第八章 波形的产生和信号的转换

第八章 波形的产生和信号的转换

第二十四讲 电压比较器一、概述 二、单限比较器 三、滞回比较器 四、窗口比较器 五、集成电压比较器

一、概述1. 电压比较器的功能：比较电压的大小。 广泛用于各种报警电路。 输入电压是连续的模拟信号；输出电压表示比较的结 果，只有高电平和低电平两种情况。 使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。 2. 电压比较器的描述方法 :电压传输特性 uO=f(uI) 电压传输特性的三个要素： (1)输出高电平UOH和输出低电平UOL (2)阈值电压UT (3)输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向

3. 几种常用的电压比较器(1)单限比较器：只有一个阈值电压 (2)滞回比较器：具有滞回特性 输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压 单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压 U U T1 U T2

(3)窗口比较器： 有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。

4、集成运放的非线性工作区电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈

集成运放工作在非线性区的特点

1) 净输入电流为0 2) uP> uN时， uO=+UOM uP< uN时， uO=-UOM

二、单限比较器1. 过零比较器

(1)UT=0 (2)UOH=+ UOM, UOL=- UOM (3)uI > 0 时 uO =-UOM; uI < 0 时 uO =+ UOM集成运放的净输入 电压最大值为±UD

集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运 放的输入端，需加输入端限幅电路。

输出限幅电路为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。

不可缺少！

UOH=+ UZ1+ UD2 UOL=-( UZ2 + UD1)

UOH= UZ UOL=- UDUOH= - UOL= UZ

输入输出波形

ui

O

t

uo +UZ O -UZ

t

输出限幅电路uO=± UZ (1)保护输入端 (2)加速集成运放状态的转换

电压比较器的分析方法：(1)写出 uP、uN的表达式，令uP= uN,求解出的 uI即为UT; (2)根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平； (3)根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出 电压的跃变方向。

2. 一般单限比较器uN R2 R1 U REF uI R1 R2 R1 R2UT R2 U REF R1

令u N uP 0, 得U O U Z作用于反相输入端

(1)若要UT< 0,则应如何修改电路？ (2)若要改变曲线跃变方向，则应如 何修改电路？ (3)若要改变UOL、UOH呢？

输入输出波形

uo+UZ 0 UT

ui

uiUT

-UZ

O

t

uo +UZ O -UZ

t

三、滞回比较器1. 阈值电压

U OL U Z U OH U Z

u N uIR1 R1 U Z uP uO , 令u N uP,得 U T R1 R2 R1 R2

三、滞回比较器2. 工作原理及电压传输特性

UT

R1 U Z U O U Z R1 R2

设uI<-UT,则 uN< uP, uO=+UZ。此

时uP= +UT, 增大 uI,直至+UT,再增大， uO才从+UZ跃变为- UZ。 设 uI>+UT,则 uN> uP, uO=-UZ。此时uP= -UT, 减小 uI,直至-UT,再减小， uO才从-UZ跃变为+UZ。

输入输出波形+UZ

uoUT-UZ

ui

抗干扰 能力强

0

UT+ ui

UT+O UTuo +UZ O

(b) 传输特性

t

t

-UZ

讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性

1. 若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修改电路？ 2. 若要电压传输特性曲线上下移动，则应如何修改电路？ 3. 若要改变输入电压过 改变输出 阈值电压时输出电压的 限幅电路 跃变方向，则应如何修 改电路？

四、窗口比较器 U OM

uI U RH uI U RL

U OM U OM

当uI>URH时，uO1= - uO2= UOM,D1导通， D2截止； uO= UZ。

U OM

当uI<URH时，uO2= - uO1= UOM,D2导通， D1截止； uO= UZ 。当URL<uI< URH时， uO1= uO2= -UOM,D1、 D2均截止； uO= 0。

输入输出波形

uo

ui UTH O

URL

0

URH

ui

UTLuo +UZ O

t

t

讨论二已知各电压比较器的电压传输特性如图所示，说出它 们各为哪种电压比较器；输入电压为5sinωt (V),画出各 电路输出电压的波形。反相输入 滞回比较器同相输入 单限比较器

窗口 比较器

你能分别组成具有图 示电压传输特性的电压 比较器电路吗？

第二十三讲 正弦波振荡电路一、正弦波振荡的条件和电路的组成 二、RC正弦波振荡电路 三、LC正弦波振荡电路 四、石英晶体正弦波振荡电路

一、正弦波振荡的条件和电路的组成1. 正弦波振荡的条件 无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电 路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。

在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈： X o X i' X o 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最 终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。。

1. 正弦波振荡的条件一旦产生稳定的振荡，则 电路的输出量自维持，即 X AFXo o

AF 1 AF 1 A F 2nπ

幅值平衡条件 相位平衡条件

起振条件： AF 1

要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0,且在 合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程， 即满足起振条件。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/nm7j.html