比较器和非正弦波发生电路

比較器和非正弦波發生電路14.1比較器14.1.1固定幅度比較器14.1.2滯回比較器14.1.3窗口比較器14.1.4比較器的應用

比較器是將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較的電路。常用的幅度比較電路有電壓幅度比較器、窗口比較器和具有滯回特性的比較器。這些比較器的閾值是固定的，有的只有一個閾值，有的具有兩個閾值。

14.1.1固定幅度比較器

(1)過零比較器和電壓幅度比較器

過零電壓比較器是典型的幅度比較電路，它的電路圖和傳輸特性曲線如圖14.01所示。(a)(b)

圖14.01過零電壓比較器(a)電路圖(b)傳輸特性曲線

將過零電壓比較器的一個輸入端從接地改接到一個電壓值VREF

上,就得到電壓幅度比較器，它的電路圖和傳輸特性曲線如圖14.02所示。

圖14.02固定電壓比較器(a)電路圖(b)傳輸特性曲線(2)比較器的基本特點工作在開環或正回饋狀態。開關特性，因開環增益很大，比較器的輸出只有高電平和低電平兩個穩定狀態。非線性，因大幅度工作，輸出和輸入不成線性關係。輸入不存在虛短的概念14.1.2滯回比較器

從輸出引一個電阻分壓支路到同相輸入端，電路如圖14.03(a)所示。當輸入電壓vI從零逐漸增大，且:

時，，稱為上限閾值(觸發)電平。當輸入電壓時，，此時觸發電平變為，稱為下限閾值(觸發)電平。圖14.03(a)滯回比較器電路圖

當逐漸減小，且以前，始終等於，因此出現如圖14.03(b)所示的滯回特性曲線。回差電壓

：圖14.03滯回比較電路的傳輸特性14.1.3窗口比較器

窗口比較器的電路如圖14.04所示。電路由兩個幅度比較器和一些二極體與電阻構成。設R1=R2，則有：

圖14.04窗口比較器

窗口比較器的電壓傳輸特性如下頁圖14.05所示。

當vI＞VH時，vO1為高電平，D3導通；vO2為低電平,D4截止，vO=vO1。

當vI＜

VL時，vO2為高電平，D4導通；vO1為低電平，D3截止，vO=vO2。

當VH

＞vI＞

VL時，vO1為低電平，vO2為低電平，D3、D4截止，vO為低電平。

圖14.05窗口比較器的傳輸特性

信號的電位水準高於某規定值VH的情況，相當比較電路正飽和輸出。

信號的電位水準低於某規定值VL的情況，相當比較電路負飽和輸出。

該比較器有兩個閾值，傳輸特性曲線呈窗口狀，故稱為窗口比較器。14.1.4比較器的應用

比較器主要用來對輸入波形進行整形，可以將不規則的輸入波形整形為方波輸出,其原理圖如圖14.06所示。(a)正弦波變換為矩形波(b)有干擾正弦波變換為方波圖14.06用比較器實現波形變換14.2.1方波發生電路14.2.2三角波發生電路14.2.3鋸齒波發生電路

14.2非正弦波發生電路

14.2.1方波發生電路

方波發生電路是由滯回比較電路和RC定時電路構成的，電路如圖14.07所示。(1)工作原理電源剛接通時,設

電容C充電，升高。參閱圖14.08。圖14.07方波發生器

當時，，所以電容C放電，下降。

當，時，返回初態。

方波週期Ｔ用過渡過程公式可以方便地求出

圖14.08方波發生器波形圖動畫14-1動畫14-2圖14.07方波發生器(2)占空比可調的矩形波電路

顯然為了改變輸出方波的占空比，應改變電容器C的充電和放電時間常數。占空比可調的矩形波電路見圖14.09。

C充電時，充電電流經電位器的上半部、二極體D1、Rf；

C放電時，放電電流經Rf、二極體D2、電位器的下半部。

圖14.09占空比可調方波發生電路

占空比為：

其中，是電位器中點到上端電阻，是二極體D1的導通電阻。

其中，是二極體D2的導通電阻。即改變的中點位置，占空比就可改變。

圖14.08方波發生器波形圖14.2.2三角波發生器

三角波發生器的電路如圖14.10所示。它是由滯回比較器和積分器閉環組合而成的。積分器的輸出回饋給滯回比較器，作為滯回比較器的。1.當vO1=+VZ時,則電容C充電,同時vO按線性逐漸下降，當使A1的VP略低於VN時，vO1從+VZ跳變為-VZ。波形圖參閱圖14.11。

圖14.10三角波發生器2.

在vO1=-VZ後，電容C開始放電，vO按線性上升,當使A1的VP略大於零時，vO1從-VZ跳變為+VZ

，如此周而復始，產生振盪。vO的上升時間和下降時間相等，斜率絕對值也相等，故vO為三角波。圖14.11三角波發生器的波形３．輸出峰值４．振盪週期：動畫14-3

14.2.3鋸齒波發生器

鋸齒波發生器的電路如圖14.12所示。顯然，為了獲得鋸齒波，應改變積分器的充放電時間常數。圖中二極體D和R‘將使充電時間常數減為(R∥R')C，而放電時間常數仍為RC。

圖14.12鋸齒波發生器電路圖