第23讲 电压比较器-gai-2014.ppt

一 电压比较器 第五节电压比较器 对两个输入电压进行比较和鉴别的电路由工作在非线性区的运放构成 开环或正反馈 输出为高电平或低电平 电压比较器常用于自动控制 波形产生与变换 模数转换以及越限报警等许多场合 电压幅度鉴别准确 稳定 输出电压反应迅速 抗干扰能力强 例如空调控制 1 简单比较器 2 滞回比较器 3 窗口比较器 1 分类 过零比较器 非过零比较器 使比较器输出电压产生跃变时的输入电压 2 工作特性 1 阈值电压UTH 即U U 时的Ui值 2 传输特性 Uo与Ui在直角坐标系的关系 电压比较器时开环状态是没有虚短的 1 过零比较器 零电平比较器 参考电压为零的比较器 二 简单比较器 阈值电压为 临界条件 模拟信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较和鉴别 按输入方式不同 分为反相输入和同相输入两种 反相输入过零比较器 注意要跟虚短分开 阈值电压为 同相输入过零比较器 注意跃变的趋势 c 输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向 1 电压比较器的描述方法 电压传输特性 电压传输特性的三个要素 b 输出高电平UOH和输出低电平UOL a 阈值电压UTH 写出U U 的表达式 令U U 求解出的ui即为UTH 根据输出端限幅电路决定输出的高 低电平 根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向 趋势 2 电压比较器的分析步骤 输出端加双向稳压管 反馈回路接双向稳压管 电压传输特性 2 限幅输出比较器 对称限幅 限幅电路和过压保护电路 输入保护 非对称限幅 3 任意电平比较器 非过零比较器 1 简单的任意电平比较器 电压传输特性 UR是已知电压 2 电平检测比较器 电压传输特性 求出阈值电压 只要改变参考电压UR的大小和极性 以及电阻R1和R2的阻值 就可以改变阈值电压的大小和极性 4 简单比较器功能 波形变换 说明 跃变过程不是瞬间的 也是有一定的变化时间的 运放开环一个阈值结构简单灵敏度高抗干扰能力差 5 简单比较器特点 如果输入信号因干扰在阈值附近变化时 输出电压将在高 低两个电平之间反复地跳变 可能使输出状态产生误动作 三 滞回比较器 施密特触发器 当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时 有两个不相等的阈值 其传输特性具有 滞回 曲线的形状 滞回比较器也有反相输入和同相输入两种方式 运放引入正反馈 目的是加速输出状态的跃变 使运放经过线性区过渡的时间缩短 反相输入 同相输入 自学会 1 反相滞回比较器 1 正向过程 当ui足够低时 uo为高电平 UOH UZ 当ui从足够低逐渐上升到阈值UTH1时 uO由UOH跳变到低电平UOL UZ 正向过程的阈值UTH1为 1 反相滞回比较器 2 负向过程 当ui足够高时 uo为低电平 UOL UZ ui从足够高逐渐下降使uo由UOL跳变为UOH的阈值为UTH2 3 应用 滞回比较器能将连续变化的周期信号变换为矩形波 比较器的波形变换 2 同相滞回比较器 UTH UTH1 UTH2称为回差 UR是固定电压 改变UR值能改变阈值UTH1和UTH2 但并不改变回差大小 滞回比较器由于有回差电压存在 大大提高了电路的抗干扰能力 回差 UTH越大 抗干扰能力越强 因为输入信号因受干扰或其他原因发生变化时 只要变化量不超过回差 UTH 这种比较器的输出电压就不会来回变化 四 窗口电压比较器 特点 输入信号单方向变化 例如ui从足够低单调升高到足够高 可使输出电压uo跳变两次 其传输特性形似窗口 称为窗口比较器 1 简单比较器 开环 一个阈值 单限 2 滞回比较器 闭环 两个阈值 单限 具有滞回特性输入电压的变化方向不同 阈值电压也不同 但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次 回差电压 五 电压比较器的区别 3 窗口比较器 开环 两个阈值 双限输入信号单方向变化可使输出电压uo跳变两次 如图所示电路 A均为理想运放 电容器上初始值为零 设Ul 1V U2 lV 求t为多少秒时Uo产生跳变 解 如图所示电路 A均为理想运放 电容器上初始值为零 1 指出Al A2 A3各组成什么功能的应用电路 2 求U