比较器和波形发生器

1、比较器和波形发生器3.1 电压比较器(Comparer) 电压比较器的功能比较两输入信号大小，并以输出高、低电平来指示。 电压比较器的特点输入模拟量，输出数字量。实现模拟量与数字量间的转换。 电压比较器工作原理 只要开环Aud很大，则u+、u-间的微小差值，即可使运放输出工作在饱和状态。 由)(douuAuu可知u+ u- uo=Uomax（正饱和值） u+ u- uo=-Uomin （负饱和值） u+ = u- 逻辑状态转换 因此1、单限电压比较器类型基本比较器简单比较器(单门限)窗口比较器(双门限)滞回比较器(施密特触发器)8uIuOOuIuO1) 过零电压比较器uI 0UOmaxUOma

2、xUOHUOLtuO0tuI0特点：运放开环工作。 OuIuO2) 同相输入单门限比较器8uIUREFUZUZUREFuI UREF门限电压 UT特点:1)工作在非线性区2) )不存在虚短不存在虚短 ( (除了除了uI = UREF 时时) ) 3) )存在虚断存在虚断门限电压 UT = UREF 单限比较器优点： 电路结构简单，可不计有限KCMR的影响。 单限比较器缺点： 电路抗干扰能力差。 例如：过零比较器，当门限电平附近出现干扰信号时，输出会出现误操作。 tvO0vIt02、窗口比较器uO88U1U2uIV1V2uO1uO2设 U1 U2 ，比较器采用单电源uIuO1 uO2 V1 V2

3、uO U1U2 uI U1UOmax截止 导通UZ0UOmax0导通 截止UZ00截止 截止0UZOuIuOU1U2应用举例1 三极管 值分选电路885 V2.5 VV1V2V+15 V10 k20 k20 k430 k1 M5 k1.5 k3CG50 100，LED 不亮。分析电路是否满足要求： 100，LED 亮，解IB = (15 0.7 ) /1430= 0.01 mA当 50 时，IC 0.5 mA，UC 100 时，IC 1 mA，UC 5 V V1 导通，LED 亮当 50 100 时，2.5 V UC uP 时， uO = UZ当 uI uP 时， uO = +UZ当 uI =

4、 uP 时， 状态翻转212Z1REFTRRRURUU 212Z1REFTRRRURUU 例：R1 = 30 k，R2 =15 k,UZ = 6 V, UREF = 0, 求 UT。)(V 23015156 V)( 23015156-TT UU，特点：2)传输特性RR18uIUREFR2R3UZuOOuIuOUT+UTUZUZ当 uI 逐渐增大时 只要 uI UT+ ，则 uO = UZ当 uI 逐渐减小时只要 uI U T ，则 uO = UZ一旦 uI UT ，则 uO = UZ上门限下门限U = UT+ UTU回差电压uI 上升时与上门限比,uI 下降时与下门限比。 滞回比较器优点： 电

5、路抗干扰能力强。 例：反相输入滞回比较器的比较特性如图示，在已知输入信号时，试画输出信号波形。uI (V)uo(V)0比较特性7-7-66uI (V)t010-106- 6tuO (V)07-72. 同相型滞回比较器R1R8uIUREFR2R3UZuO212Z1IPRRRURuu 状态翻转时，uP = uN = UREFREF212Z1I URRRURu 即即若 UREF = 012ZT RRUU 则则12ZTRRUU 传输特性OuIuOUT+UTUZUZU = UT+ UT12Z2RRU 应用举例抗干扰OuIUTuOUOHUOLOOuIUT-UT+UOHUOLO整形OuIUT+UT-OuOU

6、OHUOLOuIUT+UT-OuOUOHUOLuO3.2 波形发生器1. 矩形波发生器R1C8R2R3UZuOR积分电路 滞回比较器UZ uO uCtUT+UT-UZ振荡频率212ZTRRRUU 212ZTRRRUU )21ln(212RRRCT Tf1 占空比 = 50% 矩形波高电平时间与其周期T之比称为占空比，方波的占空比为50%。显然，为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C的充电和放电时间常数，即可得占空比可调的矩形波发生器。 -+RWR1R2CucuoD1D2abc反相积分电路方波发生器电路一：方波发生器 矩形波积分电路三角波2. 三角波发生器+RR1R2C+uc-+RR2Cuo此

7、电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。dtuRCuoo11+RR1R2C+uc-+RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期T和参数R、C决定。0uo1tUom-Uom电路二：电路一的改型+A1A2uouo1R02R01RCR2R1反相积分电路滞回比较器特点：由滞回比较器和反相积分器级联构成，滞回比较器的输出作为反相积分器的输入，反相积分器的输出又作为滞回比较器的输入。+uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL滞回比较器回顾:omHURRU21omLURRU21上下门限电压：回顾:反相积分器dtuRCuio1ui-+RR2Cuoui=-Uui=+

8、Utuo0+Uom-UomomHURRU21omLURRU21+A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1tUOMUOMuotUHULdtuRCuoo11周期和频率计算tuoUHULT+A1A2uouo1R02R01RCR2R1RCRRf124214RRCRT T1T2LHTOMUUdtURC101HLTOMUUdtURC201TTT5 . 021omTOMURRdtURC215 . 0021电路三：是电路二的改型电路调整电位器 RW 可以使三角波上下移动。即给纯交流的三角波叠加了一个直流分量。+E-ERW+A1A2uouo1R02R01RCR2R1第 6 章集成运算放大器的应用tu

9、oT1T2-+R2R1+RR2CuoR+T1 时间段，电容 C 通过 R 放电T2 时间段，电容 C 通过 R 充电充放电的 时间T1、T2可通过 R、R调整。当R=0时，则为锯齿波发生器。电路四：是电路二的改进电路uo1被嵌位于Uz第 6 章集成运算放大器的应用3.锯齿波发生器uot-+R2R1+R4CuoR+R3改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常数，使放电的时间常数为0，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。couuuct-+R2R1+R4CuoR+R3ZTZURRdtURC21021212RRCRT *4.压频转换电路ZHURRU21ZLURRU21 |ui | UZ+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2couu 把锯齿波发生器积分电路的充电电压由uo1变为ui ，则锯齿波发生器转变为压频转换电路。即输出uo的频率由输入电压ui的大小决定。设 uo1=+UZ ，则D2截止，D1导通， ui 给电容C充电， uo下降，当uo下降到U+L时uo1翻转到-UZ ，这时， D1截止，D2导通，电容C快速放电，uo上升，当uo上升到U+H时uo1翻转到+U