第六章第四節(jié)集成電壓比較器

第四節(jié)集成電壓比較器一、電壓比較器的作用電壓比較器的作用是：對(duì)兩個(gè)輸入端的輸入電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果，在輸出端輸出高或者低兩個(gè)電平的電壓，即輸出電壓VO

只有兩個(gè)狀態(tài)，高電平狀態(tài)或者低電平狀態(tài)。例如、電路如圖所示voAVREF∞vIvI為待比較的輸入信號(hào)電壓VREF

為輸入?yún)⒖茧妷悍治觯簐I與VREF

在輸入端進(jìn)行比較當(dāng)時(shí)voAVREF∞vI當(dāng)時(shí)vo

為高電平，輸出電壓Vomax。當(dāng)時(shí)vo

為低電平，輸出電壓Vomin。傳輸特性曲線如圖所示vIvoVOmaxVOminVREF0由傳輸特性曲線可以看出：當(dāng)時(shí)vo

的狀態(tài)將發(fā)生突變。當(dāng)時(shí)我們稱VREF

為門限電壓或閾值電壓。Vomax與Vomin是集成運(yùn)放輸出的兩個(gè)極限電壓，其值取決于正、負(fù)電源電壓VCC

與|VEE|一般比電源電壓低1~2V。上述電路的集成運(yùn)放為理想的，如果在實(shí)際應(yīng)用中，電壓比較器的傳輸特性曲線將偏離理想的傳輸特性曲線，如圖所示：vIvoVOmaxVOminVREF0當(dāng)Avd

為有限值時(shí)，VREF

仍為電壓比較器的門限電壓，此時(shí)，VI

必須偏離VREF

一定數(shù)值后，才能達(dá)到vo

的高電平值或低電平值。vIvoVOmaxVOminVREF0根據(jù)特性曲線得：當(dāng)達(dá)到高電平Vomax時(shí)，當(dāng)達(dá)到低電平Vomin時(shí)，二、具有不同比較特性的電壓比較器電路1、單限電比較器電路如圖所示voAR1∞vIDz1Dz2RR根據(jù)電路可知：VREF=V+=0待測(cè)信號(hào)從反相端輸入，故稱為反相過(guò)零電壓比較器或稱為過(guò)零檢測(cè)器。R1

為限流電阻。穩(wěn)壓二極管Dz1、Dz2

組成電平變換電路。根據(jù)穩(wěn)壓變換電路可知：例如、Vz1=6V、Vz2=6V、V(on)1=0.7V、V(on)2=0.7V則波形變換vIt0voAR1∞vIDz1Dz2RRvot0VOHVOL進(jìn)一步討論，vI≠VREF

時(shí)的單限比較器。電路如圖所示voAR1∞vIDz1Dz2R1R=R1//R2R2VREFi1ii2根據(jù)電路可知：當(dāng)時(shí)輸出電平才開始轉(zhuǎn)換，即解得：稱為此電路的門限電壓2、遲滯比較器例如、在單限電壓比較器中，若輸入正弦電壓接近門限電壓附近時(shí)，如果輸入正弦電壓上疊加噪聲和干擾，則有可能在閾值附近多次轉(zhuǎn)換，造成輸出端出現(xiàn)錯(cuò)誤轉(zhuǎn)換，因此，為了提高電壓比較器的抗干擾能力，需要一個(gè)帶有遲滯性的電壓比較器。遲滯特性如圖所示vIvoVOHVOLVIHVIL它有兩個(gè)門限電壓，即一個(gè)是由高電平變換低電平的門限電壓用VIH表示，另一個(gè)是由低電平變換高電平的門限電壓用VIL表示。vIvoVOHVOLVIHVILVIH稱為這上門伏限電礎(chǔ)壓VIL稱為莊下門草限電羊壓兩者土的差唇值稱付為門規(guī)限寬關(guān)度或憤遲滯反寬度威。電路誘如圖并所示voAR1∞vIDz1Dz2RR2

R3VREF與單蔬限比嫩較器而不同糟的是膠引入狂一個(gè)撇正反失饋。當(dāng)時(shí)比較勞器處雞于變差換狀秋態(tài)，憂因此VI所對(duì)貌應(yīng)的現(xiàn)門限沉電壓王為：voAR1∞vIDz1Dz2RR2

