电压比较器原理.ppt

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
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一、概述
1. 电压比较器的功能：比较电压信号(被测试信号与标准信号)大小。广泛用于各种报警电路和鉴幅。比较器是组成非正弦波发生电路的基本单元，在测量、控制、D/A和A/D转换电路中应用广泛。
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，即是从UOH跃变为UOL，还是从UOL跃变为UOH。
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（1）单限比较器：只有一个阈值电压
（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。
（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
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（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
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二、单限比较器
（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。
集成运放的净输入电压最大值为±UD

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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。
UOH＝＋ UZ1＋ UD2
UOL＝－( UZ2 ＋ UD1)
UOH＝ － UOL＝ UZ
UOH＝ UZ
UOL＝－ UD
不可缺少！期限流作用
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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：
（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。
（利用电压并联负反馈来实现）
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问题：过零比较器如图所示，输入为正负对称的正弦波时，输出波形是怎样的？
传输特性
uI
uO
+UOpp
-UOpp
O
+UZ
-UZ
将正弦波变为矩形波
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（1）若要UT< 0，则应如何修改电路？（改变参考电压的极性）
（2）若要改变曲线跃变方向，则应如
何修改电路？（将同相输入端与反相端所接外电路互换）
（3）若要改变UOL、UOH呢？ （改变输出端的限幅电路UZ的大小）
作用于反相输入端
UREF—参考电压或称基准电压
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存在干扰时单限比较器的 uI、uO 波形
单限比较器的作用：
检测输入的模拟信号
是否达到某一给定电平。
缺点：抗干扰能力差。
解决办法：
采用具有滞回传输特性的比较器。
单限比较器的特点和应用
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