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：對兩個輸入端的輸入電壓進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果，在輸出端輸出高或者低兩個電平的電壓，即輸出電壓VO

只有兩個狀態(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電壓VREF

為輸入?yún)⒖茧妷悍治觯簐I與VREF

在輸入端進行比較當(dāng)時voAVREF∞vI當(dāng)時vo

為高電平，輸出電壓Vomax。當(dāng)時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vo

的狀態(tài)將發(fā)生突變。當(dāng)時我們稱VREF

為門限電壓或閾值電壓。Vomax與Vomin是集成運放輸出的兩個極限電壓，其值取決于正、負電源電壓VCC

與|VEE|一般比電源電壓低1~2V。上述電路的集成運放為理想的，如果在實際應(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，VREF

仍為電壓比較器的門限電壓，此時，VI

必須偏離VREF

一定數(shù)值后，才能達到vo

的高電平值或低電平值。vIvoVOmaxVOminVREF0根據(jù)特性曲線得：當(dāng)達到高電平Vomax時，當(dāng)達到低電平Vomin時，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待測信號從反相端輸入，故稱為反相過零電壓比較器或稱為過零檢測器。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進一步討論，vI≠VREF

時的單限比較器。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，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，需要一個帶有遲滯性的電壓比較器。遲滯特性如圖所示vIvoVOHVOLVIHVIL它有兩個門限電壓，即一個是由高電平變換低電平的門限電壓用VIH表示，另一個是由低電平變換高電平的門限電壓用VIL表示。vIvoVOHVOLVIHVILVIH稱為上門限電壓VIL稱為下門限電壓兩者的差值稱為門限寬度或遲滯寬度。電路如圖所示voAR1∞vIDz1Dz2RR2

R3VREF與單限比較器不同的是引入一個正反饋。當(dāng)時比較器處于變換狀態(tài)，因此VI

所對應(yīng)的門限電壓為：voAR1∞vIDz1Dz2RR2

R3VREF已知所以當(dāng)vo

由VIH

變換為VOL

時當(dāng)

vo

由VIL

變換為VOH

時遲滯寬度為調(diào)節(jié)R1

和R2

可改變ΔV。在實際應(yīng)用中，利用遲滯特性可以有效地克服噪聲和干擾的影響。例如，在過零檢測器，若輸入正弦電壓上疊加噪聲和干擾，則由于零值附近零檢測器輸出端就會引起錯誤的階躍如圖6-4-5所示。采用遲滯比較器和干擾的大小處在遲滯寬度內(nèi),就不會引起錯誤的階躍。在某些集成比較器的內(nèi)部電路中已引入正反饋,產(chǎn)生上述遲滯特性不必再加外部正反饋電路。圖6-4-5過零檢測器中的錯誤階躍在某些集成比較器的內(nèi)部電路中已引入正反饋,產(chǎn)生上述遲滯特性不必再加外部正反饋電路。遲滯比較器常用來組成波形整形,波形產(chǎn)生等電路。圖6-4-6(a)為方波產(chǎn)生電路。圖中R和C為定時元件。比較器的兩個門限電壓分別為VIH=VOHR2/(R1+R2)VIL=VOLR2/(R1+R2)假設(shè)t=0時

vo=VOH，且C上起始電壓為零，這時，VOH通過R向C充電，C上電壓（vc）按指數(shù)規(guī)律上升，直到其值等于VIH時，vo由VOH下跌到VOL。C將通過R放電。C上電壓按指數(shù)規(guī)律下降，直到其值等于VIL時，由VOL上跌到VOH。之后C又充電，如此重復(fù)，便得到圖6-4-6（b）所示的方波信號?？梢宰C明，振蕩周期為圖6-4-6方波發(fā)生電路T=2RCln(1+2R2/R1)三.仙窗口譽比較狗器(WI谷ND墊OW氧CO眉MP督AR線RA蠢TO籌R)傳呼唯口比貿(mào)較器洲是用舌來檢發(fā)測給古定范麥圍電房誠壓的輕電路征,圖趟6艇-4街-7憐(a)是它鎖的比賞較特萬性,外響應(yīng)抖的電路如尋圖少6-夕4-炎7(b)所示勉。圖波中，A1接成盾精密夫整流婆電路平，A2為單懷限比象較器籍。當(dāng)v1>0且v1–VRE蕩F1<0時,段集成藝運放A1輸出幕電壓商為正慨值,稅致使凝二極覽管D2導(dǎo)通斑，D1截止，嗓因此v’O1=杠0，這時混，v1，VRE吼F1和VRE拔F2分別挑通過日電壓R加到A2的反辯相輸館入端被。根據(jù)v1/R干-VRE她F1/R籍+VRE快F2/R謠=遙0求得柿下門鞭限電堵壓VIL=VRE傲F1-VRE常F2。圖罵6-舟4-淚7彎窗牌口比丙較器當(dāng)v1>0劃，且v1–VRE茶F1>0時，窄集成姜運放A1輸出艇負值島電壓鉛，致臂使D2截止判，D1導(dǎo)通，求相應(yīng)繞的v’O1為v’O1=狂-(葛R/咽2)活/R末(v1-飛VRE壩F1)辦=史-1幼/2并(v1-陣VRE毛F1)這時狠，加觸到A2反相講輸入稍端的闊電壓錢除了博分別斑通過R的v1，VRE凱F1和VRE拆F2外還丈增加糧了通格過R/價4的v’O1。根據(jù)△V朱