波形的发生和信号的转换8.2电压比较器.ppt

,模拟电子技术基础课件,1、LC选频网络,电路的谐振频率理想时,2、变压器反馈式振荡电路,内容回顾,3.电感反馈式振荡电路,uf,4.电容反馈式振荡电路,电压比较器：是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，将输入电压和一个参考电压进行比较并将比较的结果对外输出的电路，是组成产生非正弦波电路的基本单元电路。,8.2电压比较器,例：,模拟量,数字量,8.2.1概述,一、电压比较器的电压传输特性：即：电压比较器uO与uI的关系曲线uO=f(uI)用曲线来描述，称为电压传输特性。,注意：在电压比较器中，uI可以是模拟信号，而uO只有两种可能的状态：UOH和UOL，用以表示比较的结果。,当uO从UOH跃变为UOL，或从UOL跃变为UOH时，对应的输入电压uI称为阈值电压，或转折电压，记作UT。,描述电压传输特性的三要素:,1.uO高、低电压UOH、UOL；2.阈值电压UT的值当uO从UOH跃变为UOL，或从UOL跃变为UOH时，（即uO=0时）对应的uI；3.uI经过UT时uO的跃变方向。,为了正确画出电压传输特性，必须求出电压比较器三个要素：,（1）输出电压uO高电平UOH和低电平UOL的数值；（一般有限幅）,（2）求出阈值电压的数值UT（即uO=0时对应的uI）,（3）正确判断当uI变化且经过UT时，uO的跃变方向，即是从UOH跃变为UOL，还是UOL跃变为UOH。,二、集成运放的非线性工作区：1.工作条件：电路开环或引入正反馈。,2)iP=iN=0,uO=AuI=A(uPuN),只要uPuN,uPuN,uO=+UOM,uP0,uO=-UOM,uI0,uO=-UOM,uI0时，uO=-UOM，DZ1工作在正向导通状态，DZ2工作在稳压状态，所以uO=UOL=-(UZ2+UD)；,uIuP,uO=-UZ，,当uIuP,uO=-UZ，,当uIUT时,uNuP,uO=+UZ，,4、画出uO、uI的电压传输特性。,通过以上分析得到电压传输特性。,设UREF0,uO、uI的电压传输特性。,综上所述，分析电压传输特性三要素的方法。P413,（1）通过集成运放输出端所接的限幅电路来确定电压比较器的输出低电平UOL和输出高电平UOH；,（2）写出集成运放同相、反相输入端电位uP和uN的表达式，令uP=uN，解得输入电压就是阈值电压UT；,（3）uO在uI过UT时的跃变方向决定于uI作用于集成运放的哪个输入端。若uI从反相输入端输入（或通过电阻接反相输入端），当uIUT时，uO=UOL。若uI从同相输入端输入（或通过电阻接同相输入端），当uIUT时，uO=UOH。,将三角波变换成矩形波,利用电压比较器可以实现波形变换如图：,8.2.3滞回比较器,在uI单向变化时，uO有一定的惯性，提高了比较器的抗干扰能力。,如图：从反相输入端输入信号，电路引入正反馈。,=施密特触发器,根据电路分析电压传输特性：,1、uO的高、低电平,根据电路：,UOH=UZ;,UOL=-UZ.,2、求UT,根据电路：,UT有两个值,3、确定uI=UT时，uO的跃变方向。,1)如果uO=+UZ，则：,输入信号由小到大,uI=uN=UT1,uO=0,跳变点为：UT1,2)如果uO=-UZ，则：,即：输入信号由大到小,UT1,跳变点为：UT2,uI=uN=-UT2,uO=0,注意：uO从+UZ到-UZ和从-UZ到+UZ的变化过程中对应的UT不同。,当-UTuIURH时，uO1=+UOM，uO2=-UOM，使D1导通,D2截止。稳压管DZ工作在稳压状态，uO=+UZ。,当uIURL时，uO1=-UOM，uO2=+UOM，使D2导通,D1截止。稳压管DZ工作在稳压状态，uO=+UZ。,当URLuIURH时，uO1=uO2=-UOM，使D1和D2均截止。稳压管DZ截止，uO=0。URL和URH分别为比较器的两个阈值电压。,（1）在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区，输出电压只有高电平和低电平两种可能的情况。（2）一般用电压传输特性来描述输出电压和输入电压的函数关系。（3）电压传输特性的三个要素是输出电压的高、低电平，阈值电压和输出电压的跃变方向。输出电压的高、低电平决定于限幅电路；令uP=uN所求出的uI就是阈值电压UT；uI等于阈值电压时输出电压的的跃变方向决定于uI作用于集成运放的同相输入端还是反相输入端。,小结：,7.9电路如图所示,（1）写出uO与uI1、uI2的运算关系式；（2）当RW的滑动端在最上端时，若uI110mV，uI220mV，则uO？,（3）若uO的最大幅值为14V，输入电压最大值uI1max10mV，uI2max20mV，最小值均为0V，则为了保证集成运放工作在线性区，R2的最大值为多少？,解：（1）写出uO与uI1、uI2的运算关系式；,A2同相输入端电位,输出电压,或,up2,uN2,+Up2,（2）当RW的滑动端在最上端时，若uI110mV，uI220mV，则uO？解：将uI110mV，uI220mV代入,得uO100mV,（3）若uO的最大幅值为14V，输入电压最大值uI1max10mV，uI2max20mV，最小值均为0V，为保证集成运放工作在线性区，R2的最大值为多少？解：根据题目所给参数，（uI2uI1）的最大值为20mV。若R2最大,则R1为最小值，则为保证集成运放工作在线性区，（uI2uI1）20mV时集成运放的输出电压应为14V，写成表达式为,故：R1min143R2maxRWR1min（100.143）k9.86k,7.11在图（a）所示电路中，已知输入电压uI的波形如图（b）所示，当t0时uO0。试画出输出电压uO的波形。,解：输出电压的表达式为,当uI为常量时：,因此输出波形如解图所示。,若t0时uO0，,uI,uO,则t5ms时uO10055103V2.5V。,当t15mS时uO100(5)10103（2.5）V2.5V。,8.6电路如图所示，试求解：（1）RW的下限值；（2）振荡频率的调节范围。,解:（1）根据振荡条件：|AF|1,故RW的下限值