1、一、一、過(guò)零過(guò)零比較器比較器7-5 7-5 電壓比較器電壓比較器二、二、單限單限比較器比較器三、遲滯比較器三、遲滯比較器四、窗孔比較器四、窗孔比較器7.5.1 電壓比較器電壓比較器一、電壓比較器基本概念一、電壓比較器基本概念 電壓比較器是集成運(yùn)放的另一類(lèi)基本應(yīng)用電路，作用電壓比較器是集成運(yùn)放的另一類(lèi)基本應(yīng)用電路，作用是對(duì)兩個(gè)輸入電壓進(jìn)行比較，比較的結(jié)果及輸出只有是對(duì)兩個(gè)輸入電壓進(jìn)行比較，比較的結(jié)果及輸出只有兩種狀態(tài)，既高電平和低電平兩種狀態(tài)，既高電平和低電平 當(dāng)當(dāng)uiuREF uo= uoL “0 ”模擬與數(shù)字電路的接口電路模擬與數(shù)字電路的接口電路一位模數(shù)轉(zhuǎn)換電路一位模數(shù)轉(zhuǎn)換電路電壓比較器電壓

2、比較器1 理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)1) 開(kāi)關(guān)特性開(kāi)關(guān)特性非線性區(qū)的理想運(yùn)放內(nèi)某些三極管飽和或截止，非線性區(qū)的理想運(yùn)放內(nèi)某些三極管飽和或截止，使運(yùn)放工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)使運(yùn)放工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)uouiuREFuu輸出電壓的值只有兩種可能：輸出電壓的值只有兩種可能：或等于正向飽和或等于正向飽和值；或等于負(fù)向飽和值。值；或等于負(fù)向飽和值。OHOUu;uu OLOUu;uu uu時(shí)，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。時(shí)，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。此時(shí)的輸入電壓稱(chēng)為此時(shí)的輸入電壓稱(chēng)為“閥閥值電壓值電壓”或或“門(mén)限電壓門(mén)限電壓”，用用UTH表示。表示。UOLUOH非線非線性區(qū)性區(qū)非線非線性區(qū)性區(qū)uOu+- -

3、u- -0一般運(yùn)放輸出端不接限幅的情況下，輸出電壓的高、一般運(yùn)放輸出端不接限幅的情況下，輸出電壓的高、低電平在數(shù)值上分別與運(yùn)放的正負(fù)電源電壓值接近低電平在數(shù)值上分別與運(yùn)放的正負(fù)電源電壓值接近uouiuREFuuVCCVCC理想特性理想特性線性區(qū)線性區(qū)uo=Aoduid =Aod(u+-u-)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)2)理想運(yùn)放的輸入電流等于零理想運(yùn)放的輸入電流等于零“虛斷虛斷”理想運(yùn)放理想運(yùn)放rid= ，0ii uouiuREFVCCVCCi+ +i- -3)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)不引理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)不引入負(fù)反饋，一般工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)入負(fù)反饋，一般工

4、作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)只在判斷臨界狀態(tài)時(shí)才只在判斷臨界狀態(tài)時(shí)才適用適用“虛斷虛斷”、“虛短虛短”UOLUOH非線非線性區(qū)性區(qū)非線非線性區(qū)性區(qū)uOu+- - u- -0線性區(qū)線性區(qū)鑒 別鑒 別不 靈不 靈敏區(qū)敏區(qū)iu0uREFUOHUOLUU 4)鑒別靈敏度鑒別靈敏度 uouiuREFVCCVCCAud=由于實(shí)際的運(yùn)放由于實(shí)際的運(yùn)放 Audui在在UREF附近的一個(gè)很小范附近的一個(gè)很小范圍內(nèi)存在一個(gè)鑒別不靈敏區(qū)，圍內(nèi)存在一個(gè)鑒別不靈敏區(qū)，在該范圍內(nèi)輸出狀態(tài)即非在該范圍內(nèi)輸出狀態(tài)即非UOH又非又非UOL ，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電平大小進(jìn)行判別。對(duì)輸入電平大小進(jìn)行判別。一般一般AudU鑒鑒別靈敏度別靈

