1、1,電壓比較器,2,電壓比較器的功能是對兩個輸入電壓的大小進行比較，并根據比較結果輸出高、低兩個電平。,電壓比較器,電壓比較器有專用的集成芯片可供使用，也可用集成運放組成，這里只討論后者。 由于比較器輸出只有兩個狀態(tài)，因此，用作比較器的運放將工作在開環(huán)或正反饋的非線性狀態(tài)。,比較器在信號變換、檢測和波形產生電路中有廣泛應用。,此外由于高電平相當于邏輯“1”，低電平相當邏輯“0”，所以比較器可作為摸擬與數字電路之間的接口電路。,3,電壓比較器的基本特性,1. 輸出 高電平(UoH)和低電平(UoL) 用運放構成的比較器，其輸出的高電平UoH和低電平UoL可分別接近于正電源電壓(UCC)和負電源電

2、壓(-UCC)。,電壓比較器的電路符號,4,理想的電壓比較器，在高、低電平轉換的門限UT處具有階躍的傳輸特性。,實際運放的Aud不為無窮大。在UT附近存在著一個比較的不靈敏區(qū)。在該區(qū)域內輸出既非UoH，也非UoL，故無法對輸入電平大小進行判別。,2. 鑒別靈敏度,這就要求運放：,顯然，Aud越大，則這個不靈敏區(qū)就越小，稱比較器的鑒別靈敏度越高。,5,3.轉換速度 作為比較器的另一個重要特性就是轉換速度，即比較器輸出狀態(tài)發(fā)生轉換所需要的時間。,通常要求轉換時間盡可能短，以便實現高速比較。為此可對比較器施加正反饋，以提高轉換速度。,6,非線性應用的條件：運放開環(huán)或施加正反饋。,理想集成運放非線性應

3、用時的特點,非線性應用特點：,此時，兩輸入端“虛短路”的概念不再適用。,7,1 電壓比較器,電壓比較器的功能是對兩個輸入電壓的大小進行比較，并根據比較結果輸出高、低兩個電平。,電壓比較器有專用的集成芯片可供使用，也可用集成運放組成，這里只討論后者。 由于比較器輸出只有兩個狀態(tài)，因此，用作比較器的運放將工作在開環(huán)或正反饋的非線性狀態(tài)。,電壓比較器的基本特性,1. 輸出 高電平(UoH)和低電平(UoL),3.轉換速度,2. 鑒別靈敏度,8,非線性應用的條件：運放開環(huán)或施加正反饋。,理想集成運放非線性應用時的特點,非線性應用特點：,此時，兩輸入端“虛短路”的概念不再適用。,9,一. 反相電壓比較器

4、 電路如圖所示， 輸入信號ui加在反相端，參考電壓ur 加在同相端。,1.1 簡單電壓比較器,ui ur ， uo=UOL,當該電路的參考電壓為零時，則為反相過零比較器。,0,10,2. 同相電壓比較器,ui ur ， uo=UOH,當參考電壓為零時，則為同相過零比較器。,電路如圖所示， 輸入 信號ui加在同相端，參考 電壓ur 加在反相端。,0,11,例1. 若 ui=5sint V ur =2V, UCC =12V。 試畫出反相和同相比較器的輸出波形。,反相比較器,同相比較器,12,例2.將不規(guī)則的輸入波 形整形成規(guī)則的矩形波。,例3.若ur為三角波，而ui為緩變信號，實現脈寬調制。,反相

5、比較器,反相過零比較器,13,一. 反相電壓比較器,簡單電壓比較器,0,2. 同相電壓比較器,14,簡單比較器應用中存在的問題,. 輸出電壓轉換時間受運放的限制，使高頻脈沖的邊緣不夠陡峭；,. 抗干擾能力差。在比較門限處，輸出將產生多次跳變。,2. 遲滯比較器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,15,為了解決以上兩個問題，在比較器中引入正反饋，構成所謂“遲滯比較器”。 這種比較器具有很強的抗干擾能力，同時由于正反饋加速了狀態(tài)轉換，從而改善了輸出波形的邊緣。,一.反相遲滯比較器,反相遲滯比較器電路如圖所示。 R1和R2將輸出電壓uo反饋到運放的同相端，構成正反饋。為簡單計，R1端所接的參考電平為地電位。,下面來分析該

6、電路的傳輸特性,16,當輸出一旦變?yōu)榈碗娖?，則同相端也同時跳變?yōu)?當ui由負逐漸增大到ui =U+時，輸出將由高電平跳變?yōu)榈碗娖?。對于反相電路uo從高跳到低所對應的ui電壓稱為上門限電壓，記為UTH。可見，UTH = U+,由于 ，因而 ui 以后，uo將維持在低電平。,17,反之，ui由大逐漸變小時，由于同相端電位變?yōu)?因而ui必須小到 時，輸出才由低電平跳變?yōu)楦唠娖?。此時的輸入電壓稱為下門限電壓，記為UTL。 UTL=,對應的傳輸特性曲線如圖所示。,電壓的傳輸特性,18,由于其傳輸特性很像磁性材料的磁滯回線，所以稱之為遲滯比較器或滯回比較器。,遲滯比較器的上、下門限電 壓之差稱之為回差，用

7、U表示，即,回差U的大小，將決定比較器的抗干擾能力， U越大，則抗干擾能力越強。但同時使比較器的鑒別靈敏度降低。因為輸入電壓ui的峰峰值必須大于回差，否則，輸出電平不可能轉換。,19,例4. 若 ui=5sint V ， R1 =10k， R2 =50k ，UCC =12V。 試畫出反相遲滯比較器的輸出波形。,解,20,二. 同相遲滯比較器,電路如圖所示，當ui很負 使u+VTH，則比較器輸出低電平，繼電器K吸合，散熱風扇得電工作，使大功率器件降溫。VA、VTH電壓變化及比較器輸出電壓Vout的特性如下圖。這里要說清楚的是VA開始大于VTH時，風扇工作，但散熱體有較大的熱量，要經過一定時間才能把溫度降到80以下。,從溫控電路可看出，要改變閾值溫度TTH十分方便，只要相應地改變VTH值即可。VTH值增大，TTH增大；反之亦然，調整十分方便。只要RT確定，RT的溫度特性確定，則R1、R2、RP可方便求出。,27,單片集成專用電壓比較器,1.通用低速型(LM311/211/111),28,2.通用型/中速型(LM119),29,3. 高精度/低失