第七章電壓比較器

1、一、一、過零過零比較器比較器7-5 7-5 電壓比較器電壓比較器二、二、單限單限比較器比較器三、遲滯比較器三、遲滯比較器四、窗孔比較器四、窗孔比較器7.5.1 電壓比較器電壓比較器一、電壓比較器基本概念一、電壓比較器基本概念 電壓比較器是集成運放的另一類基本應(yīng)用電路，作用電壓比較器是集成運放的另一類基本應(yīng)用電路，作用是對兩個輸入電壓進行比較，比較的結(jié)果及輸出只有是對兩個輸入電壓進行比較，比較的結(jié)果及輸出只有兩種狀態(tài)，既高電平和低電平兩種狀態(tài)，既高電平和低電平 當當uiuREF uo= uoL “0 ”模擬與數(shù)字電路的接口電路模擬與數(shù)字電路的接口電路一位模數(shù)轉(zhuǎn)換電路一位模數(shù)轉(zhuǎn)換電路電壓比較器電壓

2、比較器1 理想運放工作在非線性區(qū)的特點理想運放工作在非線性區(qū)的特點1) 開關(guān)特性開關(guān)特性非線性區(qū)的理想運放內(nèi)某些三極管飽和或截止，非線性區(qū)的理想運放內(nèi)某些三極管飽和或截止，使運放工作在開關(guān)狀態(tài)使運放工作在開關(guān)狀態(tài)uouiuREFuu輸出電壓的值只有兩種可能：輸出電壓的值只有兩種可能：或等于正向飽和或等于正向飽和值；或等于負向飽和值。值；或等于負向飽和值。OHOUu;uu OLOUu;uu uu時，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。時，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。此時的輸入電壓稱為此時的輸入電壓稱為“閥閥值電壓值電壓”或或“門限電壓門限電壓”，用用UTH表示。表示。UOLUOH非線非線性區(qū)性區(qū)非線非線性區(qū)性區(qū)uOu+- -

3、u- -0一般運放輸出端不接限幅的情況下，輸出電壓的高、一般運放輸出端不接限幅的情況下，輸出電壓的高、低電平在數(shù)值上分別與運放的正負電源電壓值接近低電平在數(shù)值上分別與運放的正負電源電壓值接近uouiuREFuuVCCVCC理想特性理想特性線性區(qū)線性區(qū)uo=Aoduid =Aod(u+-u-)理想運放工作在非線性區(qū)時的特點理想運放工作在非線性區(qū)時的特點2)理想運放的輸入電流等于零理想運放的輸入電流等于零“虛斷虛斷”理想運放理想運放rid= ，0ii uouiuREFVCCVCCi+ +i- -3)理想運放工作在非線性區(qū)時不引理想運放工作在非線性區(qū)時不引入負反饋，一般工作在開環(huán)狀態(tài)入負反饋，一般工

4、作在開環(huán)狀態(tài)只在判斷臨界狀態(tài)時才只在判斷臨界狀態(tài)時才適用適用“虛斷虛斷”、“虛短虛短”UOLUOH非線非線性區(qū)性區(qū)非線非線性區(qū)性區(qū)uOu+- - u- -0線性區(qū)線性區(qū)鑒 別鑒 別不 靈不 靈敏區(qū)敏區(qū)iu0uREFUOHUOLUU 4)鑒別靈敏度鑒別靈敏度 uouiuREFVCCVCCAud=由于實際的運放由于實際的運放 Audui在在UREF附近的一個很小范附近的一個很小范圍內(nèi)存在一個鑒別不靈敏區(qū)，圍內(nèi)存在一個鑒別不靈敏區(qū)，在該范圍內(nèi)輸出狀態(tài)即非在該范圍內(nèi)輸出狀態(tài)即非UOH又非又非UOL ，故無法實現(xiàn)，故無法實現(xiàn)對輸入電平大小進行判別。對輸入電平大小進行判別。一般一般AudU鑒鑒別靈敏度別靈

