几种电压比较器的说明和比较

1、.集成运放组成的电压比较器 1.功能及应用：主要用来判断输入信号电位之间的相对大小，它至少有两个输入端及一个输出端，通常用一个输入端接被比较信号ui，另一个则接基准电压vr定门限电压(或称阀值)的ut。输出通常仅且仅有二种可能即高、低二电平的矩形波，应用于模数转换，波形产生及变换，及越限警等。2.运放的工作状态：开环和正反馈应用：运放在线性运用时，由于开环增益一般在105以上，所以其对应的输入的线性范围很小，ui数量级，为了拓宽其线性范围就必须引入负反馈，降低其开环增益。而比较器则希望其输入的线性范围越小越好(即比较灵敏度越高)采用开环或使开环增益更高的正反馈应用。在这儿有必要重复展现运放开环

2、电压传输特性。见图8.2.1，请注意横、纵坐标标度的不同(1)从途中可化称(2)若ui发出变化，使uo从负波饱和值突变到正饱和值，只在经过极窄的线性区时，才遵循在线性工作时才特有的“虚短”，其它时刻“虚短”不复存在。(3)若横坐标采用与纵坐标相同的标尺，则线性部分特性与纵轴合拢。精品.(4)若用正反馈使aod，则可缩短状态的转换时间。3.分类：(1)单限比较器(2)迟滞比较器(schmitt)(3)双限比较器(窗口比较器)二.单限比较器1.ui与ur分别接运放两输入端的开环串接比较器，见图8.2.2uiuruo=+uomui0时，即uo=+uom当uoc0时，即uo=-uom可见若把运放的同相

3、端与反相端互换，则与图8.2.2(b)类同三.迟滞比较器(正反馈比较器)其特点 抗干扰能力较强。在单限比较器种，如果ui受到干扰，在阀值附近回出现ui+ui(干扰信号多出现在阀值电压上，下波动，以致出现条纹误翻转，而迟滞比较器利用其传输特性的回差电压，输入的干扰信号不能使状态误翻转。1.两种迟滞比较器的传输特性见图8.2.4精品.动画演示迟滞比较器在单调区间内只能变化一次；对于反相：ui从小变到大时，uo一直为高电平，只有当ui到达上门限电压时，uo翻转为低电平，之后随着ui不断增大，uo始终为低；在ui减小时，必须减到下门限电压时，uo才会翻转为高电平对于同相：ui从小变到大时，uo一直为低

4、电平，只有当ui到达上门限电压时，uo翻转为高电平，之后随着ui不断增大，uo始终为高；在ui减小时，必须减到下门限电压时，uo才会翻转为低电平同相型：ui接运放同相端反相型：ui接运放反相端均由二根传输特性(1)，(2)合成，同相型.当ui从低值uth，uo从uoluoh；当ui从高值utl时，uo从uohuol。 反相型则类同。uth，utl为二个阀值，ut(回差)uthutl|uoh|=|uol|或|uoh|uol|根据输出是否有箝位电路而定。2.二种基型迟滞比较器(1)反相型迟滞比较器见图8.2.5精品.ui=u，uo被箝位在uz，避免运放计入过饱和。假设ui在足够低时，uiu+，uo

5、=uoff=+uz(始终稳定)此时当ui从低值若uiu+时，uo从+uz-uz此时当ui从高值至ui，uo从-uz+uz门限宽度ut=uth-utl=当ur=0时，ui无论从足够低或足够高单调增加或单调减少，uo仅翻转一次，即过了阀值后就维持在一种稳态。因为当过阀值电压后，uo从低变为高或从高变为低了，正反馈到ur（uth）端，使该阀值电压变高或变低了。只要门限宽度精品.ut=uth-utl幅度大于ui 在阀值电压波动的幅度，uo就不会翻转了，所以比单限比较器抗干扰能力强多了。(2)同相迟滞比较器见图8.2.6注：ui 和ur 的位置应该互换一下utl=u设ui足够低，使u+ u=ur，uo=

6、uol=-uz(初始稳态)若要使uo从-uz上升到+uz，必须使ui，以致使u+u=ur才行，而此时对应ur的ui=uth当ui从低值，使即此时uo从-uz+uz当ui从高值，使时所对应的ui=utl精品.即此时uo从+uz-uz同上面反相型类同，ui单调升或单调降，uo只改变一次状态，过了阀值后只维持在一种稳态上。我的理解：首先求出阀值电压；阀值电压是在放大器处在线性区域时求得的，不过在正反馈中，线性区域很窄。在该区域，才可以用到虚断和虚短的概念。（在正反馈状态下，只有在输出电压发生跳变瞬间，集成运放两个输入端之间的电压才可近似等于0，才能用到虚断和虚短的）vp=vn=urvr=r1*ui/

7、(r1+r2)+ r2*uo/(r1+r2) （1）而门限电压是对于输入电压来说的，当输入电压大于或小于这个uth时，输出就会有跳变。所以 当ui= uth时，这时的输入电压就是门限电压：而由（1）式可求出，uth=ui=ur(r1+r2)/r1 r2uo/r1，(uo=+-uz)四.双限比较器(窗口比较器)其特点是ui单调升或单调降，uo均有两次突变，与单限比较器和迟滞比较器有区别，因此它可以判别ui是否在两个电平之间。它实际上由二个单限开环比较器组成，d1，d2作用为隔断，uo1，uo2连接通路，避免uo1，uo2极性相反时，互为对方提供低阻通路而造成运放损坏。精品.uiurl(urh(url)urluiurh采用上面窗口比较器可以区分三极管是否在需要范围内，比如记为合格范围为50100，其它100均要取出，则可用发光二极管亮表示一种越限极警，不亮记为可通过即合格。改接一下上述输入输出回路即方便可得精品.分析上面的等效三极管电路，e端接15v，b端通过下拉电阻接地，从而b端电压