电压比较器原理

1、电压比拟器原理时间：2021-07-252021-07-25 15:06:0215:06:02 来源：资料室电压比拟器简称比拟器，其根本功能是对两个输入电压进行比拟，并根据比拟结果 输出高电平或低电平电压，据此来判断输入信号的大小和极 性。电压比拟器常用丁 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。电压比拟器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比拟 器中的集成运放 大多处丁开环或正反应的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进 入非线性区，届丁集成运放的非线性应用范围。在分析比拟器时，虚断路原那么仍成 立，虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。下面分别介绍

2、几个种类电压比拟器作用。一、零电平比拟器(过零比拟器)电压比拟器是将一个模拟输入信号 uiui 与一个固定的参考电压 URUR 进行比拟和鉴别的 电路。参考电压为零的比拟器称为零 电平比拟器。按输入方式的不同可分为反相输入和同 相输入两种零电位比拟器，如图 1(a)1(a)、(b)(b)所示( (a a ) )( ( b b ) )图 1 1 过零比拟器(a)(a)反相输入;(b)(b)同相输入通常用阈值电压和传输特性来描述比拟器的工作特性。阈值电压(乂称门槛电平)是使比拟器输出电 压发生跳变时的输入电压值，简称为阈 值，用符号 UTHUTH 表示。估算阈值主要应抓住输入信号使输出电压发生跳变

3、时的临界条件。 这个临界条件 是 集成运放两个输入端的电位相等(两个输入端的电流也视为零) )，即 U+=!U+=!。对丁图1 1a a电路，U U =Ui,=Ui, U+=0,U+=0, UTH=0UTH=0。传输特性是比拟器的输出电压 uouo 与输入电压 uiui 在平面直角坐标上的关系。画传输特性的一 般步骤是：先求阈值，再根据电压比拟器的具体电路，分析在输入 电压由最低变到最高正向过程和输入电压由最高到最低负向过程两种情况下， 输出电压的 变化规律，然后画出传输特性。二、任意电平比拟器俘零比拟器将零电平比拟器中的接地端改接为一个参考电压URUR 段 为直流电压，由丁 URUR 的大小

4、和极性均可调整，电路成为任意电平比拟器或称俘零比拟器。(a)图 2 2 任意电平比拟器及传输特性22+ + OOOOA + -o o % %t/oll0URW,a a任意电平比拟器；b b传输特性 图 3 3 电平检测比拟器信传输特性(a)(a)电平检测比拟器；(b)(b)传输特性电平电压比拟器结构简单，灵敏度高，但它的抗干扰能力差。也就是说，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。为了提高电压比拟器的抗干扰能力，下面介绍有两个不 同阈值的滞回电压比拟器。三、滞回电压比拟器滞回比拟器乂称施密特触发器，迟滞比拟器。这种比拟器的特

5、点是当输入信号 uiui 逐 渐增大或逐渐减小时，它 有两个阈值，且不相等，其传输特性具有“滞回曲线的 形状。83838 8电子滞回比拟器也有反相输入和同相输入两种方式。URUR 是某一固定电压，改变 URUR 值能改变阈值及回差大小。以图 4(a)4(a)所示的反相滞回比拟器为例，计算阈值并画出传输特性(b 图 4 4 滞回比拟器及其传输特性反相输入；(b)(b)同相输入(a)(a)(d )1,1,正向过程 正向过程的阈值为形成电压传输特性的 abcdabcd 段2,2,负向过程负向过程的阈值为_ R&R+ %。阳 _汽3。盘-R-0EU r&ro - -形成电压传输特性上

6、defadefa 段。由丁它与磁滞回线形状相似，故称之为滞回电压比拟利用求阈值的临界 条件和叠加原理方法，不难计算出图 4(b)4(b)所示的同相滞回比拟 器的两个阈值UTH1= Q +应。阳疽(i+-)y(i+-)yA A- - 汕两个阈值的差值 UTH=UTH1UTH=UTH1 UTH2WUTH2W 为回差。由上分析可知，改变 R2R2 值可改变回差大小，调 整 URUR 可改变 UTH1UTH1 和 UTH2UTH2 但不影 响回差大小。即滞回比拟器的传输特性将平行右移或左移，滞回曲线宽度不变。1 1 . . / / V V图 5 5 比拟器的波形变换(a)(a)输入波形；(b)(b)输

7、出波形例 如，滞回比拟器的传输特性和输入电压的波形如图 6(a)6(a)、(b)(b)所示。根据传输特 性和两个阈值(UTH1=(UTH1= 2V,2V, UTH2=UTH2= 2V),2V),可画出输出电压 uouo 的波形，如图 6(c)6(c)所示。 从图(c)(c)可见，uiui 在 UTHUTH 倡 UTHUTH 必问变化，不会引起 uouo 的跳变。但回差也导 致 了输出电压的滞后现象，使电平鉴别产生误差。-6V(a )图 6 6 说明滞回比拟器抗干扰能力强的图(a)(a)传输特性；(b)ui(b)ui 波形；(c)(c)根据传输特性和 uiui 波形画出的 uouo 波形四、窗口电压比拟器电平比拟器和滞回比拟器有一个共同特点，即 uiui 单方向变化(正向过程或负向过程) ) 时，uouo 只跳变一次。只能检测一个输入信号的电平，这种比拟器称为单限比拟器。双限比拟器乂称窗口比拟器。它的特点是输入信号单方向变化(例如 uiui 从足够低单 调升高到足够高) )，可使输出电压 uouo 跳变两次，其传输特性如图