比较器模拟电子技术基础ppt课件

1、模拟电子技术根底模拟电子技术根底安徽理工大学电气工程系安徽理工大学电气工程系主讲 ：黄友锐第十六讲第十六讲 14.1 比较器 14.2 非正弦波发生电路14.1 比较器14.1.1 固定幅度比较器固定幅度比较器14.1.2 滞回比较器滞回比较器14.1.3 窗口比较器窗口比较器14.1.4 比较器的运用比较器的运用 比较器是将一个模拟比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较的电路。 常用的幅度比较电路有常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较电压幅度比较器、窗口比较器和具有滞回特性的比较器器和具有滞回特性的比较器。这些比较器的阈值是固定。这些比较器

2、的阈值是固定的，有的只需一个阈值，有的，有的只需一个阈值，有的具有两个阈值。的具有两个阈值。 14.1.1 固定幅度比较器 (1) 过零比较器和电压幅度比较器过零比较器和电压幅度比较器 过零电压比过零电压比较器是典型的幅较器是典型的幅度比较电路，它度比较电路，它的电路图和传输的电路图和传输特 性 曲 线 如 图特 性 曲 线 如 图14.01所示。所示。(a)(b) 图图14.01 过零电压比较器过零电压比较器(a)电路图电路图(b)传输特性曲线传输特性曲线 将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值值VREF 上上 , 就得到电压幅度比

3、较器，它的电路图和传输特就得到电压幅度比较器，它的电路图和传输特性曲线如图性曲线如图14.02所示。所示。 图图14.02 固定电压比较器固定电压比较器(a)电路图电路图(b)传输特性曲线传输特性曲线(2)(2)比较器的根本特点比较器的根本特点 任务在开环或正反响形状。任务在开环或正反响形状。 开关特性，因开环增益很大，比较器的输开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只需高电平和低电平两个稳定形状。出只需高电平和低电平两个稳定形状。 非线性，因大幅度任务，输出和输入不成非线性，因大幅度任务，输出和输入不成线性关系。线性关系。 输入不存在虚短的概念输入不存在虚短的概念14.1.2 滞回比较器滞回

4、比较器om21221REF1TVRRRRRVRVom21221REF1TVRRRRRVRV 从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图14.03(a)所示。当输入电压所示。当输入电压vI从零逐渐增大，且从零逐渐增大，且: 时，时， ， 称为称为上限阈值上限阈值(触发触发)电平。电平。TIVv omOVvTV当输入电压当输入电压 时，时， ， 此时触发电平变为此时触发电平变为 ， 称称为下限阈值为下限阈值(触发触发)电平。电平。TIVv omOVv TV TV图图14.03(a)滞回比较器电路图滞回比较器电路图 当当 逐渐减小，且逐渐减小，且 以

5、前，以前， 一直等于一直等于 ，因此出，因此出现如图现如图14.03(b)所示的滞回特性曲线。所示的滞回特性曲线。Iv TIVv OvomV回差电压 ：Vomom212 TTVVRRRVVV图图14.03滞回比较电路滞回比较电路 的传输特性的传输特性14.1.3 窗口比较器窗口比较器 窗口比较器的电路如图窗口比较器的电路如图14.04所示。电路由两个幅度比较所示。电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成。器和一些二极管与电阻构成。设设R1 =R2，那，那么有：么有：DLHDCC212DCCL2=)2(21)2(=VVVVVRRRVVV 图图14.04 窗口比较器窗口比较器 窗口比较器的电压传

6、窗口比较器的电压传输特性如下页图输特性如下页图 14.05所示。所示。 当当vIVH时，时，vO1为为高电平，高电平，D3导通；导通；vO2为为低电平低电平, D4截止，截止，vO= vO1。 当当vI VL时，时，vO2为高为高电平，电平，D4导通；导通；vO1为低为低电平，电平，D3截止，截止，vO= vO2。 当当VH vI VL时，时，vO1为低电平，为低电平，vO2为低电为低电平，平，D3、D4截止，截止，vO为为低电平。低电平。 图图14.05 窗口比较器的传输特性窗口比较器的传输特性 信号的电位程度高于信号的电位程度高于某规定值某规定值VH的情况，相当的情况，相当比较电路正饱和输

