幾種電壓比較器的說明和比較

1、集成運(yùn)放組成的電壓比較器1. 功能及應(yīng)用：主要用來判斷輸入 信號電位之間的相對大小， 它至少有兩個(gè)輸入端及一個(gè)輸岀端，通常用一個(gè)輸入端接被比較信號 U，另一個(gè)則接基準(zhǔn) 電壓V 定門限電壓(或稱閥值)的UTo 輸岀通常僅且僅有二種可能即高、低二電平的矩形波，應(yīng)用于模-數(shù)轉(zhuǎn)換，波形產(chǎn)生及變換，及越限警等。2. 運(yùn)放的工作狀態(tài)：開環(huán)和正反饋應(yīng)用：運(yùn)放在線性運(yùn)用時(shí)，由于開環(huán)增益一般在105以上，所以其對應(yīng)的輸入的線性范圍很小，U數(shù)量級，為了拓寬其線性范圍就必須引入負(fù)反饋，降低其開環(huán)增益。而比較器則希望其輸入的線性范圍越小越好 (即比較靈敏度越高)采 用開環(huán)或使開環(huán)增益更高的正反饋應(yīng)用。在這兒有必要重復(fù)

2、展現(xiàn)運(yùn)放開環(huán)電壓傳輸特性。見圖8.2.1，請注意橫、縱坐標(biāo)標(biāo)度的不同(1)從途中可化稱(2) 若U發(fā)出變化，使Uo從負(fù)波飽和值突變到正飽和值，只在經(jīng)過極窄的線 性區(qū)時(shí)，才遵循在線性工作時(shí)才特有的“虛短”，其它時(shí)刻“虛短”不復(fù)存 在。(3) 若橫坐標(biāo)采用與縱坐標(biāo)相同的標(biāo)尺，則線性部分特性與縱軸合攏。(4) 若用正反饋使AodT，則可縮短狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。3.分類：(1) 單限比較器 遲滯比較器(Schmitt)雙限比較器(窗口比較器)二.單限比較器1. U與UR分別接運(yùn)放兩輸入端的開環(huán)串接比較器，見圖8.2.2JUj?-圖氐22開環(huán)碗比較器 U>UR Uo=+Uom U<LR Uo=-

3、Uom U=U Uo發(fā)生翻轉(zhuǎn)(或稱突變)U1=3 讖緯門限電壓或閥值，若 UR=0稱為過零比較器當(dāng)U與UR互換位置，此時(shí)Uo以U=U為對稱軸與交換量對稱。2. U與3并聯(lián)在運(yùn)放同一輸入端時(shí)的開環(huán)并接比較器見圖8.2.3i-0R傳輸特性E8. 2. 3開環(huán)并接比較器在同相端可作There nin等效Uo=+Uom當(dāng)Uoc>0時(shí)，即5 CP且當(dāng) Uoc<0 時(shí)，即艮2 Uo=-Uom可見若把運(yùn)放的同相端J與反相端互換，則與圖8.2.2（b）類同 三.遲滯比較器（正反饋比較器）其特點(diǎn)抗干擾能力較強(qiáng)。在單限比較器種，如果U受到干擾，在閥值附近回出 現(xiàn)U + A 11（干擾信號多出現(xiàn)在閥值電

4、壓上，下波動(dòng)，以致出現(xiàn)條紋誤翻轉(zhuǎn)，而遲 滯比較器利用其傳輸特性的回差電壓，輸入的干擾信號不能使?fàn)顟B(tài)誤翻轉(zhuǎn)。1. 兩種遲滯比較器的傳輸特性見圖8.2.4Jk二M2L 1FOL1r(a)同相塑!J4R2 £Ayr彎1ymrUOLr("反相型圖8.2.4遲滯1：堿器傳輸特性動(dòng)畫演示遲滯比較器在單調(diào)區(qū)間內(nèi)只能變化一次；對于反相：Ui從小變到大時(shí)，Uo一直為高電平，只有當(dāng)Ui到達(dá)上門限電壓 時(shí)，Uo翻轉(zhuǎn)為低電平，之后隨著 Ui不斷增大，Uo始終為低；在Ui減小時(shí)，必 須減到下門限電壓時(shí)，Uo才會翻轉(zhuǎn)為高電平對于同相：Ui從小變到大時(shí)，Uo一直為低電平，只有當(dāng)Ui到達(dá)上門限電壓時(shí)， U