R3VREF已知所以當(dāng)vo由VIH變換濾為VOL時(shí)當(dāng)vo由VIL變換責(zé)為VOH時(shí)遲滯斯寬度略為調(diào)節(jié)R1和R2可改堵變?chǔ)呼。在實(shí)利際應(yīng)毫用中午，利均用遲吳滯特島性可筐以有潤(rùn)效地彈克服助噪聲捏和干賤擾的警影響購(gòu)。例劇如，合在過(guò)寇零檢翅測(cè)器陸，若開輸入電正弦恥電壓妹上疊個(gè)加噪千聲和漫干擾極，則愚由于攀零值尊附近興零檢俗測(cè)器房誠(chéng)輸出著端就然會(huì)引賀起錯(cuò)丙誤的厚階躍如圖題6-顫4-尾5所近示。則采用聽(tīng)遲滯反比較帳器和亡干擾撞的大稅小處含在遲托滯寬對(duì)度內(nèi),就仆不會(huì)肥引起碎錯(cuò)誤為的階升躍。在某幅些集荒成比糠較器上的內(nèi)防部電還路中信已引六入正襖反饋室,產(chǎn)芬生上耐述遲衛(wèi)滯特癥性不患必再釘加外諒部正把反饋報(bào)電路更。圖暑6璃-4旺-5扛過(guò)零綢檢測(cè)阻器中鏡的錯(cuò)以誤階鴨躍在某川些集蝦成比湊較器廚的內(nèi)森部電細(xì)路中待已引幼入正摧反饋廁,產(chǎn)荷生上新述遲晶滯特君性不但必再草加外加部正金反饋跪電路毯。遲滯寇比較沖器常名用來(lái)洪組成稠波形寶整形靜,波形暖產(chǎn)生委等電核路。公圖6憂-4盞-6闖(a)為方儉波產(chǎn)生電份路。尿圖中R和C為定超時(shí)元鐵件。漢比較器的謝兩個(gè)屈門限荒電壓印分別甜為VIH=懇VOHR2/(捐R1+R2)VIL=肺VOLR2/(謙R1+R2)假設(shè)t魚=憂0時(shí)vo=詢VOH，且C上起荒始電辯壓為剝零，械這時(shí)畢，VOH通過(guò)R向C充電滿，C上電居壓（vc）按指勾數(shù)規(guī)部律上綿升，禮直到炎其值解等于VIH時(shí)，vo由VOH下跌饞到VOL。C將通霧過(guò)R放電擇。C上電堪壓按指漁數(shù)規(guī)紹律下辮降，怒直到掠其值選等于VIL時(shí)，標(biāo)由VOL上跌印到VOH。之后C又充勿電，轉(zhuǎn)如此晚重復(fù)虹，便得芽到圖凈6某-4哄-6仰（b）所示極的方菜波信聰號(hào)。垃可以抗證明劉，振預(yù)蕩周球期為圖跌6-熊4-植6餡方塞波發(fā)南生電殼路T殃=鳳2R困Cl拳n(偵1+創(chuàng)2R澤2/乖R1擇)三.民窗口曉比較定器(WI隙ND永OW電CO弦MP形AR揀RA隸TO焰R)傳呼袋口比恐較器谷是用棵來(lái)檢弱測(cè)給形定范臨圍電潔壓的磚電路柔,圖桿6崖-4竿-7朱(a)是它蟲的比迎較特炎性,釋響應(yīng)坦的電路如惕圖鏈6-皂4-蘋7(b)所示袖。圖雙中，A1接成子精密象整流警電路畝，A2為單池限比市較器度。當(dāng)v1>0且v1–VRE芬F1<0時(shí),餓集成材運(yùn)放A1輸出伯電壓配為正態(tài)值,獄致使例二極泡管D2導(dǎo)通縣，D1截止，尚因此v’O1=緩0，這時(shí)脅，v1，VRE掏F1和VRE肚F2分別葬通過(guò)袖電壓R加到A2的反腎相輸扔入端禿。根據(jù)v1/R突-VRE們F1/R腦+VRE上F2/R龍=輝0求得尊下門膨限電用壓VIL=VRE碑F1-VRE蓬F2。圖夢(mèng)6-殘4-尿7型窗殊口比搶較器當(dāng)v1>0厲，且v1–VRE釘F1>0時(shí)，撲集成搜運(yùn)放A1輸出巡壽負(fù)值狼電壓眠，致啦使D2截止疏，D1導(dǎo)通，弊相應(yīng)聞的v’O1為v’O1=猛-(蠻R/謙2)昨/R望(v1-誓VRE淘F1)菜=殊-1笑/2得(v1-科VRE她F1)這時(shí)甜，加尾到A2反相鏡輸入苗端的曲電壓歉除了嗽分別蛇通過(guò)R的v1，VRE響F1和VRE砌F2外還辮增加顆了通理