5、敏度2電壓比較器電壓比較器1) 反向電壓比較器反向電壓比較器uiURuouu基準參基準參考電壓考電壓 uu時，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。時，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。此時的輸入電壓此時的輸入電壓ui稱為稱為“閥值電壓閥值電壓”或或“門限電門限電壓壓”，用，用UTH表示。表示。UTH UR0uiuOUoLUoHUR輸入電壓輸入電壓00uiuO2)2)過零比較器（零電平檢測器）過零比較器（零電平檢測器） -+uiuORR根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0ii ; 0u ;uui :0ui uuOLOUu :0ui uuOHOUu UOLUOHROZU ZU 閥值電壓：閥值電壓：0UTH uituot-+uiuORRRO過零比較器

6、的輸入、輸出波形過零比較器的輸入、輸出波形00二、單限比較器二、單限比較器根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0ii ;UuR ;uui :UuRi uuZOUu :UuRi uuZOUu -+uiuORRROUR0uiuO- -UZ+UZ閥值電壓：閥值電壓：RTHUU URuituot脈寬調(diào)制器脈寬調(diào)制器 00UREFuouiUREFW比較器輸出脈沖寬度將隨輸入信號的變化而比較器輸出脈沖寬度將隨輸入信號的變化而變化變化 UREF：三角波三角波ui：慢變化信號慢變化信號W-+uiuOR1RRO求和型單限比較器求和型單限比較器二、單限比較器二、單限比較器根據(jù)虛斷：根據(jù)虛斷：0ii ; 0u 閥值電壓。閥值電壓。

7、R21iURRu URR2時時，當當 uu2RRU1iRu 0uiuO- -UZ+UZUTH單限電壓比較器具單限電壓比較器具有電路簡單、靈敏有電路簡單、靈敏度高等優(yōu)點，存在度高等優(yōu)點，存在的主要問題是抗干的主要問題是抗干擾能力差。擾能力差。二、單限比較器二、單限比較器單限電壓比較器具有電路簡單、靈敏度高等單限電壓比較器具有電路簡單、靈敏度高等優(yōu)點，存在的主要問題是抗干擾能力差。優(yōu)點，存在的主要問題是抗干擾能力差。0uiuO- -UZ+UZURuotuit00門限電壓門限電壓-+uiuORRRO誤判斷：誤判斷：二、單限比較器二、單限比較器單限電壓比較器具有電路簡單、靈敏度高等優(yōu)點，存在的單限電壓

8、比較器具有電路簡單、靈敏度高等優(yōu)點，存在的主要問題是抗干擾能力差。主要問題是抗干擾能力差。0tui門限電壓門限電壓0tuO0uiuO- -UZ+UZUR干擾脈沖干擾脈沖+ +UZ- -UZ-+uiuOR2R1ROUR三、遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）三、遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）Rf引入的是正反饋。引入的是正反饋。iuu 根據(jù)疊加原理：根據(jù)疊加原理： uRfifRf2fURRR Of22URRR 若原來若原來uO=+UZ，當當ui逐逐漸增大時，使?jié)u增大時，使uO從從+UZ跳跳變?yōu)樽優(yōu)? -UZ所需的門限電平所需的門限電平UTH+為：為： uuuiZf22Rf2fTHURRRURRRU 若原來若原來

9、uO=- -UZ，當當ui逐逐漸減小時，使?jié)u減小時，使uO從從- -UZ 跳變?yōu)樘優(yōu)? +UZ所需的門限所需的門限電平電平UTH- -為：為：Zf22Rf2fTHURRRURRRU Rf引入何種反饋？引入何種反饋？UZUZ-UZ-UZ0uiuO傳輸特性傳輸特性當當ui逐漸增大時，逐漸增大時，uO從從+UZ跳變?yōu)樘優(yōu)? -UZ時：時：Zf22Rf2fTHURRRURRRU 當當ui逐漸減小時，逐漸減小時，uO從從- -UZ 跳變?yōu)樘優(yōu)? +UZ時：時：Zf22Rf2fTHURRRURRRU - -UZ+UZUTH+UTH-:UTH :UTH 上限門限電壓上限門限電壓下限門限電壓下限門限電壓

