24第8章 波形發(fā)生與信號轉(zhuǎn)換--電壓比較器.ppt

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院 主講 趙建輝 第八章波形的發(fā)生與信號轉(zhuǎn)換 2 電壓比較器 8 1正弦波振蕩電路8 2電壓比較器8 3非正弦波發(fā)生電路8 4利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換8 5鎖相環(huán)及其應(yīng)用 X 第8章波形發(fā)生與轉(zhuǎn)換 本節(jié)課內(nèi)容 8 2電壓比較器 重點(diǎn) 工作原理及典型應(yīng)用難點(diǎn) 1 電壓比較與運(yùn)算放大的區(qū)別2 滯回比較電路 3 比較器的典型應(yīng)用 分析與設(shè)計(jì) 本節(jié)重點(diǎn)難點(diǎn) 問題提出 1 什么是比較器 二值化 2 有何作用 模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換 3 比較器與放大的本質(zhì)區(qū)別 4 為何要引入滯回比較 波形轉(zhuǎn)換基礎(chǔ) 5 比較電路的分析方法 閾值及閾值點(diǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系 6 比較器的典型應(yīng)用 那些類型 8 2 1概述 比較與放大電路的區(qū)別聯(lián)系 電壓比較 實(shí)現(xiàn)信號的二值化 非線性 運(yùn)算放大 實(shí)現(xiàn)信號的比例關(guān)系 線性 疊加原理 電壓比較 對兩個(gè) 多個(gè) 模擬信號進(jìn)行比較 并輸出高 低兩種電壓作為比較結(jié)果 二值化 相當(dāng)于集成運(yùn)放工作在非線形區(qū) 應(yīng)用及分析方法均不同 一 電壓比較器的電壓傳輸特性 比較器三要素 1 輸出電平 UOH和UOL 2 閾值電壓 UT UThreshHold 3 閾值點(diǎn)輸出變化方向 UOH UOL還是UOL UOH 電壓比較器 二 集成運(yùn)放的非線性工作區(qū) 引入正反饋 開環(huán)工作 比較器 非線性 特點(diǎn) 1 開環(huán)或正反饋 2 虛斷 不 虛短 3 輸入電阻很大 4 輸出電阻很小 三 比較器種類 比較器分類 特點(diǎn)及應(yīng)用 模 數(shù)轉(zhuǎn)換 二值化 單限比較 單門限 單跳變 如開關(guān)控制滯回比較 雙門限 單跳變 抗干擾窗口比較 雙門限 雙跳變 如 窗口 檢測 單限比較 滯回比較 窗口比較 8 2 2單限比較器 一 過零比較器 過零點(diǎn) 輸入保護(hù)輸出限幅 輸入保護(hù)輸出限幅 輸出限幅原理 非線性 運(yùn)放處于線性狀態(tài) 但外圍電路有非線性元件 穩(wěn)壓二極管 R 限流電阻 一般取100 DZ雙向穩(wěn)壓管 另一種形式的限幅器 雙向穩(wěn)壓管并聯(lián)于負(fù)反饋回路上 當(dāng)時(shí) 當(dāng)時(shí) 雙向穩(wěn)壓管不通 斷開 運(yùn)放工作在線性狀態(tài) 傳輸特性 二 一般單限比較器 參考電壓 輸入電壓 令 分析方法 1 確定UOH UOL2 確定UT U U 3 確定UO變化方向 考慮 參考電壓和輸入電壓分別接正負(fù)輸入端接法 例 8 2 1 UZ 6V 已知輸入 求輸出波形 三角波 占空比為50 的雙極性方波 例 8 2 1 UZ 5V R1 R2 5K UREF 2V 已知輸入波形 求輸出波形 三角波 占空比為20 的雙極性方波 8 2 3滯回比較器 滯回比較器 單限比較引入正反饋 閾值點(diǎn) UT1 UI 0 閾值點(diǎn) UT2 UI 0 uI從右至左 上跳變 uI從左至右 不跳變 uI從左至右 下跳變 uI從右至左 不跳變 是否跳變決定于變化方向 滯回特性 遲滯比較器抗干擾模型示意 門限偏移的滯回比較器 例 R1 10k R2 20k UOM 12V UREF 9V 輸入ui為如圖所示的波形時(shí) 畫出輸出uo的波形 根據(jù)傳輸特性畫輸出波形圖 例8 2 3 設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器 傳輸特性如圖所示 解 根據(jù)傳輸特性 輸入作用于同相端 無偏移門限 電路如圖所示 8 2 4窗口比較器 雙限比較器 工作原理 1 D1 D2的作用 或 2 窗口方式選擇 3 DZ限幅作用 問題 如果要求傳輸特性反相 如何解決 為何一般運(yùn)放 比較器沒有 線與 功能 8 2 5集成電壓比較器 內(nèi)容電壓比較器集成運(yùn)放 開環(huán)增益 失調(diào)電壓 共模抑制 響應(yīng)速度 傳輸延遲 小大小快小 大小大慢大 追求目的不同 不可混用 常用芯片 LM119 319 電壓比較器總結(jié) 1 比較器 運(yùn)放 工作在非線性區(qū)域 快速通過線性區(qū)通過開環(huán) 正反饋實(shí)現(xiàn) 2 通過電壓傳輸特性描述 而非