模拟电子线路(模电)电压比较器

电压比较器一、概述二、单限比较器三、滞回比较器四、窗口比较器五、集成电压比较器目前一页\总数二十四页\编于八点一、概述1.电压比较器的功能：比较电压的大小。广泛用于各种报警电路。输入电压是连续的模拟信号；输出电压表示比较的结果，只有高电平和低电平两种情况。使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。2.电压比较器的描述方法:电压传输特性uO＝f(uI)电压传输特性的三个要素：（1）输出高电平UOH和输出低电平UOL（2）阈值电压UT（3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向目前二页\总数二十四页\编于八点3.几种常用的电压比较器（1）单限比较器：只有一个阈值电压（3）窗口比较器：有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。（2）滞回比较器：具有滞回特性输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压目前三页\总数二十四页\编于八点4、集成运放的非线性工作区电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈集成运放工作在非线性区的特点1)净输入电流为02)uP>uN时，uO＝＋UOM

uP<uN时，uO＝－UOM目前四页\总数二十四页\编于八点二、单限比较器

1.过零比较器（1）UT＝0（2）UOH＝＋UOM，UOL＝－UOM（3）uI>0时uO＝－UOM;uI<0时uO＝＋UOM

集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入端，需加输入端限幅电路。集成运放的净输入电压最大值为±UD目前五页\总数二十四页\编于八点输出限幅电路

为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。UOH＝＋UZ1＋UD2

UOL＝－(UZ2＋UD1)UOH＝

－

UOL＝UZUOH＝UZ

UOL＝－UD

不可缺少！目前六页\总数二十四页\编于八点输出限幅电路uO＝±UZ（1）保护输入端（2）加速集成运放状态的转换电压比较器的分析方法：（1）写出uP、uN的表达式，令uP＝uN，求解出的uI即为UT；（2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；（3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向。目前七页\总数二十四页\编于八点2.一般单限比较器（1）若要UT<0，则应如何修改电路？（2）若要改变曲线跃变方向，则应如何修改电路？（3）若要改变UOL、UOH呢？作用于反相输入端目前八页\总数二十四页\编于八点单限比较器优点：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。

tvO0vIt0目前九页\总数二十四页\编于八点迟滞比较器（施密特触发器）-+AvovI+-R3D1D2RVREFR1R2特点正反馈电路。具有双门限。令得门限电平：反相输入迟滞比较器迟滞宽度：

vIvoVOH0比较特性VOLVILVIH目前十页\总数二十四页\编于八点-+AvovI+-R3D1D2RVREFR1R2令得门限电平：同相输入迟滞比较器迟滞宽度：

vIvoVOH0比较特性VOLVILVIH将反相迟滞比较器中的vI与VREF交换，即得同相输入迟滞比较器。目前十一页\总数二十四页\编于八点迟滞比较器优点：电路抗干扰能力强。例：反相输入迟滞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。vI(V)vo(V)0比较特性7-7-66vI(V)t010-106-6tvO(V)07-7目前十二页\总数二十四页\编于八点迟滞比较器应用——方波发生器-+Avo+-R3D1D2RR1R2C门限电平设t=0时，vO=VOH，初始vC=0则VOH经R向C充电vC按指数规律当vC

VIH时vO跳变为VOL此时C经R放电vC按指数规律当vC

VIL时vO又上跳到VOH可证振荡周期：tvO0vCt0VIHVILVOHVOL目前十三页\总数二十四页\编于八点1.若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修改电路？讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性2.若要电压传输特性曲线上下移动，则应如何修改电路？3.若要改变输入电压过阈值电压时输出电压的跃变方向，则应如何修改电路？改变输出限幅电路目前十四页\总数二十四页\编于八点1.稳压管稳定电压为Uz=6.3V，稳压管正向导通压降为UBE(on)=0.7V。求：(1)画出电路传输特性；(2)回差电压宽度。

(1)

(2)回差电压宽度为14V。

2．迟滞比较器存在两个门限电平是为了提高电路的抗干扰能力。（）3.请说明集成运放在信号运算电路和电压比较器中使用时，分别工作在什么状态？目前十五页\总数二十四页\编于八点四、窗口比较器

当uI>URH时，uO1=－uO2=UOM，D1导通，D2截止；uO=UZ。

当uI<URL时，uO2=－uO1=UOM，D2导通，D1截止；uO=UZ。

当URL<uI<URH时，

uO1=uO2=－UOM，D1、D2均截止；uO=0。目前十六页\总数二十四页\编于八点窗孔比较器-+A1vID1D2R/2VREF2RR/4-+A2R-VREF1RRvORvO1具有两个基准电源，可以判断位于两个指定门限之间的输入信号。

特点：组成：A1精密整流电路，A2单限比较器目前十七页\总数二十四页\编于八点由A2-+A1vID1D2R/2VREF2RR/4-+A2R-VREF1RRvORvO1当0<vI

<VREF1时:vO1

>0D1、D2得下门限由A2当vI

>0，且vI

>VREF1时:vO1

<0D1、D2得上门限此时目前十八页\总数二十四页\编于八点-+A1vID1D2R/2VREF2RR/4-+A2R-VREF1RRvORvO1迟滞宽度比较特性vIvoVOH0VOLVILVIH目前十九页\总数二十四页\编于八点特点：1.无需限幅电路，根据电源电压确定所需高、低电平；2.可直接驱动集成数字电路；3.响应速度快；4.可具有选通端；5.电源电压升高，工作电流增大，工作速度加快。五、集成比较器某型号集成比较器的等效电路目前二十页\总数二十四页\编于八点1，试问图示电路为何种电路？求解其门限电压，并绘制电路的电压传输特性。滞回比较器。1.5V，7.5V目前二十一页\总数二十四页\编于八点讨论二

已知某型号集成电压比较器内部等效电路如图（a）所示，试求解图（b）～（e）各电路的电压传输特性。目前二十二页\总数二十四页\编于八点讨论三