5、o翻轉(zhuǎn)為高電平，之后隨著 Ui不斷增大，Uo始終為高；在Ui減小時(shí)，必須減 到下門限電壓時(shí)，Uo才會翻轉(zhuǎn)為低電平同相型：U接運(yùn)放同相端反相型：U接運(yùn)放反相端均由二根傳輸特性 ， 合成，同相型.當(dāng)U從低值TUth，Uo從U0lT UOh；當(dāng)U從高值Jw UrL時(shí)，Uo從UU UOlo反相型則類同。 Uth，Utl為二個(gè)閥值， U(回差)=Uth- Utl |U°H=|U oL或|UoH工|Uol|根據(jù)輸出是否有箝位電路而定。2. 二種基型遲滯比較器(1)反相型遲滯比較器見圖8.2.5J t/oU2cmCc）"尺二°傳輸特性U=U, Uo被箝位在士 UZ避免運(yùn)放計(jì)入過

6、飽和。假設(shè)U在足夠低時(shí)，U<U+, Uo=Uff=+U （始終穩(wěn)定）s十Z二九此時(shí)竝5 盡7當(dāng)U從低值f 若U >U+時(shí)，Uo從+Uz； -Uz 此時(shí)F為叫 當(dāng)U從高值J至U < '- , Uo從-Uzf +Uz門限寬度Ut=Uth-Utl=1 +當(dāng)Ur=0時(shí)， U無論從足夠低或足夠高單調(diào)增加或單調(diào)減少，Uo僅翻轉(zhuǎn)一次，即過了閥值后就維持在一種穩(wěn)態(tài)。因?yàn)楫?dāng)過閥值電壓后，Uo從低變?yōu)楦呋驈母咦優(yōu)榈土?，正反饋到Ur（Uth）端，使該閥值電壓變高或變低了。只要門限寬度厶UT=UTh-Utl幅度大于U在閥值電壓波動(dòng)的幅度，Uo就不會翻轉(zhuǎn)了，所以比單限比較器抗干擾 能力強(qiáng)多了。

7、注xxxxxx： U 和Ur的位置應(yīng)該互換一下LTl=U設(shè)U足夠低，使L+ < U =UR, Uo=UL=-Uz （初始穩(wěn)態(tài)）若要使Uo從-Uz上升到+UZ,必須使U T,以致使U+> U- =UR才行，而此時(shí)對應(yīng)UR 的 u=lth口 = U理耳 叭鳥 2 S S當(dāng)U從低值?，使止1亠場% *竝U理=甘黑空雖亠口垃空 即兔內(nèi) 此時(shí)Uo從-Uzf +UZ當(dāng)U從高值J,使 - 時(shí)所對應(yīng)的U=LkU' =LU =U.即+ U7 Aa iU 沖&此時(shí)Uo從+LZ； -Uz同上面反相型類同，Ui單調(diào)升或單調(diào)降，Uo只改變一次狀態(tài)，過了閥值后只維 持在一種穩(wěn)態(tài)上。我的理解：首

8、先求出閥值電壓；閥值電壓是在放大器處在線性區(qū)域時(shí)求得的，不過在正反饋中，線性區(qū)域很窄。在該區(qū)域，才可以用到虛斷和虛短的概念。(在正反饋狀態(tài)下，只有在輸出電壓發(fā)生跳變瞬間，集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間的電壓才可近似等于0,才能用到虛斷和虛短的)Vp=Vn=UrVr=R1*Ui/(R1+R2)+ R2*Uo/(R1+R2)( 1)而門限電壓是對于輸入電壓來說的，當(dāng)輸入電壓大于或小于這個(gè) Uth時(shí)，輸出就 會有跳變。所以當(dāng)Ui= Uth時(shí)，這時(shí)的輸入電壓就是門限電壓：而由(1)式可求出，Uth=Ui=Ur(R1+R2)/R1 - R2Uo/R1，(Uo=+-Uz)四.雙限比較器(窗口比較器)其特點(diǎn)是U單調(diào)

9、升或單調(diào)降，Uo均有兩次突變，與單限比較器和遲滯比較器有區(qū)別，因此它可以判別U是否在兩個(gè)電平之間。 它實(shí)際上由二個(gè)單限開環(huán)比較器組成，D1, D2作用為隔斷，Uo1,Uo2連接通路，避免 Uo1，Uo2極性相反時(shí)，互為對方提供低阻通路而造成運(yùn)放損壞。kT+15V彼測三獲管 U i >URh(>Url)s = s U rl<U<URhUS采用上面窗口比較器可以區(qū)分 三極管B是否在需要范圍內(nèi)，比如記為合格范圍為 50<p 100, 其它B <50或B >100均要取岀，則可用發(fā)光二極管亮表示一種越限極警，不亮記為可通過即p合格。改接一下上述輸入輸岀回路即方便可得501Q0分析上面的等效三極管電路，e端接15v, b端通過下拉電阻接地，從而 b端電 壓為()v，c端同樣接下拉電阻接地，只要 c端的Ui電壓比b端電壓低，就能 保證集電結(jié)的反偏