模擬電子線路(模電) 電壓比較器

1、電壓比較器,一、概述,二、單限比較器,三、滯回比較器,四、窗口比較器,五、集成電壓比較器,一、概述,1. 電壓比較器的功能：比較電壓的大小。 廣泛用于各種報(bào)警電路。 輸入電壓是連續(xù)的模擬信號(hào)；輸出電壓表示比較的結(jié)果，只有高電平和低電平兩種情況。 使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。,2. 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,3. 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

2、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,4、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) 凈輸入電流為0 2) uP uN時(shí)， uOUOM uP uN時(shí)， uOUOM,二、單限比較器 1. 過(guò)零比較器,（1）UT0 （2）UOH UOM， UOL UOM （3）uI 0 時(shí) uO UOM; uI 0 時(shí) uO UOM,集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運(yùn)放的輸入端，需加輸入端限幅電路。,集成運(yùn)放的凈輸入電壓最大值為UD,輸出限幅電

3、路 為適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。,UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1),UOH UOL UZ,UOH UZ UOL UD,不可缺少！,輸出限幅電路,uO UZ,（1）保護(hù)輸入端 （2）加速集成運(yùn)放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,電壓比較器的分析方法： （1）寫(xiě)出 uP、uN的表達(dá)式，令uP uN，求解出的 uI即為UT； （2）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平； （3）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸出電壓的躍變方向。,2. 一般單限比較器,（1）若要UT 0，則應(yīng)如何修改電路？ （2）若要改變曲線躍變方向，則應(yīng)如 何修改電路？ （3）若要改變UOL、UOH呢

4、？,作用于反相輸入端,單限比較器優(yōu)點(diǎn)：,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可不計(jì)有限KCMR的影響。,單限比較器缺點(diǎn)：,電路抗干擾能力差。,例如：過(guò)零比較器，當(dāng)門(mén)限電平附近出現(xiàn)干擾信號(hào)時(shí)，輸出會(huì)出現(xiàn)誤操作。,遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）,令,得門(mén)限電平：,反相輸入遲滯比較器,遲滯寬度：,令,得門(mén)限電平：,同相輸入遲滯比較器,遲滯寬度：,將反相遲滯比較器中的vI與VREF交換，即得同相輸入遲滯比較器。,遲滯比較器優(yōu)點(diǎn)：,電路抗干擾能力強(qiáng)。,例：反相輸入遲滯比較器的比較特性如圖示，在已知輸入信號(hào)時(shí)，試畫(huà)輸出信號(hào)波形。,遲滯比較器應(yīng)用方波發(fā)生器,設(shè)t =0時(shí)，vO=VOH ，初始 vC=0,則VOH 經(jīng)R向C充電 vC按

5、指數(shù)規(guī)律,當(dāng)vC VIH 時(shí) vO跳變?yōu)閂OL,此時(shí)C經(jīng)R放電 vC按指數(shù)規(guī)律,當(dāng)vC VIL時(shí) vO又上跳到VOH,可證振蕩周期：,1. 若要電壓傳輸特性曲線左右移動(dòng)，則應(yīng)如何修改電路？,討論一：如何改變滯回比較器的電壓傳輸特性,2. 若要電壓傳輸特性曲線上下移動(dòng)，則應(yīng)如何修改電路？,3. 若要改變輸入電壓過(guò) 閾值電壓時(shí)輸出電壓的 躍變方向，則應(yīng)如何修 改電路？,改變輸出限幅電路,1. 穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓為 Uz=6.3V，穩(wěn)壓管正向?qū)▔航禐?U BE(on) = 0.7V。 求：(1) 畫(huà)出電路傳輸特性； (2) 回差電壓寬度。,(1),(2) 回差電壓寬度為14V。,2遲滯比較器存在兩個(gè)門(mén)

6、限電平是為了提高電路的抗干擾能力。（ ） 3. 請(qǐng)說(shuō)明集成運(yùn)放在信號(hào)運(yùn)算電路和電壓比較器中使用時(shí)，分別工作在什么狀態(tài)？,四、窗口比較器,當(dāng)uIURH時(shí)，uO1= uO2= UOM，D1導(dǎo)通， D2截止； uO= UZ。,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。,窗孔比較器,由A2,當(dāng)0 0 D1、D2,得下門(mén)限,由A2,當(dāng)vI 0，且vI VREF1 時(shí): vO1 0 D1 、D2 ,得上門(mén)限,此時(shí),遲滯寬度,特點(diǎn)： 1. 無(wú)需限幅電路，根據(jù)電源電壓確定所需高、低電平； 2. 可直接驅(qū)動(dòng)集成數(shù)字電路； 3. 響應(yīng)速度快； 4. 可具有選通端； 5. 電源電壓升高，工作電流增大，工作速度加快。,五、集成比較器,某型號(hào)集成比較器的等效電路,1，試問(wèn)圖示電路為何種電路？求解其門(mén)限電壓，并繪制電路的電壓傳輸特性。,滯回比較器。1.5V， 7.5V,討論二,已知某型號(hào)集成電壓比較器內(nèi)部等效電路如圖（a）所示，試求解圖（b）（e）各電路的電壓傳輸特性。,討論三,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