西电模电- 电压比较器

会计学1西电模电——电压比较器其中

可见，该电路具有带阻特性。第1页/共56页取摸拟无耗等效电感二.模拟电感。1.无耗接地电感第2页/共56页由模拟电感构成的带通滤波器第3页/共56页其中可见，该电路等效一有耗电感。1.有耗接地电感。第4页/共56页由模拟电感构成的带阻滤波器选择即可实现由模拟电感构成的二阶带阻滤波器在处第5页/共56页第3章电压比较器、驰张振荡器

及模拟开关3.1电压比较器3.2驰张振荡器3.3模拟开关第6页/共56页

电压比较器的功能是对两个输入电压的大小进行比较，并根据比较结果输出高、低两个电平。3.1电压比较器

电压比较器有专用的集成芯片可供使用，也可用集成运放组成，这里只讨论后者。由于比较器输出只有两个状态，因此，用作比较器的运放将工作在开环或正反馈的非线性状态。比较器在信号变换、检测和波形产生电路中有广泛应用。

此外由于高电平相当于逻辑“1”，低电平相当逻辑“0”，所以比较器可作为摸拟与数字电路之间的接口电路。第7页/共56页电压比较器的基本特性1.输出高电平(UoH)和低电平(UoL)

用运放构成的比较器，其输出的高电平UoH和低电平UoL可分别接近于正电源电压(UCC)和负电源电压(-UCC)。电压比较器的电路符号第8页/共56页理想的电压比较器，在高、低电平转换的门限UT处具有阶跃的传输特性。

实际运放的Aud不为无穷大。在UT附近存在着一个比较的不灵敏区。在该区域内输出既非UoH，也非UoL，故无法对输入电平大小进行判别。2.鉴别灵敏度这就要求运放：

显然，Aud越大，则这个不灵敏区就越小，称比较器的鉴别灵敏度越高。第9页/共56页转换时间

3.转换速度作为比较器的另一个重要特性就是转换速度，即比较器输出状态发生转换所需要的时间。

通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。为此可对比较器施加正反馈，以提高转换速度。第10页/共56页非线性应用的条件：运放开环或施加正反馈。理想集成运放非线性应用时的特点非线性应用特点：此时，两输入端“虚短路”的概念不再适用。第11页/共56页

一.反相电压比较器电路如图所示，输入信号ui加在反相端，参考电压ur加在同相端。3.3.1简单电压比较器ui<ur

，uo=UOH当ui>ur

，uo=UOL其传输特性

uo=f(ui)当该电路的参考电压为零时，则为反相过零比较器。

0第12页/共56页2.同相电压比较器ui<ur

，uo=UOL当ui>ur

，uo=UOH其传输特性

uo=f(ui)当参考电压为零时，则为同相过零比较器。电路如图所示，输入信号ui加在同相端，参考电压ur加在反相端。

0第13页/共56页[例1].若ui=5sinωtVur=2V,UCC=12V。试画出反相和同相比较器的输出波形。反相比较器同相比较器第14页/共56页[例2].将不规则的输入波形整形成规则的矩形波。[例3].若ur为三角波，而ui为缓变信号，实现脉宽调制。反相比较器反相过零比较器第15页/共56页简单比较器应用中存在的问题①.输出电压转换时间受运放的限制，使高频脉冲的边缘不够陡峭；②.抗干扰能力差。在比较门限处，输出将产生多次跳变。3.3.2.

迟滞比较器––双稳态触发器第16页/共56页

为了解决以上两个问题，在比较器中引入正反馈，构成所谓“迟滞比较器”。这种比较器具有很强的抗干扰能力，同时由于正反馈加速了状态转换，从而改善了输出波形的边缘。一.反相迟滞比较器

反相迟滞比较器电路如图所示。R1和R2将输出电压uo反馈到运放的同相端，构成正反馈。为简单计，R1端所接的参考电平为地电位。下面来分析该电路的传输特性第17页/共56页当输出一旦变为低电平，则同相端也同时跳变为

当ui很负使u－<u+时，uo为高电平UoH此时，同相端电位u+为

当ui由负逐渐增大到ui=U+′时，输出将由高电平跳变为低电平。对于反相电路uo从高跳到低所对应的ui电压称为上门限电压，记为UTH。可见，UTH=U+′

由于，因而ui>以后，uo将维持在低电平。第18页/共56页

反之，ui由大逐渐变小时，由于同相端电位变为

因而ui必须小到时，输出才由低电平跳变为高电平。此时的输入电压称为下门限电压，记为UTL。

UTL=对应的传输特性曲线如图所示。电压的传输特性第19页/共56页

由于其传输特性很像磁性材料的磁滞回线，所以称之为迟滞比较器或滞回比较器。

迟滞比较器的上、下门限电压之差称之为回差，用ΔU表示，即

回差ΔU的大小，将决定比较器的抗干扰能力，ΔU越大，则抗干扰能力越强。但同时使比较器的鉴别灵敏度降低。因为输入电压ui的峰峰值必须大于回差，否则，输出电平不可能转换。第20页/共56页[例4].若ui=5sinωtV，R1=10k，R2=50k

