三章 电压比较器 弛张振荡器及模拟开关.pptVIP

3.1 电压比较器 3.1.1电压比较器的基本特性 电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小，据此决定输出是高电平还是低电平。 高电平相当于数字电路中的逻辑“1”，低电平相当于逻辑“0”。 比较器输出只有两个状态，不论是“1”或是“0”，比较器都工作在非线性状态。 1. 高电平(UoH)和低电平(UoL) 电压比较器可以用运放构成，也可用专用芯片构成。用运放构成的比较器，其高电平UoH可接近于正电源电压(UCC)，低电平UoL可接近于负电源电压(-UEE)。 专用比较器的输出电平一般与数字电路兼容，即 UoH＝3.4V左右， UoL＝－0.4V左右。 3.转换速度 转换速度是比较器的另一个重要特性，即比较器的输出状态产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。 比较器的转换速度与器件压摆率SR有关，SR越大，输出状态转换所需的时间就越短，比较器的转换速度越高。 3.1.2 电压比较器的开环应用––简单比较器 1.过零比较器 令参考电平ur=0。 若Ui ＞0，uo =UoL 若Ui＜0，uo =UoH 这种电路可做为零电平检测器。该电路也可用于“整形”，将不规则的输入波形整形成规则的矩形波。 【例 3.1.1】电路及输入信号波形 分别如图3.1.3(a)、(b)所示，其中C为交流耦合电容，试分别画出 和 的波形图。 3.1.3迟滞比较器––正反馈比较器––双稳态触发器 1.简单比较器应用中存在的问题 一是输出电压转换时间受比较器翻转速度（压摆率SR）的限制，导致高频脉冲的边缘不够陡峭(如图3.1.5(a)所示)； 二是抗干扰能力差，如图3.1.5(b)所示，若ui在参考电压ur(=0)附近有噪声或干扰，则输出波形将产生错误的跳变，直至ui远离ur值才稳定下来。如果对受干扰的uo波形去计数，计数值必然会多出许多，从而造成极大的误差。 2.迟滞比较器电路及传输特性 为了解决以上两个问题，可将比较器设置两个阈值，只要干扰信号不超过这两个阈值，比较器就不会跳变，从而提高比较器的抗干扰能力。利用这种思想设计出来的电压比较器称为迟滞比较器，或称施密特触发器。电路是在简单比较器基础上增加了正反馈电路实现的。正反馈也加快了翻转速度。  该电路传输特性分析：  因为信号加在运放反相端，所以ui为负时，uo必为正，且等于高电平UoH=UCC。此时，同相端电压(U+)为参考电平Ur1: 综上所述，迟滞比较器的传输特性曲线如图3.1.6(b)所示。由于它像磁性材料的磁滞回线，因此称之为迟滞比较器或滞回比较器。迟滞比较器的上、下门限之差称之为回差，用ΔU表示： 如图3.1.7所示。由于使电路输出状态跳变的输入电压不发生在同一电平上，当ui上叠加有干扰信号时，只要该干扰信号的幅度不大于回差ΔU，则该干扰的存在就不会导致比较器输出状态的错误跳变。 应该指出，回差ΔU的存在使比较器的鉴别灵敏度降低了。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。 2)同相输入迟滞比较器 电路如图3.1.8(a)所示，信号与反馈都加到运放同相端，而反相端接地(U-=0)。只有当同相端电压U+=U-=0时，输出状态才发生跳变。而同相端电压等于正反馈电压与ui在此端分压的叠加。据此，可得该电路的上门限电压和下门限电压分别为 ? 其传输特性如图3.1.8(b)所示。  迟滞比较器又名施密特触发器或双稳态电路，它有两个状态，且具有记忆功能。 解： A1为反相比例放大器，A2为反相输入迟滞比较器，传输特性如图3.1.10(a)、(b)所示。 3.2 弛张振荡器 弛张振荡器即方波–三角波产生器。对于方波信号发生器，其状态有时维持不变，而有时则发生突跳。为区别于正弦振荡器，人们将这种有张有弛的信号发生器称之为弛张振荡器。