5、敏度2電壓比較器電壓比較器1) 反向電壓比較器反向電壓比較器uiURuouu基準(zhǔn)參基準(zhǔn)參考電壓考電壓 uu時(shí)，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。時(shí)，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。此時(shí)的輸入電壓此時(shí)的輸入電壓ui稱(chēng)為稱(chēng)為“閥值電壓閥值電壓”或或“門(mén)限電門(mén)限電壓壓”，用，用UTH表示。表示。UTH UR0uiuOUoLUoHUR輸入電壓輸入電壓00uiuO2)2)過(guò)零比較器（零電平檢測(cè)器）過(guò)零比較器（零電平檢測(cè)器） -+uiuORR根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0ii ; 0u ;uui :0ui uuOLOUu :0ui uuOHOUu UOLUOHROZU ZU 閥值電壓：閥值電壓：0UTH uituot-+uiuORRRO過(guò)零比較器

6、的輸入、輸出波形過(guò)零比較器的輸入、輸出波形00二、單限比較器二、單限比較器根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0ii ;UuR ;uui :UuRi uuZOUu :UuRi uuZOUu -+uiuORRROUR0uiuO- -UZ+UZ閥值電壓：閥值電壓：RTHUU URuituot脈寬調(diào)制器脈寬調(diào)制器 00UREFuouiUREFW比較器輸出脈沖寬度將隨輸入信號(hào)的變化而比較器輸出脈沖寬度將隨輸入信號(hào)的變化而變化變化 UREF：三角波三角波ui：慢變化信號(hào)慢變化信號(hào)W-+uiuOR1RRO求和型單限比較器求和型單限比較器二、單限比較器二、單限比較器根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0ii ; 0u 閥值電壓。閥值電壓。

7、R21iURRu URR2時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) uu2RRU1iRu 0uiuO- -UZ+UZUTH單限電壓比較器具單限電壓比較器具有電路簡(jiǎn)單、靈敏有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，存在度高等優(yōu)點(diǎn)，存在的主要問(wèn)題是抗干的主要問(wèn)題是抗干擾能力差。擾能力差。二、單限比較器二、單限比較器單限電壓比較器具有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等單限電壓比較器具有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，存在的主要問(wèn)題是抗干擾能力差。優(yōu)點(diǎn)，存在的主要問(wèn)題是抗干擾能力差。0uiuO- -UZ+UZURuotuit00門(mén)限電壓門(mén)限電壓-+uiuORRRO誤判斷：誤判斷：二、單限比較器二、單限比較器單限電壓比較器具有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，存在的單限電壓

8、比較器具有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，存在的主要問(wèn)題是抗干擾能力差。主要問(wèn)題是抗干擾能力差。0tui門(mén)限電壓門(mén)限電壓0tuO0uiuO- -UZ+UZUR干擾脈沖干擾脈沖+ +UZ- -UZ-+uiuOR2R1ROUR三、遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）三、遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）Rf引入的是正反饋。引入的是正反饋。iuu 根據(jù)疊加原理：根據(jù)疊加原理： uRfifRf2fURRR Of22URRR 若原來(lái)若原來(lái)uO=+UZ，當(dāng)當(dāng)ui逐逐漸增大時(shí)，使?jié)u增大時(shí)，使uO從從+UZ跳跳變?yōu)樽優(yōu)? -UZ所需的門(mén)限電平所需的門(mén)限電平UTH+為：為： uuuiZf22Rf2fTHURRRURRRU 若原來(lái)若原來(lái)

9、uO=- -UZ，當(dāng)當(dāng)ui逐逐漸減小時(shí)，使?jié)u減小時(shí)，使uO從從- -UZ 跳變?yōu)樘優(yōu)? +UZ所需的門(mén)限所需的門(mén)限電平電平UTH- -為：為：Zf22Rf2fTHURRRURRRU Rf引入何種反饋？引入何種反饋？UZUZ-UZ-UZ0uiuO傳輸特性傳輸特性當(dāng)當(dāng)ui逐漸增大時(shí)，逐漸增大時(shí)，uO從從+UZ跳變?yōu)樘優(yōu)? -UZ時(shí)：時(shí)：Zf22Rf2fTHURRRURRRU 當(dāng)當(dāng)ui逐漸減小時(shí)，逐漸減小時(shí)，uO從從- -UZ 跳變?yōu)樘優(yōu)? +UZ時(shí)：時(shí)：Zf22Rf2fTHURRRURRRU - -UZ+UZUTH+UTH-:UTH :UTH 上限門(mén)限電壓上限門(mén)限電壓下限門(mén)限電壓下限門(mén)限電壓