10、:UT 門限寬度或回差門限寬度或回差Zf22THTHTURRR2UUU 與參考電壓無關(guān)。與參考電壓無關(guān)。7.1 填空題填空題（ 1 ） 理想集成運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)理想集成運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)Aud=（），（），輸入電阻輸入電阻Rid=（），（），輸出電阻輸出電阻Rid=（），（），共模抑制比共模抑制比KCMR=（），（），開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW=（）（） 。0（ 2 ）集成運放第一級常采用集成運放第一級常采用（）（）電路，電路，主要是為了減少（主要是為了減少（），），提高提高（）（） 。差動放大差動放大零點漂移零點漂移KCMR（ 3 ）理想集成運放在線性工作時，其兩輸入端的電位理想集成運放在線

11、性工作時，其兩輸入端的電位（）（），電流，電流（）（） 。相等相等相等且為零相等且為零（ 4 ）在集成運放的反相比例運算中在集成運放的反相比例運算中, ,引入引入( )反饋，而同反饋，而同相比例運算中，引入相比例運算中，引入（）（）反饋反饋。電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)（ 5 ）用）用理想集成運放組成的放大器理想集成運放組成的放大器, ,應(yīng)工作在應(yīng)工作在( )狀態(tài)狀態(tài),而電壓比較器而電壓比較器應(yīng)工作在應(yīng)工作在（）（）狀態(tài)狀態(tài),所以電壓比所以電壓比較器的輸出只有較器的輸出只有（）（）和和（ ）兩種電平兩種電平。線性線性非線性非線性高電平高電平低電平低電平 （ 6 ） 集成運放集成運放“虛短虛

12、短”的概念是指的概念是指（），（），（ ），）， “虛地虛地”的概念是指的概念是指（） ，（，（ ） 。u+=u-i+=i- =0u+=u-=0i+=i- =0（ 7 ） 集成運放反相輸入端和反饋支路上的電阻分別集成運放反相輸入端和反饋支路上的電阻分別為為R1和和R Rf f 則反相比例運算和同相比例運算的則反相比例運算和同相比例運算的Auf分別為分別為（），（），（ ）。1RRf 11RRf （ 8 ）在基本積分電路和微分電路中，反饋支路應(yīng)分別在基本積分電路和微分電路中，反饋支路應(yīng)分別接接（）和（）（）和（） ，在基本對數(shù)電路和指數(shù)電路在基本對數(shù)電路和指數(shù)電路中，反饋支路應(yīng)分別接中，反饋支路

13、應(yīng)分別接（）和（）和（ ）。電容電容電阻電阻晶體管晶體管電阻電阻選擇選擇題題(1)在集成運放中，其輸入級都采用各種形式的差在集成運放中，其輸入級都采用各種形式的差動電路，主要是為了動電路，主要是為了a)抑制差模和共模信號輸出抑制差模和共模信號輸出b)放大差模和共模信號放大差模和共模信號c)放大差模信號和抑制共模信號放大差模信號和抑制共模信號d)放大共模信號和抑制差模信號放大共模信號和抑制差模信號c(2)在集成運放中，第一級采用差放，在集成運放中，第一級采用差放，主要是有主要是有助于助于a) Ridb) Audc) 零漂零漂d) 起匹配作用起匹配作用c(3)與反相比例運放相比，同相比例運放的主要優(yōu)與反相比例運放相比，同相比例運放的主要優(yōu)點是點是a) 輸入電阻高輸入電阻高b) 電壓增益大電壓增益大c) 零點漂移小零點漂移小d) 不易自激不易自激a(4) 反相比例運放、同相比例運放和差動比例運放反相比例運放、同相比例運放和差動比例運放的輸入電阻分別為的輸入電阻分別為Ri1 Ri2 Ri3 ，則它們的關(guān)系符合，則它們的關(guān)系符合a) Ri1 Ri2 Ri3 b) Ri1 Ri3 Ri2c) Ri1 Ri2 Ri3 d) Ri2 Ri3 Ri1 bR1uiuoRf