第24讲 电压比较器
更新时间:2023-07-26 03:57:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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模拟电路基础内容
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
模拟电路基础内容
一、概述1. 电压比较器的功能:比较电压的大小。 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。 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 输入电压是连续的模拟信号; 只有高电平和低电平两种情况。 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。 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 电压传输特性的三个要素: 电压传输特性的三个要素: (1)输出高电平 OH和输出低电平 OL )输出高电平U 和输出低电平U (2)阈值电压 T )阈值电压U (3)输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向 )
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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 )单限比较器: (2)滞回比较器:具有滞回特性 )滞回比较器: 输入电压的变化方向不同,阈值电压也不同, 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。 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: )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。 有两个阈值电压,输入电压单调变化时输出电压跃变两次。
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4、集成运放的非线性工作区电路特征: 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 净输入电流为0 2) uP> uN时, uO=+ OM =+U uP< uN时, uO=- OM =-U
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二、单限比较器1. 过零比较器
(1)UT=0 ) (2)UOH=+ UOM, UOL=- UOM ) , 3) =-U (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± 电压最大值为±UD
集成运放的净输入电压等于输入电压, 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。 放的输入端,需加输入端限幅电路。
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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。 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! 不可缺少!
UOH=+ UZ1+ UD2 UOL=- UZ2 + UD1) =-(
UOH= UZ UOL=- UD UOH= - UOL= UZ
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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: 电压比较器的分析方法:的表达式, 即为U (1)写出 uP、uN的表达式,令uP= uN,求解出的 uI即为 T; 根据输出端限幅电路决定输出的高、
低电平; (2)根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平; 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 (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 的跃变方向。 电压的跃变方向。
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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 T< 0,则应如何修改电路? )若要U ,则应如何修改电路? (2)若要改变曲线跃变方向,则应如 )若要改变曲线跃变方向, 何修改电路? 何修改电路? (3)若要改变 OL、UOH呢? )若要改变U
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三、滞回比较器1. 阈值电压
U OL = U Z U OH = +U Z
u N = uI
R1 R1 U Z uP = uO , 令u N = u P,得 ± U T = ± R1 + R2 R1 + R2
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三、滞回比较器2. 工作原理及电压传输特性
R1 ±UT = ± U Z U O = ±U Z R1 + R2
<-U 此时u 设uI<- T,则 uN< uP, uO=+UZ。此时 P= +UT, 直至+U 下降到0, 增大 uI,直至 T, uN = uP , uO从+UZ下降到 ,正反馈 过程: uP降至0, uN > uP, uO跃变为-UZ。 过程: 降至 , 跃变为- 。 同理,设 uI>+UT,则 uN> uP, uO=-UZ。此时uP= -UT, 同理, =- 此时 直至- 正反馈过程开始, 跃变为+U 。 减小 uI,直至-UT,正反馈过程开始,uO从-UZ跃变为 Z。
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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? 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? 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, 跃变方向,则应如何修 改电路? 改电路?
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四、窗口比较器 U OM
uI > U RH
U OM U OM
当uI>URH时,uO1=-uO2=UOM, - D1导通,D2截止; uO= UZ。 导通, 截止; 当uI<URH时, uO2=-uO1= UOM, - D2导通,D1截止;uO= UZ 。 导通, 截止; 当URL<uI< URH时, uO1= uO2= -UOM, D1、D2均截止; uO= 0。 均截止; 。
uI < U RL
U OM
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五、集成比较器某型号集成比较器的等效电路⑧ ③ + VCC ⑦ ③ ③ ⑦ ②
+ ①
⑦
② ④
VEE①
②
+
①
特点: 特点: 1. 无需限幅电路,根据电源电压确定所需高、低电平; 无需限幅电路,根据电源电压确定所需高、低电平; 2. 可直接驱动集成数字电路; 可直接驱动集成数字电路; 3. 响应速度快; 响应速度快; 4. 可具有选通端; 可具有选通端; 5. 电源电压升高,工作电流增大,工作速度加快。 电源电压升高,工作电流增大,工作速度加快。
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讨论二已知某型号集成电压比较器
内部等效电路如图( )所示, 已知某型号集成电压比较器内部等效电路如图(a)所示, 试求解图( )~( 各电路的电压传输特性。 )~(e) 试求解图(b)~( )各电路的电压传输特性。
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讨论三已知各电压比较器的电压传输特性如图所示, 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 们各为哪种电压比较器;输入电压为 , 电路输出电压的波形。 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? 比较器电路吗?
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讨论四:求解图示各电路的电压传输特性。 讨论四:求解图示各电路的电压传输特性。uI
AUREF
uO
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