，UCC=12V。试画出反相迟滞比较器的输出波形。解第21页/共56页有干扰下的迟滞比较器输出波形第22页/共56页

二.同相迟滞比较器电路如图所示，当ui很负使u+<u－=0时，uo为低电平UoL。

此时，同相端电位u+为

当ui由负增大到使U+′=0时，输出将由低电平跳变为高电平。此时的ui即为上门限电压UTH。输出一旦变为高电平，则同相端也同时跳变为UTH=0由上式解得第23页/共56页

反之，ui由正减小到使时，输出将由高电平跳变为低电平。此时的ui即为下门限电压UTL。对应的传输特性如图所示。UTL=0由上式解得第24页/共56页作业：

p95

3-1，3-2，

3-3

若ui=6sinωtv，ur=5v，R1=20k，R2=50k

，UCC=12V。试画出传输特性，并画出输出电压波形。第25页/共56页一.简单电压比较器第26页/共56页二.

迟滞比较器––双稳态触发器第27页/共56页

振荡器（又称波形产生器）是一种没有输入信号，在加电之后能自动产生一定形状、一定幅度和一定频率波形的电路。根据产生波形的形状不同，振荡器可分为后者主要产生方波、三角波和锯齿波等非正弦波。张弛振荡电路的类型非常多，本节只讨论用集成运放构成的张弛振荡电路。7–5张弛振荡器第28页/共56页一.方波振荡器

方波振荡器是由运放构成反相迟滞比较器，再加一条RC充放电支路构成，如图示。其上、下门限分别为：第29页/共56页

1.振荡器原理加电后若uo=UoH，UoH通过R向C充电，ui增大，达到UTH时，uo跳变为低电平。

uo=UoL后，C反向充电，ui减小，降到UTL时，uo又跳变为高电平…此后重复以上过程，周而复始产生振荡。++第30页/共56页振荡器电路中电容器端和输出的电压波形下面来计算振荡频率f0第31页/共56页首先计算周期T。T=T1+T2，

T1=T2，T=2T1。根据三要素法：则振荡频率其中第32页/共56页

可见，只要调节电位器动臂的位置，使充、放电时常数不等，则占空比可调。但振荡周期（频率）保持不变。

为了表征方波高、低电平的对称性，引入参数占空比D，D定义为高电平时间T1与周期T的比值，即显然，上述电路由于T1=T2，T=2T1，所以D=0.5

如果要求占空比可调:第33页/共56页如动臂向上移动时：T1<T2，D<0.5第34页/共56页二.三角波-方波振荡器电路组成原理第35页/共56页反相比较器构成的电路ui第36页/共56页2.同相比较器电路构成的电路第37页/共56页

3.振荡频率f0

在T2时间内，uC的变化量第38页/共56页三.锯齿波产生器第39页/共56页

图7–60占空比可调的弛张振荡器第40页/共56页四.压控张弛振荡器

放大器

为保证振荡的相位关系，uo1=UoH时，Au=－1，而uo1=UoL时，Au=+1。第41页/共56页uo1输出的调频方波波形

控制信号uS的波形EQUS第42页/共56页7–6模拟开关

模拟开关是电子系统中常用的基本单元电路，用来控制信号的通断。

一个理想的模拟开关，应接通时相当于短路，关断时相当于开路，工作速度要快，各开关间的隔离度要好。模拟开关可由双极型晶体管构成，也可以用MOS场效应管构成CMOS模拟开关具有电路简单、功耗小、导通电阻小、关断电阻大等优点，因而得到广泛应用。第43页/共56页一.CMOS传输门第44页/共56页

二.CMOS模拟开关电路第45页/共56页CC4046四双向模拟开关第46页/共56页1.增益控制三.MOS模拟开关的应用举例第47页/共56页2.脉冲调制电路第48页/共56页3.模拟开关用于多路信号数据采集第49页/共56页7–7集成运算放大器选择指南

本章已经介绍了集成运算放大器在线性和非线性方面的应用。为便于说明电路的工作原理和电路性能指标的计算，分析中我们都假设运放具有理想的特性。但这并不意味着在实际中可以不加选择地随便拿一个运放即可使用，而不去关心运放的具体性能指标。实际上，器件的许多非理想因素会影响电路的性能，所以，我们必须根据电路和信号的需要来精心地选择器件的型号。第50页/共56页

有关运放非理想特性带来运算误差的定量分析，请读者参考本书附录C，在此仅介绍一般的选择原则。(1).如果没有特殊要求，选用通用型运算放大器(如LM741、LM324等)。(2).如系统要求精密，