7、出。比较电路正饱和输出。 信号的电位程度低于信号的电位程度低于某规定值某规定值VL的情况，相当的情况，相当比较电路负饱和输出。比较电路负饱和输出。 该比较器有两个阈值，传输特性曲线呈窗口状，该比较器有两个阈值，传输特性曲线呈窗口状，故称为窗口比较器。故称为窗口比较器。14.1.4 比较器的运用比较器的运用 比较器主要用来对输入波形进展整形，可以将不规那么比较器主要用来对输入波形进展整形，可以将不规那么的输入波形整形为方波输出的输入波形整形为方波输出,其原理图如图其原理图如图14.06所示。所示。(a) 正弦波变换为矩形波正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波有干扰正弦波变换为方波

8、图图14.06 用比较器实现波形变换用比较器实现波形变换14.2.1 方波发生电路14.2.2 三角波发生电路14.2.3 锯齿波发生电路 14.2 非正弦波发生电路 14.2.1 方波发生电路 方波发生电路是由滞回比较电路和方波发生电路是由滞回比较电路和RC定时电路构成的定时电路构成的，电路如图，电路如图14.07所示。所示。(1)(1)任务原理任务原理电源刚接通时电源刚接通时, 设设21Z2PZOC, 0RRVRVVvv所以 电容电容C充电，充电， 升高。参阅升高。参阅图图14.08。Cv图图14.07 方波发生器方波发生器 当当 时，时， ，所以，所以 电容电容C放电，放电， 下降。下降

9、。PNCVVvZOVv21Z2PRRVRVCv 当当 ，时，前往初态。时，前往初态。PNCVVvZOVv 方波周期用过渡过程公方波周期用过渡过程公式可以方便地求出式可以方便地求出 )21ln(212fRRCRT 图14.08 方波发生器波形图动画14-1 动画14-2 图14.07 方波发生器(2)(2)占空比可调的矩形波电路占空比可调的矩形波电路 显然为了改动输出方波的占空比，应改动电容器显然为了改动输出方波的占空比，应改动电容器 C 的充电和放电时的充电和放电时间常数。占空比可调的间常数。占空比可调的矩形波电路见图矩形波电路见图14.09。 C充电时，充电电流充电时，充电电流经电位器的上半

10、部、二极经电位器的上半部、二极管管D1、Rf； C放电时，放电电流经放电时，放电电流经Rf、二极管、二极管D2、电位器的、电位器的下半部。下半部。 图图14.09 占空比可调方波发生电路占空比可调方波发生电路 占空比为：占空比为：%100%1002111TTCRrRf1d w1 其中，其中， 是电位器中点到是电位器中点到上端电阻，上端电阻， 是二极管是二极管D1的的导通电阻。导通电阻。 wR1drCRrRRf2d ww2 其中，其中， 是二极管是二极管D2的导通的导通电阻。即改动电阻。即改动 的中点位置，的中点位置，占空比就可改动。占空比就可改动。wR2dr 图14.08 方波发生器波形图14

11、.2.2 三角波发生器三角波发生器 三角波发生器的电路如图三角波发生器的电路如图14.10所示。它是由滞回比较所示。它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反响给滞回比器和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反响给滞回比较器，作为滞回比较器的较器，作为滞回比较器的 。REFV1. 当当vO1=+VZ时时,那么那么电容电容C 充电充电, 同时同时vO按按线性逐渐下降，当使线性逐渐下降，当使A1的的VP略低于略低于VN 时，时，vO1从从+VZ跳变为跳变为-VZ。波形图参阅图波形图参阅图14.11。 图14.10 三角波发生器2. 在在vO1=-VZ后，电容后，电容C开场放电，开场放电，

12、vO按线性按线性上升上升, 当使当使A1的的VP略大略大于零时，于零时，vO1从从-VZ跳变跳变为为+ VZ ，如此周而复始，如此周而复始，产生振荡。产生振荡。vO的上升时的上升时间和下降时间相等，斜间和下降时间相等，斜率绝对值也相等，故率绝对值也相等，故vO为三角波。为三角波。图14.11 三角波发生器的波形输出峰值Z21moVRRVZ21moVRRV振荡周期：214Zmo444RCRRVVCRTmo2/04Z21VdtRVCT动画 14-3 14.2.3 锯齿波发生器锯齿波发生器 锯齿波发生器的电路如图锯齿波发生器的电路如图14.12所示。显然，为了获得锯所示。显然，为了获得锯齿波，应改动积分器的充放电时间常数。图中二极管齿波，应改动积分器的充放电时间常数。图中二极管D和和 R 将将使充电时间常数使充电时间常数减为减为(RR)C，而放电时间常数而放电时间常数仍为仍为RC。 图图14.12 锯齿波发生器电路图锯齿波发生器电路图 锯齿波电路的锯齿波电路的输 出 波 形 图 如