電壓比較器原理演示文稿

電壓比較器原理演示文稿本文檔共26頁；當前第1頁；編輯于星期一\17點49分電壓比較器原理本文檔共26頁；當前第2頁；編輯于星期一\17點49分一、概述1.電壓比較器的功能：比較電壓信號(被測試信號與標準信號)大小。廣泛用于各種報警電路和鑒幅。比較器是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元，在測量、控制、D/A和A/D轉換電路中應用廣泛。輸入電壓是連續(xù)的模擬信號；輸出電壓表示比較的結果，只有高電平和低電平兩種情況。使輸出產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，即是從UOH躍變?yōu)閁OL，還是從UOL躍變?yōu)閁OH。本文檔共26頁；當前第3頁；編輯于星期一\17點49分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，但輸入電壓單調變化使輸出電壓只躍變一次。回差電壓本文檔共26頁；當前第4頁；編輯于星期一\17點49分4.集成運放在比較器中的應用（非線性工作區(qū)）電路特征：集成運放處于開環(huán)或僅引入正反饋集成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＝＋UOM

uP<uN時，uO＝－UOM本文檔共26頁；當前第5頁；編輯于星期一\17點49分二、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端，需加輸入端限幅電路。集成運放的凈輸入電壓最大值為±UD1.過零比較器本文檔共26頁；當前第6頁；編輯于星期一\17點49分輸出限幅電路

為適應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！期限流作用本文檔共26頁；當前第7頁；編輯于星期一\17點49分輸出限幅電路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。（利用電壓并聯(lián)負反饋來實現(xiàn)）本文檔共26頁；當前第8頁；編輯于星期一\17點49分問題：過零比較器如圖所示，輸入為正負對稱的正弦波時，輸出波形是怎樣的？傳輸特性uIuO+UOpp

-UOppO+UZ-UZ將正弦波變?yōu)榫匦尾ū疚臋n共26頁；當前第9頁；編輯于星期一\17點49分2.一般單限比較器（1）若要UT<0，則應如何修改電路？（改變參考電壓的極性）（2）若要改變曲線躍變方向，則應如何修改電路？（將同相輸入端與反相端所接外電路互換）（3）若要改變UOL、UOH呢？（改變輸出端的限幅電路UZ的大?。┳饔糜诜聪噍斎攵薝REF—參考電壓或稱基準電壓本文檔共26頁；當前第10頁；編輯于星期一\17點49分存在干擾時單限比較器的uI、uO波形單限比較器的作用：檢測輸入的模擬信號是否達到某一給定電平。缺點：抗干擾能力差。解決辦法：采用具有滯回傳輸特性的比較器。單限比較器的特點和應用本文檔共26頁；當前第11頁；編輯于星期一\17點49分[例8.2.1]在圖8.2.6所示電路中，UZ=±6V，在圖8.2.7中所示電路中，R1=R2=5kΩ，基準電壓UREF=2V，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=±5V；它們的輸入電壓均為圖8.2.8（a）所示的三角波。試畫出圖8.2.6所示電路的輸出電壓u01和圖8.2.7所示電路的輸出電壓u02解圖8.2.6為過零比較器圖8.2.7為一般單限比較器。圖8.2.8例8.2.1波形圖R1R2本文檔共26頁；當前第12頁；編輯于星期一\17點49分三、滯回比較器1.從反相輸入端輸入的滯回比較器電路1）計算閾值電壓UT2）工作原理及電壓傳輸特性（1）設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。本文檔共26頁；當前第13頁；編輯于星期一\17點49分

（2）設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。（3）綜述：uo從+UZ躍變到-UZ的閾值電壓為+UT；uo從-UZ躍變到+UZ的閾值電壓為-UT；uI在-UT與+UT之間增加或減小,uO不發(fā)生變化。本文檔共26頁；當前第14頁；編輯于星期一\17點49分UREF為參考電壓；uI為輸入電壓；輸出電壓uO為+UZ或-UZ。當uP=uN時，輸出電壓的狀態(tài)發(fā)生跳變。比較器有兩個不同的門限電平，故傳輸特性呈滯回形狀。+UZuIuO-UZOUT-UT+圖8.2.10滯回比較器2.加了參考電壓的滯回比較器本文檔共26頁；當前第15頁；編輯于星期一\17點49分

