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1、 電壓比較器的功能是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(jù)比較結果對兩個輸入電壓的大小進行比較，并根據(jù)比較結果輸出高、低兩個電平。輸出高、低兩個電平。電壓比較器電壓比較器 電壓電壓比較器有專用的集成芯片可供使用，也可用集成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。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，由于比較器輸出只有兩個狀態(tài)，因此，用作比較器的用作比較器的運放將運放將工作在開環(huán)或正反饋的非線性狀態(tài)。工作在開環(huán)或正反饋的非線性狀態(tài)。比較器比較器在信號變換在信號變換、檢測、檢測和波形產(chǎn)生電路中有廣泛應用。和波形產(chǎn)生電路中有廣泛應用
2、。 此外由于高電平相當于邏輯此外由于高電平相當于邏輯“1”，低電平相當邏輯，低電平相當邏輯“0”，所以比較器可作為摸擬與數(shù)字電路之間的接口電路，所以比較器可作為摸擬與數(shù)字電路之間的接口電路。第1頁/共31頁電壓比較器的基本特性電壓比較器的基本特性 1. 輸出輸出 高電平高電平(UoH)和低電平和低電平(UoL) 用運放構成的比較器，其輸出的高電平用運放構成的比較器，其輸出的高電平UoH和低電平和低電平UoL可分別接近于正電源電壓可分別接近于正電源電壓(UCC)和負電源電壓和負電源電壓(-UCC)。電壓比較器的電路符號電壓比較器的電路符號第2頁/共31頁 理想的電壓比較器，在高、理想的電壓比較器
3、，在高、低電平轉換的門限低電平轉換的門限UT處具有處具有階躍的傳輸特性。階躍的傳輸特性。 實際運放的實際運放的Aud不為無窮大。在不為無窮大。在UT附近存在著一個比附近存在著一個比較的不靈敏區(qū)。在該區(qū)域內(nèi)輸出既非較的不靈敏區(qū)。在該區(qū)域內(nèi)輸出既非UoH，也非，也非UoL，故，故無法對輸入電平大小進行判別。無法對輸入電平大小進行判別。2. 鑒別靈敏度鑒別靈敏度udA 這就要求運放：這就要求運放： 顯然，顯然，Aud越大，則這個不靈敏區(qū)就越小，稱比較器越大，則這個不靈敏區(qū)就越小，稱比較器的鑒別靈敏度越高。的鑒別靈敏度越高。 第3頁/共31頁轉換時間轉換時間 3.轉換速度轉換速度 作為比較器的另一個重
4、要特性就是轉換速度，即比較器輸出狀態(tài)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。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(xiàn)高速比較。通常要求轉換時間盡可能短，以便實現(xiàn)高速比較。為此可對比較器施加正反饋，以提高轉換速度。為此可對比較器施加正反饋，以提高轉換速度。第4頁/共31頁非線性應用的條件：非線性應用的條件：運放開環(huán)或施加正反饋。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理想集成運放非線性應用時的特點非線性應用特點：非線性應用特點：0oCCoLoCCoHiiuuuUUuuuUU 此時，兩輸入端此時，兩輸入端“虛短路虛短路”的概念不再
5、適用。的概念不再適用。 i-i+第5頁/共31頁1 電壓比較器電壓比較器 電壓比較器的功能是電壓比較器的功能是對兩個輸入電壓的大小進行比較，對兩個輸入電壓的大小進行比較，并根據(jù)比較結果輸出高、低兩個電平。并根據(jù)比較結果輸出高、低兩個電平。 電壓電壓比較器有專用的集成芯片可供使用，也可用集成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。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，由于比較器輸出只有兩個狀態(tài)，因此，用作比較器的用作比較器的運放將運放將工作在開環(huán)或正反饋的非線性狀態(tài)。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電壓比較器的基本特性 1.