10、:UT 門(mén)限寬度或回差門(mén)限寬度或回差Zf22THTHTURRR2UUU 與參考電壓無(wú)關(guān)。與參考電壓無(wú)關(guān)。7.1 填空題填空題（ 1 ） 理想集成運(yùn)放開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)理想集成運(yùn)放開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)Aud=（），（），輸入電阻輸入電阻Rid=（），（），輸出電阻輸出電阻Rid=（），（），共模抑制比共模抑制比KCMR=（），（），開(kāi)環(huán)帶寬開(kāi)環(huán)帶寬BW=（）（） 。0（ 2 ）集成運(yùn)放第一級(jí)常采用集成運(yùn)放第一級(jí)常采用（）（）電路，電路，主要是為了減少（主要是為了減少（），），提高提高（）（） 。差動(dòng)放大差動(dòng)放大零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移KCMR（ 3 ）理想集成運(yùn)放在線性工作時(shí)，其兩輸入端的電位理想集成運(yùn)放在線

11、性工作時(shí)，其兩輸入端的電位（）（），電流，電流（）（） 。相等相等相等且為零相等且為零（ 4 ）在集成運(yùn)放的反相比例運(yùn)算中在集成運(yùn)放的反相比例運(yùn)算中, ,引入引入( )反饋，而同反饋，而同相比例運(yùn)算中，引入相比例運(yùn)算中，引入（）（）反饋反饋。電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)（ 5 ）用）用理想集成運(yùn)放組成的放大器理想集成運(yùn)放組成的放大器, ,應(yīng)工作在應(yīng)工作在( )狀態(tài)狀態(tài),而電壓比較器而電壓比較器應(yīng)工作在應(yīng)工作在（）（）狀態(tài)狀態(tài),所以電壓比所以電壓比較器的輸出只有較器的輸出只有（）（）和和（ ）兩種電平兩種電平。線性線性非線性非線性高電平高電平低電平低電平 （ 6 ） 集成運(yùn)放集成運(yùn)放“虛短虛

12、短”的概念是指的概念是指（），（），（ ），）， “虛地虛地”的概念是指的概念是指（） ，（，（ ） 。u+=u-i+=i- =0u+=u-=0i+=i- =0（ 7 ） 集成運(yùn)放反相輸入端和反饋支路上的電阻分別集成運(yùn)放反相輸入端和反饋支路上的電阻分別為為R1和和R Rf f 則反相比例運(yùn)算和同相比例運(yùn)算的則反相比例運(yùn)算和同相比例運(yùn)算的Auf分別為分別為（），（），（ ）。1RRf 11RRf （ 8 ）在基本積分電路和微分電路中，反饋支路應(yīng)分別在基本積分電路和微分電路中，反饋支路應(yīng)分別接接（）和（）（）和（） ，在基本對(duì)數(shù)電路和指數(shù)電路在基本對(duì)數(shù)電路和指數(shù)電路中，反饋支路應(yīng)分別接中，反饋支路

13、應(yīng)分別接（）和（）和（ ）。電容電容電阻電阻晶體管晶體管電阻電阻選擇選擇題題(1)在集成運(yùn)放中，其輸入級(jí)都采用各種形式的差在集成運(yùn)放中，其輸入級(jí)都采用各種形式的差動(dòng)電路，主要是為了動(dòng)電路，主要是為了a)抑制差模和共模信號(hào)輸出抑制差模和共模信號(hào)輸出b)放大差模和共模信號(hào)放大差模和共模信號(hào)c)放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)d)放大共模信號(hào)和抑制差模信號(hào)放大共模信號(hào)和抑制差模信號(hào)c(2)在集成運(yùn)放中，第一級(jí)采用差放，在集成運(yùn)放中，第一級(jí)采用差放，主要是有主要是有助于助于a) Ridb) Audc) 零漂零漂d) 起匹配作用起匹配作用c(3)與反相比例運(yùn)放相比，同相比例運(yùn)放的主要優(yōu)與反相比例運(yùn)放相比，同相比例運(yùn)放的主要優(yōu)點(diǎn)是點(diǎn)是a) 輸入電阻高輸入電阻高b) 電壓增益大電壓增益大c) 零點(diǎn)漂移小零點(diǎn)漂移小d) 不易自激不易自激a(4) 反相比例運(yùn)放、同相比例運(yùn)放和差動(dòng)比例運(yùn)放反相比例運(yùn)放、同相比例運(yùn)放和差動(dòng)比例運(yùn)放的輸入電阻分別為的輸入電阻分別為Ri1 Ri2 Ri3 ，則它們的關(guān)系符合，則它們的關(guān)系符合a) Ri1 Ri2 Ri3 b) Ri1 Ri3 Ri2c) Ri1 Ri2 Ri3 d) Ri2 Ri3 Ri1 bR1uiuoRf