模擬電子技術(shù)模電之電壓比較器與功率放大電路

§8.2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。輸入電壓是模擬信號；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，為二值信號。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。廣泛用于各種報警電路。2.電壓比較器的描述方法:電壓傳輸特性uO＝f(uI)電壓傳輸特性的三個要素：（1）輸出高電平UOH和輸出低電平UOL（2）閾值電壓UT（3）輸入電壓過閾值電壓時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：只有一個閾值電壓（3）窗口比較器：有兩個閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時輸出電壓躍變兩次。（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，但輸入電壓單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷海?、集成運放的非線性工作區(qū)電路特征：集成運放處于開環(huán)或僅引入正反饋理想運放工作在非線性區(qū)的特點：1)凈輸入電流為02)uP>uN時，uO＝＋UOMuP<uN時，uO＝－UOM無源網(wǎng)絡(luò)5、教學(xué)基本要求

1)電路的識別及選用；2)電壓傳輸特性的分析。二、單限比較器（1）UT＝0（2）UOH＝＋UOM，UOL＝－UOM（3）uI>0時uO＝－UOM;uI<0時uO＝＋UOM

集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護集成運放的輸入級，需加輸入端限幅電路。二極管限幅電路使凈輸入電壓最大值為±UD1.過零比較器必要嗎？輸出限幅電路

為適應(yīng)負載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。UOH＝＋UZ1＋UD2

UOL＝－(UZ2＋UD1)UOH＝

－

UOL＝UZUOH＝UZ

UOL＝－UD

不可缺少！為使UOL接近0，怎么辦？鍺管輸出限幅電路uO＝±UZ（1）保護輸入端（2）加速集成運放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換電壓比較器的分析方法：（1）寫出uP、uN的表達式，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？作用于反相輸入端三、滯回比較器1.閾值電壓2.工作原理及電壓傳輸特性

設(shè)uI＜－UT，則uN＜uP，uO＝+UZ。此時uP＝+UT，增大uI，直至+UT，再增大，uO才從+UZ躍變?yōu)椋璘Z。

設(shè)uI＞+UT，則uN＞uP，uO＝－UZ。此時uP＝－UT，減小uI，直至－UT，再減小，uO才從－UZ躍變?yōu)?UZ。四、窗口比較器當(dāng)uI>URH時，uO1=－uO2=UOM，D1導(dǎo)通，D2截止；uO=UZ。當(dāng)uI<URL時，uO2=－uO1=UOM，D2導(dǎo)通，D1截止；uO=UZ。當(dāng)URL<uI<URH時，uO1=uO2=－UOM，D1、D2均截止；uO=0。特點：1.無需限幅電路，根據(jù)所需輸出高、低電平確定電源電壓；2.可直接驅(qū)動集成數(shù)字電路；3.應(yīng)用靈活，可具有選通端；五、集成比較器某型號集成比較器的等效電路4.響應(yīng)速度快；5.電源電壓升高，工作電流增大，工作速度加快。8功率放大電路8.1功率放大電路的一般問題8.3乙類雙電源互補對稱功率放大電路8.4甲乙類互補對稱功率放大電路8.5集成功率放大器8.2射極輸出器——甲類放大的實例8.1功率放大電路的一般問題2.功率放大電路提高效率的主要途徑1.功率放大電路的特點及主要研究對象1.功率放大電路的特點及主要研究對象(1)功率放大電路的主要特點功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。因此，要求同時輸出較大的電壓和電流。管子工作在接近極限狀態(tài)。(2)要解決的問題提高效率減小失真管子的保護一般直接驅(qū)動負載，帶載能力要強。電壓/功率放大電路都是能量轉(zhuǎn)換電路電壓：不失真的電壓信號：增益、輸入輸出電阻功率：不失真的輸出功率：1.功率放大電路的特點及主要研究對象1.輸出功率盡可能大2.效率更高效率：負載得到的有用信號功率和電源供給的直流功率的比值3.非線性失真要小4.功率器件的散熱問題（集電結(jié)溫）5.功率管的損壞與保護(1)功率放大電路的主要問題2.功率放大電路提高效率的主要途徑降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)電流(Q)。同時要使失真不嚴(yán)重四種工作狀態(tài)根據(jù)正弦信號整個周期內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分乙類：導(dǎo)通角等于180°甲類：一個周期內(nèi)均導(dǎo)通甲乙類：導(dǎo)通角大于180°丙類：導(dǎo)通角小于180°end8.2射極輸出器——甲類放大的實例簡化電路帶電流源詳圖的電路圖特點：電壓增益近似為1，電流增益很大，可獲得較大的功率增益，輸出電阻小，帶負載能力強。常用作輸出級電壓與輸入電壓的關(guān)系設(shè)T1的飽和壓VCES≈0.2V

Vi正半周，vO正向振幅最大值Vi負半周，vO負向振幅最大值若T1首先截止若T3首先出現(xiàn)飽和8.2射極輸出器——甲類放大的實例8.2射極輸出器——甲類放大的實例VBIAS=0.6V當(dāng)放大器的效率end效率低8.3乙類雙電源互補對稱功率放大電路8.3.2分析計算8.3.1電路組成8.3.3功率BJT的選擇8.3.1電路組成由一對NPN、PNP特性相同的互補三極管組成，采用正、負雙電源供電。這種電路也稱為OCL互補功率放大電路。1.電路組成2.工作原理兩個三極管在信號正、負半周輪流導(dǎo)通，使負載得到一個完整的波形。8.3.2分析計算圖解分析1.最大不失真輸出功率Pomax實際輸出功率8.3.2分析計算忽略VCES時8.3.2分析計算單個管子在半個周期內(nèi)的管耗2.管耗PT兩管管耗3.電源供給的功率PV當(dāng)4.效率當(dāng)8.3.2分析計算1.最大管耗和最大輸出功率的關(guān)系因為8.3.3功率BJT的選擇當(dāng)≈0.6VCC時具有最大管耗≈0.2Pom

選管依據(jù)之一功率與輸出幅度的關(guān)系8.3.3功率BJT的選擇2.功率BJT的選擇（自學(xué)）end8.4甲乙類互補對稱功率放大電路8.4.2甲乙類單電源互補對稱電路8.4.1甲乙類雙電源互補對稱電路8.4.1甲乙類雙電源互補對稱電路乙類互補對稱電路存在的問題8.4.1甲乙類雙電源互補對稱電路1.靜態(tài)偏置可克服交越失真2.動態(tài)工作情況二極管等效為恒壓模型設(shè)T3已有合適的靜態(tài)工作點交流相當(dāng)于短路8.4.1甲乙類雙電源互補對稱電路VBE4可認為是定值R1、R2不變時，VCE4也是定值，可看作是一個直流電源。8.4.2甲乙類單電源互補對稱電路靜態(tài)時，偏置電路使VK＝VC≈VCC/2（電容C充電達到穩(wěn)態(tài)）。

end當(dāng)有信號vi時負半周T1導(dǎo)通，有電流通過負載RL，同時向C充電正半周T