电压比较器课件.ppt

一、概述
1、概念及构成
通过对两输入电压的相对比较，在输出端得到高电平或低电平结果的电路器件。
vo
vi
0
+Uom
-Uom
VREF
uo与ui的函数关系uo=f(ui)称为电压传输特性。
引起uo发生跳变得参考电压称为阈值电压（或门槛电压），记为uT。
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若 UiP < UiN ，则VO = VOL
+Uom
-Uom
VREF
vo
vi
0
阈值电压
2. 基本工作原理及分析方法
运放在理想情况下：
Aod＝∞，Iid＝0，UiP=UiN
在开环状态下：
完整的电压比较器电路：
如果电路接成正反馈形式也可得到同样效果。
若 UiP > UiN ，则VO = VOH
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对比较器电路的分析不能像对放大电路和运算电路的方法。一般的分析方法是集中在输出跳变得瞬间所对应的ui来分析uo与ui的对应关系。这时可认为电路满足uiP=uiN，iP=iN=0，ui=uT。
一般电压比较器按uT的不同和连接方式的不同可以有：
单门限比较器
滞回比较器
窗口比较器
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二、单门限比较器
只有一个阈值电压uT的比较器，传输曲线如图。
+UoH
-UoL
VT
vo
vi
0
若 Ui > UT 时，VO = VOH
若 Ui < UT 时，VO = VOL
根据uT的取值不同可分为过零比较器和一般门限比较器。
1、过零比较器
过零比较器用途非常广泛，在交流调压、电气控制系统中经常使用。根据所接输入端得不同可以有同相过零比较器和反相过零比较器。
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uo
ui
0
+UOM
-UOM
同相、反相过零比较器:
uo
ui
0
+UOM
-UOM
ui
uo
uT=0
uo
ui
uT=0
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2、一般门限比较器
当uT≠0条件下构成的比较器，有两种电路形式。
uREF为参考电压，根据比较器在临界状态条件可求得电路的阈值电压。
图1：
图1
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图2：
图2
uT
应用：电平显示器、逐次比较A/D等。
+UoH
-UoL
VT
vo
vi
0
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+
+
uo
ui
t
ui
t
uo
+Uom
-Uom
例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。
问题：若反相端不是接地，而是接参考电压VREF，输出波形会有什么样的变化？
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三、滞回比较器（施密特触发器）
单门限电压比较器结构简单，灵敏度高。但抗干扰能力差，如输入电压在uT附近时会造成uo反复跳动，造成比较器工作不稳定。
为解决这一问题，可将比较器设置两个阈值，只要干扰信号不超过这两个阈值比较器就不会跳变，从而提高比较器的抗干扰能力。利用这种思想设计出来的电压比较器称为滞回比较器。或称施密特触发器。
1、电路构成
如图所示，电路是在单门限比较器基础上增加了正反馈电路实现的。
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2、估算阈值
按临界条件下的比较器状态来计算。
在临界跳变时
根据叠加原理，有
由于uP=uN，故此时uP对应的ui即为uT，而uT又与uo的初始状态有关，uo=±uz，故
1）反相端输入
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