電壓比較器資料

1、 電壓比較器電壓比較器是對輸入信號進行鑒幅與比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路，在測量和控制中有著相當廣泛的應用。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)比較結果輸出高、低兩個電平。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(shù)字電路之間的接口電路.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)。電壓比較器的電路符號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)和負電源電壓(-UCC)。2. 鑒

2、別靈敏度 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。這就要求運放： 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。顯然，Aud越大，則不靈敏區(qū)就越小，稱比較器的鑒別靈敏度越高。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(xiàn)高速比較。為此可對比較器施加正反饋，以提高轉換速度。理想集成運放非線性應用時的特點 非線性應用的條件：運放開環(huán)或施加正反饋。非線性應用特點：反相電壓比較器 電路如圖所示， 輸入信號ui加在反

3、相端，參考電壓ur 加在同相端。ui < ur ， uo=UOHui > ur ， uo=UOL當該電路的參考電壓為零時，則為反相過零比較器。 同相電壓比較器 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。 ui < ur ， uo=UOLui > ur ， uo=UOH當參考電壓為零時，則為同相過零比較器。其傳輸特性 uo= f ( ui ) 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(chǎn)生多次跳變。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

4、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。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。當ui很負使u< u+時， uo為高電平UoH 此時，同相端電位u+為: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?？梢?，UTH = U+當輸出一旦變?yōu)榈碗娖?，則同相端也同時跳變?yōu)?由于 ，因而ui >以后，uo將維持在低電平。同相放大器電路如圖5所示。如果圖5中RF=，R1

5、=0時，它就變成與圖3(b)一樣的比較器電路了。圖5中的Vin相當于圖3(b)中的VA。 比較器與運放的差別 運放可以做比較器電路，但性能較好的比較器比通用運放的開環(huán)增益更高，輸入失調電壓更小，共模輸入電壓范圍更大，壓擺率較高(使比較器響應速度更快)。另外，比較器的輸出級常用集電極開路結構，如圖6所示，它外部需要接一個上拉電阻或者直接驅動不同電源電壓的負載，應用上更加靈活。但也有一些比較器為互補輸出，無需上拉電阻。 這里順便要指出的是，比較器電路本身也有技術指標要求，如精度、響應速度、傳播延遲時間、靈敏度等，大部分參數(shù)與運放的參數(shù)相同。在要求不高時可采用通用運放來作比較器電路。如在A/D變換器

6、電路中要求采用精密比較器電路。 由于比較器與運放的內部結構基本相同，其大部分參數(shù)(電特性參數(shù))與運放的參數(shù)項基本一樣(如輸入失調電壓、輸入失調電流、輸入偏置電流等)。 比較器典型應用電路 這里舉兩個簡單的比較器電路為例來說明其應用。 1.散熱風扇自動控制電路 一些大功率器件或模塊在工作時會產(chǎn)生較多熱量使溫度升高，一般采用散熱片并用風扇來冷卻以保證正常工作。這里介紹一種極簡單的溫度控制電路，如圖7所示。負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻RT粘貼在散熱片上檢測功率器件的溫度(散熱片上的溫度要比器件的溫度略低一些)，當5V電壓加在RT及R1電阻上時，在A點有一個電壓VA。當散熱片上的溫度上升時，則熱敏電阻

7、RT的阻值下降，使VA上升。RT的溫度特性如圖8所示。它的電阻與溫度變化曲線雖然線性度并不好，但是它是單值函數(shù)(即溫度一定時，其阻值也是一定的單值)。如果我們設定在80時應接通散熱風扇，這80即設定的閾值溫度TTH，在特性曲線上可找到在80時對應的RT的阻值。R1的阻值是不變的(它安裝在電路板上，在環(huán)境溫度變化不大時可認為R1值不變)，則可以計算出在80時的VA值。 R2與RP組成分壓器，當5V電源電壓是穩(wěn)定電壓時(電壓穩(wěn)定性較好)，調節(jié)RP可以改變VB的電壓(電位器中心頭的電壓值)。VB值為比較器設定的閾值電壓，稱為VTH。 設計時希望散熱片上的溫度一旦超過80時接通散熱風扇實現(xiàn)散熱，則VT

8、H的值應等于80時的K值。一旦VA>VTH，則比較器輸出低電平，繼電器K吸合，散熱風扇(直流電機)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的特性如圖9所示。這里要說清楚的是在VA開始大于VTH時，風扇工作，但散熱體有較大的熱量，要經(jīng)過一定時問才能把溫度降到80以下。 從圖7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(設流過RT、R1及R2、RP的電流各為0.10.5mA)。 2.窗口比較器 窗口比較器常用兩個比較器組成(雙

9、比較器)，它有兩個閾值電壓VTHH(高閾值電壓)及VTHL(低閾值電壓)，與VTHH及VTHL比較的電壓VA輸入兩個比較器。若VTHLVAVTHH，Vout輸出高電平；若VA<VTHL，VA>VTHH，則Vout輸出低電平，如圖10所示。圖10是一個冰箱報警器電路。冰箱正常工作溫度設為05，(0到5是一個“窗口”)，在此溫度范圍時比較器輸出高電平(表示溫度正常)；若冰箱溫度低于0V或高于5，則比較器輸出低電平，此低電平信號電壓輸入微控制器(C)作報警信號。 溫度傳感器采用NTC熱敏電阻RT，已知RT在0時阻值為333.1k；5時阻值為258.3k，則按1.5V工作電壓及流過R1、RT的電流約1.5 uA，可求出R1的值。R1的值確定后，可計算出0時的VA值為0.5V(按圖10中R1=665k時)，5時的VA值為0.42V，則VTHL=0.42V，VTHH=0.5V。若設R2=665k，則按圖11，可求出流過R2、