模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)：第20講 電壓比較器

1、1第20講電壓比較器概述單限比較器滯回比較器窗口比較器集成電壓比較器主要內(nèi)容2概述1. 電壓比較器的功能 用來(lái)比較輸入電壓的相對(duì)大小。閾值電壓32. 電壓比較器的描述方法 :電壓傳輸特性 uOf(uI)電壓傳輸特性的三個(gè)要素：（1）輸出高電平UOH和輸出低電平UOL（2）閾值電壓UT（3）輸入電壓過(guò)閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向43.集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)電路特征：集成運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)或僅引入正反饋集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn):1) 虛短不成立2) 虛斷仍成立3) 電路只有高低電平兩個(gè)穩(wěn)態(tài) uP uN時(shí)， uOUOM uP 0 時(shí) uO UOM; uI 0 時(shí) uO UOM 7O理想特性實(shí)際特性不靈

2、敏區(qū)運(yùn)放的放大倍數(shù)越大，UW就越小8電路存在的問(wèn)題a. 輸出電壓基本由電源電壓確定。b. 輸出電平易受電源波動(dòng)、飽和深度的影響。c. 輸出電平不易改變。Rb2b1+_+_+9改進(jìn)后的零電平比較器輸入保護(hù)電路：限制輸入信號(hào)的幅度，避免運(yùn)放飽和過(guò)深，以加快運(yùn)放輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換的速度。輸出保護(hù)電路: 1)輸出電壓可控，UZ+VD 2)限制運(yùn)放的輸出電流；10輸出限幅電路適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求UOH UOL UZUOH UZ UOL UD uO UZ（1）保護(hù)輸入端（2）加速集成運(yùn)放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換112.一般單限比較器（1）若要UTURH時(shí)，uO1= uO2= UOM，D1導(dǎo)通，D2截止； uO= UZ。

3、當(dāng)uIURL時(shí)，uO2= uO1= UOM，D2導(dǎo)通，D1截止； uO= UZ 。 當(dāng)URLuI URH時(shí)， uO1= uO2= UOM，D1、D2均截止； uO= 0。23集成電壓比較器1. 集成電壓比較器的主要特點(diǎn)作用：可將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二值信號(hào)，即只有高電平和低電平兩種狀態(tài)的離散信號(hào)。應(yīng)用：作為模擬電路和數(shù)字電路的接口電路。特點(diǎn)：比集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益低，失調(diào)電壓大，共模抑制比??；但其響應(yīng)速度快，傳輸延遲時(shí)間短，而且不需外加限幅電路就可直接驅(qū)動(dòng)TTL、CMOS和ECL等集成數(shù)字電路；有些芯片帶負(fù)載能力很強(qiáng)，還可直接驅(qū)動(dòng)繼電器和指示燈。24LM111系列的封裝形式和引腳排列+_1234567

4、8OUTGNDININ+BALBAL/S+VCCVCC25電路2373KW+LM111系列實(shí)現(xiàn)的施密特電路傳輸特性O(shè)26按一個(gè)器件上所含有電壓比較器的個(gè)數(shù)，可分為單、雙和四電壓比較器；按功能，可分為通用型、高速型、低功耗型、低電壓型和高精度型電壓比較器；按輸出方式，可分為普通、集電極（或漏極）開(kāi)路輸出或互補(bǔ)輸出三種情況。集電極（或漏極）開(kāi)路輸出電路必須在輸出端接一個(gè)電阻至電源?；パa(bǔ)輸出電路有兩個(gè)輸出端，若一個(gè)為高電平，則另一個(gè)必為低電平。2. 集成電壓比較器的分類(lèi)27討論一 已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說(shuō)出它們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sint (V)，畫(huà)出各電路輸出電壓的波

5、形。 你能分別組成具有圖示電壓傳輸特性的電壓比較器電路嗎？同相輸入單限比較器反相輸入滯回比較器窗口比較器清華大學(xué) 華成英 討論二：求解圖示各電路的電壓傳輸特性。29通過(guò)以上三種電壓比較器的分析，可得出如下結(jié)論在電壓比較器中，集成運(yùn)放多工作在非線性區(qū)，輸出電壓只有高電平和低電平兩種可能的情況。一般用電壓傳輸特性來(lái)描述輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。電壓傳輸特性的三個(gè)要素是輸出電壓的高、低電平，閾值電壓和輸出電壓的躍變方向。輸出電壓的高、低電平?jīng)Q定于限幅電路；令uN=uP，所求的uI就是閾值電壓；uI等于閾值電壓時(shí)輸出電壓的躍變方向取決于輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端。結(jié)論：30例1 在圖示

6、電路中，已知穩(wěn)壓管DZ1 、DZ2的擊穿電壓分別為UZ1=3.4 V, UZ2=7.4 V ,正向壓降皆為UD1= UD2=0.6 V ，運(yùn)放A具有理想的特性。畫(huà)出uI由 6 V變至+6 V，再由+6 V變至 6 V時(shí)電路的電壓傳輸特性曲線。A+_31解 (a) 由圖可知電路的輸出電壓極限值 A+_32(b) 運(yùn)放反相輸入端電壓 同相輸入端電壓 A+_令 U+=2，則33由得UH=5.3 V 設(shè)此時(shí)的輸入電壓為UHA+_34設(shè)此時(shí)的輸入電壓為UL由得A+_35由此可畫(huà)出電路的傳輸特性u(píng)OuIOUHULUominUomax傳輸特性A+_36例4 在圖示電路中，設(shè)運(yùn)算放大器A具有理想的特性，其最大輸出電壓穩(wěn)壓管 的穩(wěn)定電壓為 ,試畫(huà)出電路的電壓傳輸特性曲線。A+_37解 由圖可知，當(dāng)穩(wěn)壓管DZ擊穿后，由于其動(dòng)態(tài)電阻很小，電路引入深度負(fù)反饋。故運(yùn)放的“虛短” 仍然成立。電路的輸出電壓此時(shí)，電阻R3兩端的電壓為 A+_38由知當(dāng) 時(shí)，輸出高電平電壓 當(dāng) 時(shí)，輸出低電平電壓 A+_