模電第7.7 正反饋應(yīng)用一-電壓比較器

第八章17.7

正反饋應(yīng)用一------電壓比較器7.7.1、電壓比較器基本概念

當(dāng)ui<Uruo=uoH

→“1”當(dāng)ui>Uruo=uoL

→“0”比較器是將一個(gè)模擬電壓信號(hào)與一個(gè)基準(zhǔn)電壓相比較，比較的結(jié)果及輸出只有兩種狀態(tài)（即高電平和低電平）的電路。

電壓比較器是集成運(yùn)放的另一類(lèi)基本應(yīng)用電路。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓Ur稱為閾值電壓。1.電壓比較器uIUruO電壓比較器+UOM-UOM22.電壓比較器功能：對(duì)uI鑒幅和比較

廣泛用于報(bào)警、電平檢測(cè)、自控、A/D轉(zhuǎn)換等電路中。

3.比較器的電壓傳輸特性及其三要素電壓傳輸特性的三個(gè)要素：①輸出高電平UOH和低電平UOL②閾值電壓Ur③ui過(guò)Ur時(shí)uO的躍變方向uO＝f(ui)uIuRuO電壓比較器傳輸特性34.幾種常用的電壓比較器（1）單限比較器：只有一個(gè)閾值電壓（3）窗口比較器：

有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓?jiǎn)握{(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。

（2）滯回比較器：具有滯回特性

輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓?jiǎn)握{(diào)變化使輸出電壓只躍變一次。回差電壓閉環(huán)應(yīng)用開(kāi)環(huán)應(yīng)用開(kāi)環(huán)應(yīng)用45.比較器中集成運(yùn)放——非線性工作區(qū)電路特征：集成運(yùn)放開(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)凈輸入電流為02)uP>uN時(shí)，

uO＝＋UOM3)

uP<uN時(shí)，

uO＝－UOM4）“虛短”不成立，但仍可認(rèn)為Ri→∞，Ro→051.過(guò)零比較器①Ur＝0②UOH＝＋UOM，UOL＝－UOM

uI

>0時(shí)uO

＝－UOM

uI

<0時(shí)uO

＝＋UOM（1）三要素③

躍變方向

uI單調(diào)增加過(guò)Ur（=0）時(shí)

uO由+UOM↓→UOM7.7.2、單限電壓比較器6tuIuot+Uom-Uom運(yùn)放uI

同相輸入時(shí)，傳輸特性？(2)應(yīng)用：正弦波→矩形波7(a)Ur>0(c)Ur=0(b)Ur<08存在干擾時(shí)單限比較器的uI、uO

波形單限比較器的作用：檢測(cè)輸入的模擬信號(hào)是否達(dá)到某一給定電平。

缺點(diǎn)：抗干擾能力差。

解決辦法：采用具有滯回傳輸特性的比較器。97.7.3

滯回比較器1、概述10（1）遲滯比較器電路形式(2)遲滯比較器電路特點(diǎn)電路為閉環(huán)正反饋狀態(tài)（接同相端）。而前述單限比較器為開(kāi)環(huán)狀態(tài)。11(3)遲滯比較器傳輸特性(4)遲滯比較器波形圖遲滯比較器輸出波形12（5）滯回比較器工作原理

UREF為參考電壓；輸出電壓uO

為+UZ或-UZ；uI

為輸入電壓。當(dāng)u+=u-時(shí)，輸出電壓的狀態(tài)發(fā)生跳變。比較器有兩個(gè)不同的門(mén)限電平，故傳輸特性呈滯回形狀。

+UZuIuO-UZOUT-UT+滯回比較器13若uO=

UZ

，當(dāng)uI

逐漸減小時(shí)，使uO

由UZ

跳變?yōu)閁Z

所需的門(mén)限電平UT-

回差(門(mén)限寬度)UT

：若uO

=UZ

，當(dāng)uI

逐漸增大時(shí)，使uO

由+UZ

跳變?yōu)?UZ

所需的門(mén)限電平UT+

14作用：產(chǎn)生矩形波、三角波和鋸齒波，或用于波形變換?？垢蓴_能力強(qiáng)。15弛張振蕩器即方波–三角波產(chǎn)生器。對(duì)于方波信號(hào)發(fā)生器，其狀態(tài)有時(shí)維持不變，而有時(shí)則發(fā)生突跳。為區(qū)別于正弦振蕩器，人們將這種有張有弛的信號(hào)發(fā)生器稱之為弛張振蕩器。7.7.4弛張振蕩器

弛張振蕩器必須是一個(gè)正反饋電路，它由兩部分組成：一部分是狀態(tài)記憶電路;另一部分是定時(shí)電路，即控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間的電路。如圖所示，一般用遲滯比較器作為狀態(tài)記憶電路，而用積分器作為定時(shí)電路。16弛張振蕩器原理框圖17帶正反饋的運(yùn)放構(gòu)成遲滯比較器，RC構(gòu)成積分器即定時(shí)電路。單運(yùn)放弛張振蕩器電路及波形1、電路組成積分器遲滯比較器18AddYourText

Uo=UoH，uC

(0)=0，電容被充電，uC(t)以指數(shù)規(guī)律上升，并趨向UoH。當(dāng)uC=U+時(shí)，輸出狀態(tài)由高電平跳變到低電平UoL。此時(shí)的U+記為高門(mén)限電壓UTH：2、工作原理(1)參考電平:運(yùn)放同相端電壓U+為19Uo=UoL時(shí)，電容開(kāi)始放電，后又反充電，uC以指數(shù)規(guī)律下降，并趨向UoL。此時(shí)門(mén)限電壓變?yōu)橄麻T(mén)限電壓

(2)(3)當(dāng)uC下降到UTL時(shí)，輸出又從低電平跳變到高電平。周而復(fù)始，運(yùn)放輸出為方波，其峰峰值為

20振蕩頻率f0。根據(jù)三要素法，電容電壓uC(t)為(4)因?yàn)殡娙莩潆姾头烹姇r(shí)常數(shù)均等于RC，所以T1=T2，占空比D=T2