、虛地的概念 要求：要求： 2、掌握理想運(yùn)放工作在線性區(qū)和非線性區(qū)的特點(diǎn)。、掌握理想運(yùn)放工作在線性區(qū)和非線性區(qū)的特點(diǎn)。 2021/3/1119 四、理想運(yùn)放的線性應(yīng)用：四、理想運(yùn)放的線性應(yīng)用： 比例運(yùn)算電路：比例運(yùn)算電

16、路： 反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路 同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路 差分比例運(yùn)算（減法）電路差分比例運(yùn)算（減法）電路 求求 和和 電電 路：路： 反相求和電路反相求和電路 同相求和電路同相求和電路 微分和積分運(yùn)算電路；微分和積分運(yùn)算電路； 對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路 1、掌握分析較復(fù)雜的運(yùn)放運(yùn)算電路的方法，能確、掌握分析較復(fù)雜的運(yùn)放運(yùn)算電路的方法，能確 定輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的運(yùn)算關(guān)系。定輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的運(yùn)算關(guān)系。 要求：要求： 2、能應(yīng)用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)算關(guān)系。、能應(yīng)用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)算關(guān)系。 3、掌握平衡電阻的概念和計(jì)算方法。、掌握平衡電阻的概念和計(jì)算方法。 2021/3

17、/1120 五、理想運(yùn)放的非線性應(yīng)用：五、理想運(yùn)放的非線性應(yīng)用： 電壓比較器：電壓比較器： 過零比較器過零比較器 單限比較器單限比較器 遲滯比較器遲滯比較器 1、能計(jì)算出各種比較器的門限電平；、能計(jì)算出各種比較器的門限電平； 要求：要求： 2、能畫出比較器的電壓傳輸特性；、能畫出比較器的電壓傳輸特性； 3、能根據(jù)給出的輸入信號(hào)畫出輸出信號(hào)的波形；、能根據(jù)給出的輸入信號(hào)畫出輸出信號(hào)的波形； 2021/3/1121 題題7-9 集成運(yùn)放為理想運(yùn)放，最大輸出電壓集成運(yùn)放為理想運(yùn)放，最大輸出電壓UOPP = 12V各運(yùn)各運(yùn) 放各組成何種基本應(yīng)用電路放各組成何種基本應(yīng)用電路?各工作什么區(qū)域各工作什么區(qū)域

18、? 10k 20k 20k ui + - - + - - + - - A1R uO3 6V A3 A2 10k A1 A2 A3 輸入信號(hào)為輸入信號(hào)為ui=10sin t ( V ) ，畫出，畫出uO3的波形。的波形。 反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路 過零比較器過零比較器 同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路電壓跟隨器電壓跟隨器 線性區(qū)線性區(qū) 非線性區(qū)非線性區(qū) 線性區(qū)線性區(qū) 2021/3/1122 10k 20k 20k ui + - - + - - + - - A1R uO3 6V A3 A2 10k 輸入信號(hào)為輸入信號(hào)為ui=10sin t ( V ) ，畫出，畫出uO3的波形。的波形。 u

19、O1 uO2 ; 1iO uu 23OO uu 0 1 O uVuO6 3 0 1 O uVuO6 3 0 i uVuO6 3 0 1 O uVuO6 3 ui t 10 - -10 0 uO3 t 0 - -6 6 2021/3/1123 模擬電路復(fù)習(xí)模擬電路復(fù)習(xí) 2021/3/1124 分析計(jì)算分析計(jì)算 1、放大電路的靜態(tài)（直流）分析和動(dòng)態(tài)（交流）分析、放大電路的靜態(tài)（直流）分析和動(dòng)態(tài)（交流）分析 BJT基本放大電路：基本放大電路：CE、CC、CB FETT基本放大電路：基本放大電路：CS、CD 差動(dòng)放大電路：差動(dòng)放大電路： 雙入雙出、雙入單出、單入雙出、單入單出雙入雙出、雙入單出、單入雙

