第24講 電壓比較器

1、第24講 電壓比較器 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 其次十四講 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 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 一、概述1. 電壓比較器的功能：比較電壓的大小。 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。 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) 輸入電壓是連續(xù)的模擬信號(hào)； 只有高電平和低電平兩種狀況。 果，只有高電平和低電平兩種狀況。 使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。 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 uo=f(ui) 電壓傳輸特性 電壓傳輸特

2、性的三個(gè)要素： 電壓傳輸特性的三個(gè)要素： (1)輸出高電平 oh和輸出低電平 ol )輸出高電平u 和輸出低電平u (2)閾值電壓 t )閾值電壓u (3)輸入電壓過閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向 ) 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 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 )單限比較器： (2)滯回比較器：具有滯回特性 )滯回比較器： 輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同， 輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓 單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次。 單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷?u = u t1 u t2 (3)窗口比較器： )窗口比較器： 有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓?jiǎn)?/p>

3、調(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。 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。 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 4、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)電路特征： 電路特征：集成運(yùn)放處于開環(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 凈輸入電流為0 2) up un時(shí)， uo=+ om =+u up un時(shí)， uo=- om =-u 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 二、單限比較器1. 過零比較器 (1)ut=0 ) (2)uoh=+ uom, uol=- uom ) , 3) =-u (3)ui 0 時(shí) uo =-uom; ui 0 時(shí) uo =+ uom集成運(yùn)放的凈輸入 電壓最大值為 電壓最大值為ud 集成運(yùn)

4、放的凈輸入電壓等于輸入電壓， 集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為愛護(hù)集成運(yùn) 放的輸入端，需加輸入端限幅電路。 放的輸入端，需加輸入端限幅電路。 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 輸出限幅電路為適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。 為適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。 不行缺少！ 不行缺少！ uoh=+ uz1+ ud2 uol=- uz2 + ud1) =-( uoh= uz uol=- ud uoh= - uol= uz 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 輸出限幅電路uo= uz (1)愛護(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： 電壓比較器的分析方法：的表達(dá)式， 即為u (

5、1)寫出 up、un的表達(dá)式，令up= un,求解出的 ui即為 t; 依據(jù)輸出端限幅電路打算輸出的高、 低電平； (2)依據(jù)輸出端限幅電路打算輸出的高、低電平； 依據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端打算輸出 (3)依據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端打算輸出 電壓的躍變方向 的躍變方向。 電壓的躍變方向。 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 2. 一般單限比較器un = r2 r1 u ref + ui r1 + r2 r1 + r2ut = r2 u ref r1 令u n = up = 0, 得u o = u z作用于反相輸入端 (1)若要 t 0,則應(yīng)如何修改電路？ )若要u ,則應(yīng)如何修改

6、電路？ (2)若要轉(zhuǎn)變曲線躍變方向，則應(yīng)如 )若要轉(zhuǎn)變曲線躍變方向， 何修改電路？ 何修改電路？ (3)若要轉(zhuǎn)變 ol、uoh呢？ )若要轉(zhuǎn)變u 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 三、滯回比較器1. 閾值電壓 u ol = u z u oh = +u z u n = ui r1 r1 u z up = uo , 令u n = u p,得 u t = r1 + r2 r1 + r2 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 三、滯回比較器2. 工作原理及電壓傳輸特性 r1 ut = u z u o = u z r1 + r2 -u 此時(shí)u 設(shè)ui- t,則 un up, uo=+uz。此時(shí) p= +ut, 直至+u 下降到0, 增大

7、ui,直至 t, un = up , uo從+uz下降到 ，正反饋 過程： up降至0, un up, uo躍變?yōu)?uz。 過程： 降至 ， 躍變?yōu)? 。 同理，設(shè) ui+ut,則 un up, uo=-uz。此時(shí)up= -ut, 同理， =- 此時(shí) 直至- 正反饋過程開頭， 躍變?yōu)?u 。 減小 ui,直至-ut,正反饋過程開頭，uo從-uz躍變?yōu)?z。 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 爭(zhēng)論一：如何轉(zhuǎn)變滯回比較器的電壓傳輸特性 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？ 若要電壓傳輸特性曲線左右移動(dòng)，則應(yīng)如何修改電路？ 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？ 若要電壓傳輸特性曲

8、線上下移動(dòng)，則應(yīng)如何修改電路？ 3. 若要轉(zhuǎn)變輸入電壓過 轉(zhuǎn)變輸出 閾值電壓時(shí)輸出電壓的 限幅電路 躍變方向， 躍變方向，則應(yīng)如何修 改電路？ 改電路？ 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 四、窗口比較器 u om ui u rh u om u om 當(dāng)uiurh時(shí)，uo1=-uo2=uom, - d1導(dǎo)通，d2截止； uo= uz。 導(dǎo)通， 截止； 當(dāng)uiurh時(shí)， uo2=-uo1= uom, - d2導(dǎo)通，d1截止；uo= uz 。 導(dǎo)通， 截止； 當(dāng)urlui urh時(shí)， uo1= uo2= -uom, d1、d2均截止； uo= 0。 均截止； 。 ui u rl u om 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 五、集成

9、比較器某型號(hào)集成比較器的等效電路 + vcc + vee + 特點(diǎn)： 特點(diǎn)： 1. 無需限幅電路，依據(jù)電源電壓確定所需高、低電平； 無需限幅電路，依據(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； 可直接驅(qū)動(dòng)集成數(shù)字電路； 3. 響應(yīng)速度快； 響應(yīng)速度快； 4. 可具有選通端； 可具有選通端； 5. 電源電壓上升，工作電流增大，工作速度加快。 電源電壓上升，工作電流增大，工作速度加快。 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 爭(zhēng)論二已知某型號(hào)集成電壓比較器 內(nèi)部等效電路如圖( )所示， 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( )( 各電路的電壓傳輸特性。 )(e) 試求解圖(b)( )各電路的電壓傳輸特性。 模擬電路基礎(chǔ)內(nèi)容 爭(zhēng)論三已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示， 已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它 們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sint (v),畫出各 們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為 ， 電路輸出電壓