模電第24講電壓比較器

1、第二十四講 電壓比較器第二十四講 電壓比較器一、概述二、單限比較器三、滯回比較器四、窗口比較器五、集成電壓比較器一、概述一、概述1. 電壓比較器的功能：比較電壓的大小。電壓比較器的功能：比較電壓的大小。 廣泛用于各種報(bào)警電路。廣泛用于各種報(bào)警電路。 輸入電壓是連續(xù)的模擬信號(hào)；輸出電壓表示比較的結(jié)輸入電壓是連續(xù)的模擬信號(hào)；輸出電壓表示比較的結(jié)果，只有高電平和低電平兩種情況。果，只有高電平和低電平兩種情況。 使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。2. 電壓比較器的描述方法電壓比較器的描述方法 :電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uOf(uI)電壓傳輸特性的三個(gè)要素：電

2、壓傳輸特性的三個(gè)要素：（1）輸出高電平）輸出高電平UOH和輸出低電平和輸出低電平UOL（2）閾值電壓）閾值電壓UT（3）輸入電壓過(guò)閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向）輸入電壓過(guò)閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向3. 幾種常用的電壓比較器幾種常用的電壓比較器（1）單限比較器：只有一個(gè)閾值電壓）單限比較器：只有一個(gè)閾值電壓（3）窗口比較器：）窗口比較器： 有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓?jiǎn)握{(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓?jiǎn)握{(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。（2）滯回比較器：具有滯回特性）滯回比較器：具有滯回特性 輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入

3、電壓?jiǎn)握{(diào)變化使輸出電壓只躍變一次。回差電壓?jiǎn)握{(diào)變化使輸出電壓只躍變一次。回差電壓4 4、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)電路特征：集成運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)或僅引入正反饋電路特征：集成運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)或僅引入正反饋集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)1) 凈輸入電流為凈輸入電流為02) uP uN時(shí)，時(shí)， uOUOM uP 0 時(shí)時(shí) uO UOM; uI 0 時(shí)時(shí) uO UOM 集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運(yùn)集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運(yùn)放的輸入端，需加輸入端限幅電路。放的輸入端，需加輸入端限幅電路。集成運(yùn)放的凈輸入集成運(yùn)放的凈輸入電壓最大值

4、為電壓最大值為UD輸出限幅電路輸出限幅電路 為適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。為適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1)UOH UOL UZUOH UZ UOL UD 不可缺少！不可缺少！輸出限幅電路輸出限幅電路uO UZ（1）保護(hù)輸入端）保護(hù)輸入端（2）加速集成運(yùn)放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換）加速集成運(yùn)放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換電壓比較器的分析方法：電壓比較器的分析方法：（1 1）寫出寫出 uP、uN的表達(dá)式，的表達(dá)式，令令uP uN，求解出的求解出的 uI即為即為UT；（2 2）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電

5、平；（3 3）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸出輸出電壓電壓的躍變方向。的躍變方向。2. 一般單限比較器一般單限比較器（1）若要）若要UTURH時(shí)，時(shí)，uO1= uO2= UOM，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止；截止； uO= UZ。 當(dāng)當(dāng)uIURH時(shí)，時(shí)，uO2= uO1= UOM，D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止；截止； uO= UZ 。 當(dāng)當(dāng)URLuI URH時(shí)，時(shí)， uO1= uO2= UOM，D1、D2均截止；均截止； uO= 0。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 無(wú)需限幅電路，根據(jù)電源電壓確定所需高、低電平；無(wú)需限幅電路，根據(jù)電源電壓確定所需高、低

6、電平；2. 可直接驅(qū)動(dòng)集成數(shù)字電路；可直接驅(qū)動(dòng)集成數(shù)字電路；3. 響應(yīng)速度快；響應(yīng)速度快；4. 可具有選通端；可具有選通端；5. 電源電壓升高，工作電流增大，工作速度加快。電源電壓升高，工作電流增大，工作速度加快。五、集成比較器五、集成比較器某型號(hào)集成比較器的等效電路某型號(hào)集成比較器的等效電路設(shè)設(shè)RRf 對(duì)于將二極管和晶體管作電子開(kāi)關(guān)對(duì)于將二極管和晶體管作電子開(kāi)關(guān)的集成運(yùn)放應(yīng)用電路，在分析電路時(shí)，的集成運(yùn)放應(yīng)用電路，在分析電路時(shí)，首先應(yīng)判斷管子相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合還是首先應(yīng)判斷管子相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合還是斷開(kāi)，它們的狀態(tài)往往決定于輸入信斷開(kāi)，它們的狀態(tài)往往決定于輸入信號(hào)或輸出信號(hào)的極性。號(hào)或輸出信號(hào)的極性

7、。精密整流電路的組成精密整流電路的組成半波整流，若加半波整流，若加uI的負(fù)半周，則實(shí)現(xiàn)全波整流的負(fù)半周，則實(shí)現(xiàn)全波整流全波精密整流電路全波精密整流電路二倍頻三角波二倍頻三角波絕對(duì)值運(yùn)算電路絕對(duì)值運(yùn)算電路討論二討論二 已知某型號(hào)集成電壓比較器內(nèi)部等效電路如圖（已知某型號(hào)集成電壓比較器內(nèi)部等效電路如圖（a）所示，）所示，試求解圖（試求解圖（b）（）（e）各電路的電壓傳輸特性。）各電路的電壓傳輸特性。討論三討論三 已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說(shuō)出它已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說(shuō)出它們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sint (V)，畫出各，畫出各電路輸出電壓的波形。電路輸出電壓的波形。 你能分別組成具有圖你能分別組成具有圖示電壓傳輸特性的電壓示電壓傳