模电第三章-电压比较器、弛张振荡器及模拟开关PPT课件

. 1、第三章电压比较器、缓和振荡器及模拟开关，本章重点介绍电压比较器、缓和振荡器，并简要介绍模拟开关。 3.1电压比较器3.2缓和振荡器3.3单片集成专用电压比较器3.4模拟开关，2，3.1电压比较器，电压比较器被广泛用于“电压比较”、“电平检测”、“波形整形”、“波形发生”、“脉冲宽度”、“判定电路”及“模拟/数字转换”等另一方面，电压比较器的基本特性、电路特征：引入了开环或正反馈，整体放大器在“非线性”状态下工作，“虚短路”和“虚地”的概念不适用。 输出：比较器输出只有两个状态：“1”或“0”。 功能：电压比较器的功能是通过比较两个输入电压的大小，决定输出是高电平还是低电平。 3、电压比较器通常在开环中操作，其增益很大。电压比较器的符号和传输特性、电压比较器的符号、电压比较器的传输特性、电压比较器的输入输出关系：电压比较器的输出为高电平“1”或低电平“0”，所以电压比较器可以是模拟/数字转换器。4，1，高电平(UoH )和低电平(UoL )，电压比较器的性能指标，专用比较器的输出电平：2，判别灵敏度，3 .转换速度：比较器的输出状态转换所需的时间(死区)，一般要求转换时间尽可能短，实现高速比较。 转换速度与装置的转换速率SR有关，SR越大，输出状态的转换所需的时间就越短，比较器的转换速度就越高。5、2、电压比较器的开环应用-是一个简单的比较器，该电路可以作为零电平检测器。 该电路也可以用于“整形”，对不规则的输入波形进行整形，形成规则的矩形波。 另外，在过零比较器中，在基准信号ur是三角波，输入信号ui是缓慢的信号的情况下，例如由传感器所转换的温度、压力等的信号，输出矩形波的脉冲宽度随着ui的变化而改变，从而实现脉冲宽度调制。 2 .脉冲宽度调制器、6、例3.1.1电路和输入信号如图所示，试着画出了uy1和uy2的波形。 解：隔直，7，问题：三，滞后比较器正反馈比较器触发器，1，简单的比较器应用中存在的问题，一个是因转换速率的限制，高频脉冲的边缘不陡峭，二个是抗噪能力差.8，2，滞后电源供给电压UCC和-uee_57348； 另外，ui从负变化为正，在ui=Uf=Ur1的情况下，输出从高电平变化为低电平。 uo从高到低对应的ui变换电平被称为上阈值电平UTH，9，根据基准电位的变化，输入为正的状态下输出不变化，仅在输入比基准电位负的情况下输出跳，从低电平变化为高电平。 此时对应的基准电位为下阈值电平UTL。 之后ui继续增大，uo维持在低电平。 此时参考电压为：如上所述，滞后比较器的传递特性为，10，2 )同相输入的滞后比较器，同相输入滞后比较电路如图所示，在ui的极性为正且同相端子电压U=U-=0时，输出状态从负UOL跳跃到正UOH 即：同相输入滞回性比较器的传输特性。11、1、强抗噪能力、2、正反馈加速了状态转换，改善了输出波形的边缘，具有滞后比较器的特征：3、两种状态，具有存储功能，滞后比较器也被称为施密特触发器或触发器。 例3.1.2电路如图(a )，输入波形如图(b )所示，试制了uy1和uy2的波形。12、解：1、电路结构分析，A1是反相比例放大器，A2是反相输入滞回性比较器，13、3.2缓和振荡器，缓和振荡器是方波-三角波发生器，相对于方波信号，其状态不变化，有可能发生突发。 为了区别正弦振子，称为缓和振子。电路特征：正反馈电路，一部分是状态存储电路，一部分是时序电路，控制状态迁移的时间。 缓和振子框图，14，一，单运缓和振子，单运缓和振子汇总了状态记忆电路和定时电路，如图所示，单运缓和振子及其波形，15，单运缓和振子的特性分析，假定输出为高电平，电容提示电压为uc(0)=0，则电容被指数规则地充电此时，u为：uC上升到该电平值时，在U-=U处，输出状态反转，从高电平跳跃到低电平UoL。 此时的u为高阈值电压UTH :比较器的参照电压，在从高电平跳转到低电平UoL后，电容开始放电，向相反方向充电而朝向UoL。 此时的参照电压为：16，当电容电压uc(t )降低到UTL时，输出从低电平跳跃到高电平。 反复周期，放电输出为方波，其峰值为：RC不是理想的积分器，因此在电容电压uC中近似三角波，峰值为：电容充放电时间常数为T=RC，因此T1=T2，占空比为D=T2/T1=50%。 在t=T1时，根据变换：中：三要素法的电容电压：因此，振荡频率：18、例3.2.1的电路图设为C=0.1F、R=50k、R1=R2=10k，UCC=|UEE|=12V，uo 解：3 )振荡频率：1)uo(t )为方波，其振幅：2)uc(t )近似三角波，其振幅为：19、2、2、2输送结构的缓和振荡器，2输送方波-三角波振荡器，电路特征：A1构成同相输入的滞后比较器，A2为理想积分器，理想电路工作原理：A1输出为方波，该方波通过电阻r对电容器c进行恒流充放电，形成线性良好的三角波，三角波控制磁滞比较器的状态转换，周期性地反复振动。20，双运放方波-三角波振荡器的输出波形，uoo2m，uo2m，21，uoo2是三角波，在uo1为高电平时，c充电电流随着ic=UoH/R，uoo2线性地降低。 A1的反相端接地，若u过零，则A1的输出状态发生变化，a)uo1的宽度，1 )计算uo1和uoo2的宽度，因此，在22、uo1为低电平时，c反充电，充电电流随着ic=UoH/R，uoo2线性上升。 当u再次超过零时：b )因为存在uo-2的宽度，所以在R1R2的情况下，三角波的宽度超过方形波的宽度。 在.23、T1小时间隔内，电容器c的电压增加量为：2 )频率fo的计算，通过改变分压比可以改变恒流充放电电流，可以对振荡频率进行微调。24、3.3单片集成专用电压比较器，运输作为电压比较器存在问题：响应速度慢，转换时间和延迟时间过长。 专用单片集成电压比较器的响应速度非常快，其转换时间仅为1-3ns。 专用的单片集成电压比较器作为模拟电路和数字电路的接口电路，输出电平与TTL、CMOS或ECL兼容，专用的单片集成电压比较器有单比较器、双比较器和4个比较器。25、3.4模拟开关、模拟开关是电子系统中经常使用的基本单元，主要控制信号的接通断开。 理想的模拟开关的特性，接通时相当于切断，断开时相当于断开，动作速度快，开关间的隔离好。 模拟开关可由双极晶体管构成，也可由MOS场效应晶体管构成。 CMOS模拟开关：因其电路简单、功耗小、导通电阻小、截止电阻大的特点而被广泛应用。 模拟交换机是既能够传输模拟信号也能够传输数字信号的模拟装置.