东北农业大学电气与信息学院模拟电子技术课件 第24讲.ppt

第二十四讲 电压比较器 第二十四讲 电压比较器 一、概述 3. 几种常用的电压比较器 4、集成运放的非线性工作区 二、单限比较器 1. 过零比较器 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。 输出限幅电路 2. 一般单限比较器 三、滞回比较器 1. 阈值电压 三、滞回比较器 2. 工作原理及电压传输特性 讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性 四、窗口比较器 五、集成比较器 讨论二 讨论三 讨论四：求解图示各电路的电压传输特性。 * 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 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 （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 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0 2) uP uN时， uO＝＋UOM uP uN时， uO＝－UOM （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 UOH＝＋ UZ1＋ UD2 UOL＝－( UZ2 ＋ UD1) UOH＝ － UOL＝ UZ UOH＝ UZ UOL＝－ UD 不可缺少！ 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。 （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 设uI＜－UT，则 uN＜ uP， uO＝+UZ。此时uP＝ +UT，增大 uI，直至+UT，再增大， uO才从+UZ跃变为－ UZ。 设 uI＞+UT，则 uN＞ uP， uO＝－UZ。此时uP＝ －UT，减小 uI，直至－UT，再减小， uO才从－UZ跃变为+UZ。 1. 若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修改电路？ 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 当uIURH时，uO1= － uO2= UOM，D1导通， D2截止； uO= UZ。 当uIURH时，uO2= － uO1= UOM，D2导通， D1截止； uO= UZ 。 当URLuI URH时， uO1= uO2= －UOM，D1、 D2均截止； uO= 0。 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。 某型号集成比较器的等效电路 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。 已知各电压比较器的电压传输特性如图所示，说出它们各为哪种电压比较器；输入电压为5sinωt (V)，画出各电路输出电压的波形。 你能分别组成具有图示电压传输特性的电压比较器电路吗？ 同相输入 单限比较器 反相输入 滞回比较器 窗口 比较器 清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn *