电压比较电路.docx

十六电压比较电路
一、电压比较器的基本概念:
电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路,是组成非正弦波发生电路的基本单元电路,在测量和控制中有着相当广泛的应用。
电压比较器的功能是对两个输入电压的大小进行比较,并根据比较结果输出高、低两个电平。此外,由于高电平相当于逻辑“1”,低电平相当逻辑“0”,所以比较器可作为摸拟与数字电路之间的接口电路.
由于比较器输出只有两个状态,因此,用作比较器的运放将工作在开环或正反馈的非线性状态。
电压比较器的电路符号


二、电压比较器的基本特性:
输出高电平(UoH)和低电平(UoL)
用运放构成的比较器,其输出的高电平UOH和低电平UOL可分别接近于正电源电压(UCC)和负电源电压(-UCC)。
2. 鉴别灵敏度
理想的电压比较器,在高、低电平转换的门限UT处具有阶跃的传输特性。
这就要求运放:

实际运放的AUd不为无穷大。在UT附近存在着一个比较的不灵敏区。在该区域内输出既非UOH,也非UOL,故无法对输入电平大小进行判别。
显然,AUd越大,则不灵敏区就越小,称比较器的鉴别灵敏度越高。

作为比较器的另一个重要特性就是转换速度,即比较器输出状态发生转换所需要的时间。
通常要求转换时间尽可能短,以便实现高速比较。为此可对比较器施加正反馈,以提高转换速度。
理想集成运放非线性应用时的特点
非线性应用的条件:运放开环或施加正反馈。
非线性应用特点:
反相电压比较器电路如图所示, 输入信号Ui加在反相端,参考电压Ur 加在同相端。
ui < ur , uo=uOH
ui > ur , uo=uOL
当该电路的参考电压为零时,则为反相过零比较器。
同相电压比较器电路如图所示, 输入信号Ui加在同相端,参考电压Ur 加在反相端。

ui < ur,uo=uol
ui > ur,uo=uoH
当参考电压为零时,则为同相过零比较器。
其传输特性 UO= f ( ui )
简单比较器应用中存在的问题
1. 输出电压转换时间受运放的限制,使高频脉冲的边缘不够陡峭;
2. 抗干扰能力差。在比较门限处,输出将产生多次跳变。
为了解决以上两个问题,在比较器中引入正反馈,构成所谓“迟滞比较器”。
这种比较器具有很强的抗干扰能力,同时由于正反馈加速了状态转换,从而改善了输出波形的边缘。
迟滞比较器又称施密特触发器, 滞回比较器。这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时,它有两个阈值,且不相等,其传输特性具有“滞回”曲线的形状。
滞回比较器也有反相输入和同相输入两种方式。
UR是某一固定电压,改变UR值能改变阈值及回差大小。
(a)所示的反相滞回比较器为例,计算阈值并画出传输特性
滞回比较器及其传输特性:
(a)反相输入;(b)同相输入

正向过程的阈值为
形成电压传输特性的abcd段
2,负向过程
负向过程的阈值为
形成电压传输特性上defa段。由于它与磁滞回线形状相似,故称之为滞回电压比较器。
利用求阈值的临界条件和叠加原理方法,(b)所示的同相滞回比较器的两个阈值
两个阈值的差值ΔUTH=UTH1–UTH2称为回差。
由上分析可知,改