若uO=UZ，當uI逐漸減小時，使uO由UZ跳變?yōu)閁Z所需的門限電平UT-

回差(門限寬度)UT：

若uO=UZ，當uI逐漸增大時，使uO由+UZ跳變?yōu)?UZ所需的門限電平UT+本文檔共26頁；當前第16頁；編輯于星期一\17點49分1.若要電壓傳輸特性曲線左右移動，則應如何修改電路？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，則應如何修改電路？3.若要改變輸入電壓過閾值電壓時輸出電壓的躍變方向，則應如何修改電路？改變輸出限幅電路UZ加參考電壓UREF（將同相輸入端與反相端所接外電路互換）本文檔共26頁；當前第17頁；編輯于星期一\17點49分四、窗口比較器

當uI>URH時，uO1=－uO2=UOM，D1導通，D2截止；uO=UZ。

當uI<URH時，uO2=－uO1=UOM，D2導通，D1截止；uO=UZ。

當URL<uI<URH時，

uO1=uO2=－UOM，D1、D2均截止；uO=0。前面的比較器在輸入電壓單一方向變化時，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測出輸入電壓是否在二個電壓之間。本文檔共26頁；當前第18頁；編輯于星期一\17點49分五、集成比較器1.集成電壓比較器的主要特點和分類：1)具有較高的開環(huán)差模增益；2)具有較快的響應速度；3)具有較高的共模抑制比和允許共模輸入電壓較高；4)具有較低的失調電壓、失調電流及較低的溫漂。分類：單、雙和四電壓比較通用型、高速型、低電壓型和高精度型普通、集電極（或漏極）開路輸出或互補輸出型本文檔共26頁；當前第19頁；編輯于星期一\17點49分2.集成電壓比較器的基本接法1)通用型集成電壓比較器AD790(P435)引腳圖+12V單電源供電，邏輯電源為5V?！?V雙電源供電，邏輯電源為5V?！?5V雙電源供電，邏輯電源為5V。本文檔共26頁；當前第20頁；編輯于星期一\17點49分2)集電極開路集成電壓比較器LM119金屬封裝的管腳圖反相輸入2同相輸入2電路為雙限比較器，能實現(xiàn)線與功能圖8.2.16由LM119構成的雙限比較器及其電壓傳輸特性本文檔共26頁；當前第21頁；編輯于星期一\17點49分3)說明（1）單電源供電時，負電源端-VS應接地。（2）管腳8接邏輯電源，計作VLOgic，其值決定于負載所需高電平；為了驅動TTL電路，迎接+5V。（3）管腳5位鎖存控制端，當它位低電平時，鎖存輸出信號。（4）電路中電容均為耦合電容，用于濾去比較器輸出產生變化時電源電壓的波動。圖B中的510歐姆電阻是輸出高電平時得上拉電阻。（5）集電極開路集成電壓比較器LM119輸出采用了“線與”。一般比較器不可以采用，否則當兩個輸出電壓產生沖突時，會因輸出回路電流國大造成器件損壞。本文檔共26頁；當前第22頁；編輯于星期一\17點49分特點：1.無需限幅電路，根據(jù)電源電壓確定所需高、低電平；2.可直接驅動集成數(shù)字電路；3.響應速度快；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。某型號集成比較器的等效電路本文檔共26頁；當前第23頁；編輯于星期一\17點49分討論二已知某型號集成電壓比較器內部等效電路如圖（a）所示，試求解圖（b）～（e）各電路的電壓傳輸特性。本文檔共26頁；當前第24頁；編輯于星期一\17點49分討論三已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