20、出、單入單出 2、互補(bǔ)推挽功率放大電路的分析計(jì)算、互補(bǔ)推挽功率放大電路的分析計(jì)算 最大不失真輸出電壓；效率；最大管耗最大不失真輸出電壓；效率；最大管耗 直流通路，靜態(tài)工作點(diǎn)；直流通路，靜態(tài)工作點(diǎn)； 交流通路、微變等效電路、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)交流通路、微變等效電路、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) OTL、OCL電路電路 3、恒流源電路的分析計(jì)算、恒流源電路的分析計(jì)算 恒流源的類型；輸出電流與參考電流的關(guān)系；恒流源的類型；輸出電流與參考電流的關(guān)系； 2021/3/1125 4、基本放大器上、下限截止頻率的估算、基本放大器上、下限截止頻率的估算 上限頻率上限頻率fH：開路時(shí)間常數(shù)法；開路時(shí)間常數(shù)法； 下限頻率下限頻率fH：

21、短路時(shí)間常數(shù)法；短路時(shí)間常數(shù)法； 5、負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算、負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算 深負(fù)反饋放大電路的估算：深負(fù)反饋放大電路的估算： 方框圖（方框圖（A、B網(wǎng)絡(luò)分析）法：網(wǎng)絡(luò)分析）法： 0X;XX; B 1 A dfiuf AB1 A Auf 6、運(yùn)放運(yùn)算電路的分析計(jì)算、運(yùn)放運(yùn)算電路的分析計(jì)算 確定電路中各運(yùn)放的基本電路形式；確定電路中各運(yùn)放的基本電路形式； 確定輸出電壓與各輸入電壓之間的關(guān)系式；確定輸出電壓與各輸入電壓之間的關(guān)系式； 用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)算關(guān)系式；用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)算關(guān)系式； 2021/3/1126 分析、作圖分析、作圖 1、利用作圖法確定放大電路的最大不失真輸出電壓或分

22、析、利用作圖法確定放大電路的最大不失真輸出電壓或分析 放大電路的非線性失真情況。放大電路的非線性失真情況。 直流負(fù)載線、交流負(fù)載線直流負(fù)載線、交流負(fù)載線 2、根據(jù)給定的增益函數(shù)式繪制波特圖，或由波特圖判斷放、根據(jù)給定的增益函數(shù)式繪制波特圖，或由波特圖判斷放 大電路的穩(wěn)定性，確定其幅度裕度和相位裕度。大電路的穩(wěn)定性，確定其幅度裕度和相位裕度。 3、根據(jù)給定的要求在放大電路中引入適當(dāng)?shù)姆答?，或根?jù)給、根據(jù)給定的要求在放大電路中引入適當(dāng)?shù)姆答仯蚋鶕?jù)給 定的反饋放大電路分析電路中是否存在反饋及反饋的類型。定的反饋放大電路分析電路中是否存在反饋及反饋的類型。 4、電壓比較器的應(yīng)用電路。、電壓比較器的應(yīng)用電路。 確定比較器的類型；確定比較器的類型； 計(jì)算門限電平；畫電壓傳輸特性；畫輸出信號(hào)波形等。計(jì)算門限電平；畫電壓傳輸特性；畫輸出信號(hào)波形等。 2021/3/1127 基本概念基本概念 1、穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性質(zhì)、穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性質(zhì) 2、晶體管在放大偏置時(shí)的電流分配關(guān)系、晶體管在放大偏置時(shí)的電流分配關(guān)系 3、晶體管工作狀態(tài)的判定、管型和管腳的判定、晶體管工作狀態(tài)的判定、管型和管腳的判定 4、多級(jí)放大器電壓增益、輸入輸出電阻與、多級(jí)放大器電壓增益、輸入輸出電阻與“單級(jí)單級(jí)”的關(guān)系的關(guān)系 5、各種耦合方式的特點(diǎn)、各種耦合方式的特點(diǎn) 6、上、下限截止頻率和通頻帶的概念、上、下限截止頻率和通頻帶