6、 輸出輸出 高電平高電平(UoH)和低電平和低電平(UoL) 3.轉換速度轉換速度2. 鑒別靈敏度鑒別靈敏度第6頁/共31頁非線性應用的條件：非線性應用的條件：運放開環(huán)或施加正反饋。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理想集成運放非線性應用時的特點非線性應用特點：非線性應用特點：0oCCoLoCCoHiiuuuUUuuuUU 此時，兩輸入端此時，兩輸入端“虛短路虛短路”的概念不再適用。的概念不再適用。 i-i+第7頁/共31頁 一一. 反相電壓比較器反相電壓比較器 電路如圖所示，電路如圖所示， 輸入信號輸入信號ui加在反相端，參考加在反相端，參考電壓電壓ur 加在同相端。加在同
7、相端。1.1 簡單電壓比較器簡單電壓比較器 ui ur ， uo=UOL其傳輸特性其傳輸特性 uo= f ( ui )當該電路的參考電壓為零時，則為反相過零比較器。當該電路的參考電壓為零時，則為反相過零比較器。 0UoH第8頁/共31頁2. 同相電壓比較器同相電壓比較器 ui ur ， uo=UOH其傳輸特性其傳輸特性 uo= f ( ui )當參考電壓為零時，則為同相過零比較器。當參考電壓為零時，則為同相過零比較器。 電路如圖所示，電路如圖所示， 輸入輸入 信號信號ui加在同相端，參考加在同相端，參考 電壓電壓ur 加在反相端。加在反相端。 0第9頁/共31頁例例1. 若若 ui=5sint
8、 V ur =2V, UCC =12V。 試畫出反相和同相比試畫出反相和同相比較器的輸出波形。較器的輸出波形。反相比較器反相比較器同相比較器同相比較器第10頁/共31頁 例例2.將不規(guī)則的輸入波將不規(guī)則的輸入波 形整形成規(guī)則的矩形波。形整形成規(guī)則的矩形波。 例例3.若若ur為三角波，而為三角波，而ui為緩為緩變信號，實現(xiàn)脈寬調(diào)制。變信號，實現(xiàn)脈寬調(diào)制。 反相比較器反相比較器反相過零比較器反相過零比較器第11頁/共31頁 一一. 反相電壓比較器反相電壓比較器 簡單電壓比較器簡單電壓比較器其傳輸特性其傳輸特性 uo= f ( ui ) UoH 02. 同相電壓比較器同相電壓比較器第12頁/共31頁
9、簡單比較器應用中存在的問題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；不夠陡峭；. 抗干擾能力差。在比較門限處，輸出將產(chǎn)生多次跳變?？垢蓴_能力差。在比較門限處，輸出將產(chǎn)生多次跳變。2. 遲滯比較器遲滯比較器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第13頁/共31頁 為了解決以上兩個問題，在比較器中引入為了解決以上兩個問題，在比較器中引入正反饋正反饋，構成所謂，構成所謂“遲滯遲滯比較器比較器”。 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
10、了輸出波形的邊緣。換，從而改善了輸出波形的邊緣。 一一. .反相遲滯比較器反相遲滯比較器 反相遲滯比較器電路如反相遲滯比較器電路如圖所示。圖所示。 R1和和R2將輸出電壓將輸出電壓uo反饋到運放的同相端，構反饋到運放的同相端，構成正反饋。為簡單計，成正反饋。為簡單計，R1端端所接的參考電平為地電位。所接的參考電平為地電位。下面來分析該電路的傳輸特性下面來分析該電路的傳輸特性第14頁/共31頁112foHRUUURR當輸出一旦變?yōu)榈碗娖?，則同相端也同時跳變?yōu)楫斴敵鲆坏┳優(yōu)榈碗娖剑瑒t同相端也同時跳變?yōu)?當當ui很負使很負使u 以后，以后，uo將維持在低電平。將維持在低電平。UUU第15頁/共31頁
11、112oLRUUURR 反之，反之，ui由大逐漸變小時，由于同相端電位變?yōu)橛纱笾饾u變小時，由于同相端電位變?yōu)?因而因而ui必須小到必須小到 時，輸出才由低電平跳變?yōu)楦唠娖健r，輸出才由低電平跳變?yōu)楦唠娖?。此時的輸入電壓稱為此時的輸入電壓稱為下門限電壓下門限電壓，記為，記為UTL。 UTL= UU對應的傳輸特性曲線如圖所示。對應的傳輸特性曲線如圖所示。 UTHUTL112THoHRUURR電壓的傳輸特性電壓的傳輸特性112TLoLRUURR第16頁/共31頁 由于其傳輸特性很像磁由于其傳輸特性很像磁性材料的磁滯回線，所以稱性材料的磁滯回線，所以稱之為遲滯比較器或滯回比較之為遲滯比較器或滯回比較器
12、。器。 111212()2THTLoHoLCCRRUUUUUURRRR 遲滯比較器的上、下門限電遲滯比較器的上、下門限電壓之差稱之為壓之差稱之為回差回差，用，用U表示，即表示，即 回差回差U的大小，將決定比較器的抗干擾能力，的大小，將決定比較器的抗干擾能力， U越越大，則抗干擾能力越強。但同時使比較器的鑒別靈敏度降大，則抗干擾能力越強。但同時使比較器的鑒別靈敏度降低。因為輸入電壓低。因為輸入電壓ui的峰峰值必須大于回差，否則，輸出的峰峰值必須大于回差，否則，輸出電平不可能轉換。電平不可能轉換。第17頁/共31頁例例4. 若若 ui=5sint V ， R1 =10k， R2 =50k ，UCC
13、 =12V。 試畫出反相試畫出反相遲滯遲滯比較器的輸出波形。比較器的輸出波形。101221050THUV10( 12)21050TLUV 解解第18頁/共31頁 二二. 同相遲滯比較器同相遲滯比較器電路如圖所示，當電路如圖所示，當ui很負很負使使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(jīng)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
14、之亦然，調(diào)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。第25頁/共31頁單片集成專用電壓比較器單片集成專用電壓比較器 1.通用低速型通用低速型(LM311/211/111)第26頁/共31頁 2.通用型通用型/中速型中速型(LM119)第27頁/共31頁 3. 高精度高精度/低失調(diào)低失調(diào)/低功耗低功耗(LM339/239/139)第28頁/共31頁 4. 高速高速/低功耗低功耗(MAX901903)第29頁/共31頁作業(yè)：作業(yè)： 若若 ui=6sint v，ur=5v，R1 =20k， R2 =50k ， UCC =12V。 試畫出傳輸特性，并畫出輸出電壓波形。試畫出傳輸特性，并畫出輸出電壓波形。第30頁/共31頁感謝您的觀看！第31頁/共31頁
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