第7章 电压比较器课件.ppt

7.4.1 简单电压比较器 ;电压比较器的主要作用是进行电平检测。;???? 功能: 比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系); 用途：可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作电平检测、波形产生和变换电路等。;????常用的电压比较器有：;????（1）阈值电压：比较器输出发生跳变时的输入电压称之为阈值电压或门限电平。????（2）输出电平：输出电压的高电平和低电平。????（3）灵敏度：输出电压跳变的前后，输入电压之差值。其值越小，灵敏度越高。然而，灵敏度越高，抗干扰能力就越差。零电平和非零电平比较器的灵敏度取决于运放从一个饱和状态转换到另一个饱和状态所需输入电压的值，而迟滞比较器的灵敏度等于两个阈值电压之差值。因而，迟滞比较器的抗干扰能力强。????（4）响应时间：输出电压发生跳变所需的时间称之为响应时间。 ;5．电压比较器的分析方法;;+;+;uREF为参考电压，根据比较器在临界状态条件可求得电路的阈值电压。;图2：;;+;+; 为了限制集成运放的差模输入电压，保护其输入级，可加二极管限幅电路 。; 迟滞比较器（滞回比较器、滞环比较器、 施密特触发器）;一.迟滞比较器(下行);2.阈值估算; ;uo;t; R1=10k?，R2=20k ? ，UOM=12V， UR=9V当输入ui为如图所示的波形时，画 出输出uo的波形。;2V;2.阈值估算; ;uT1;－; 滞回比较器可以组成矩形波、锯齿波等非正弦信号发生电路，也可以实现波形变换。与单限比较器相比，滞回比较器的主要优点是抗干扰能力强。波形示意图如右所示：;t; ; 电压比较器是一种常见的模拟信号处理电路，它将一个模拟输入电压与一个参考电压进行比较，并将比较的结果输出。比较器的输出只有两种可能的状态：高电平或低电平，为数字量 ；而输入信号是连续变化的模拟量，因此比较器可作为模拟电路和数字电路的“接口”。 ; 在如图所示电路中，R1=R2=5kΩ，基准电压UREF=2V，稳压管的稳定电压UZ=±5V，输入电压为如图所示的三角波，试画出输出电压。;解：;1; 在左图（a）所示电路中，已知R1=50kΩ，R2=100kΩ，稳压管的稳定电压UZ=±9V，输入电压uI的波形如右图（a）所示，试画出输出电压uo的波形。 ;解：输出高电平和低电平分别为UZ=±9V，阈值电压;限幅电路概述及二极管钳位作用 1. 限幅电路概述 限幅电路又叫钳位电路，特点是当输入大到一定范围后，输出不再随输入的增大而变化，而保持在某个固定值上。这种特性不仅用于信号的处理和运算中，也广泛用于过载保护中。限幅电路按是否带运放分为有源和无源两种。由于运放具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，所以带运放的有源限幅器可使信号源和负载之间有良好的隔离作用。但是由于受运放频率相应的限制，接入运放后，电路的工作频率变窄。; 限幅器的主要技术指标是限幅门限值和限幅系数，结合下图来说明。;2. 二极管的钳位作用 二极管钳位如下图所示，该电路为串联限幅。;UiUR ，D截止;由于;5.6.3 双向限幅器 1. 单运放二极管双向限幅器 把二极管和电阻分压组合起来，并接在运放的反馈回路中，就组成了普通二极管双向限幅器。二极管双向限幅器电路及传输特性如图所示。由于输入信号Ui变化时，二极管D1、D2有三种组合，从而电路输出形成三个区间。;1）传输区： D1、D2截止，电路为反相比例放大电路。 等效电路如图 (a)所示。;2）上限幅区： Ui正向增大， 使D1导通、D2截止，电路 开始工作在上限幅区。等效电路如图 (b)所示。;3）下限幅区： Ui负向变化时， 使D1截止、D2导通，电路开始工作在下限幅区。等效电路如图 (c)所示。;3. 单运放稳压管双向限幅器 单运放稳压管双向限幅器电路和传输特性如下图所示。;4. 单运放稳压管桥式双向限幅器 单运放稳压管桥式双向限幅器电路和传输特性如图所示。二极管桥式电路和反馈电阻并接在运放的反馈电路中，可提高电路的限幅精度，改善正负限幅电压的对称性。 当输入电压为零时，加在桥路上的电源电压为+VCC，-VEE通过R4和R5使稳压管DZ导通，而D1~D4均截止。设R4 = R5 =R，稳压管的稳压值为VZ，流过稳压管的电流为：; 该电流即为起始电流。适当选取电流值，就不会使稳压管在工作过程中进入反向击穿待性的起始段，而永远工作在特性的陡直线段上，从而提高了限