模电课件第七章电压比较器.ppt

7.5.1电压比较器一、电压比较器基本概念电压比较器是集成运放的另一类基本应用电路，作用是对两个输入电压进行比较，比较的结果及输出只有两种状态，既高电平和低电平当uiuREFuouiuREFuo=uoH→“1”当uiuREFuo=uoL→“0”模拟与数字电路的接口电路一位模数转换电路电压比较器第2页,共22页，星期六，2024年，5月1理想运放工作在非线性区的特点1)开关特性非线性区的理想运放内某些三极管饱和或截止，使运放工作在开关状态uouiuREFuu输出电压的值只有两种可能：或等于正向饱和值；或等于负向饱和值。时，发生状态的转换。此时的输入电压称为“阀值电压”或“门限电压”，用UTH表示。第3页,共22页，星期六，2024年，5月UOL UOH 非线性区非线性区uOu+-u-0一般运放输出端不接限幅的情况下，输出电压的高、低电平在数值上分别与运放的正负电源电压值接近uouiuREFuuVCC－VCC理想特性线性区uo=Aoduid=Aod(u+-u-)第4页,共22页，星期六，2024年，5月理想运放工作在非线性区时的特点2)理想运放的输入电流等于零——“虚断”理想运放rid=?，uouiuREFVCC－VCCi+i-3)理想运放工作在非线性区时不引入负反馈，一般工作在开环状态只在判断临界状态时才适用“虚断”、“虚短”UOL UOH 非线性区非线性区uOu+-u-0线性区第5页,共22页，星期六，2024年，5月鉴别不灵敏区4)鉴别灵敏度uouiuREFVCC－VCCAud=∞由于实际的运放Aud≠∞ui在UREF附近的一个很小范围内存在一个鉴别不灵敏区，在该范围内输出状态即非UOH又非UOL，故无法实现对输入电平大小进行判别。一般Aud↑→△U↓→鉴别灵敏度↑第6页,共22页，星期六，2024年，5月2电压比较器1)反向电压比较器uiURuouu基准参考电压时，发生状态的转换。此时的输入电压ui称为“阀值电压”或“门限电压”，用UTH表示。UTH＝UR0uiuOUoLUoHUR输入电压0第7页,共22页，星期六，2024年，5月0uiuO2)过零比较器（零电平检测器）-+uiuORR根据虚断：UOLUOHRO阀值电压：第8页,共22页，星期六，2024年，5月uituot-+uiuORRRO过零比较器的输入、输出波形00第9页,共22页，星期六，2024年，5月二、单限比较器根据虚断：-+uiuORRROUR0uiuO-UZ+UZ阀值电压：UR第10页,共22页，星期六，2024年，5月uituot脉宽调制器00UREFuouiUREFW比较器输出脉冲宽度将随输入信号的变化而变化UREF：三角波ui：慢变化信号W第11页,共22页，星期六，2024年，5月-+uiuOR1RRO求和型单限比较器二、单限比较器根据虚断：——阀值电压。URR20uiuO-UZ+UZUTH单限电压比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，存在的主要问题是抗干扰能力差。第12页,共22页，星期六，2024年，5月二、单限比较器单限电压比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，存在的主要问题是抗干扰能力差。0uiuO-UZ+UZURuotuit00门限电压-+uiuORRRO误判断：第13页,共22页，星期六，2024年，5月二、单限比较器单限电压比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，存在的主要问题是抗干扰能力差。0tui门限电压0tuO0uiuO-UZ+UZUR干扰脉冲+UZ-UZ第14页,共22页，星期六，2024年，5月-+uiuOR2R1ROUR三、迟滞比较器（施密特触发器）Rf引入的是正反馈。根据叠加原理：Rfif若原来uO=+UZ，当ui逐渐增大时，使uO从+UZ跳变为-UZ所需的门限电平UTH+为：若原来uO=-UZ，当ui逐渐减小时，使uO从-UZ跳变为+UZ所需的门限电平UTH-为：Rf引入何种反馈？UZUZ-UZ-UZ第15页,共22页，星期六，2024年，5月0uiuO传输特性当ui逐渐增大时，uO从+UZ跳变为-UZ时：当ui逐渐减小时，uO从-UZ跳变为+UZ时：-U