1、第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器1 8.2.1 8.2.1 概述概述1.电压比较器功能：对电压比较器功能：对uI鉴幅、比较鉴幅、比较 广泛用于报警、电平检测、自控、广泛用于报警、电平检测、自控、A/D转换等电路中。转换等电路中。uI模拟信号；模拟信号；uI与参考电压与参考电压UR比较比较uO uO高、低电平（高、低电平（UOM）2.比较器的电压传输特性比较器的电压传输特性 及其三要素及其三要素电压传输特性的三个要素：电压传输特性的三个要素：输出高电平输出高电平UOH和低电平和低电平UOL 阈值电压阈值电压UT uI过过UT时时uO的跃变方向的跃变方向8.2 8
2、.2 电压比较器电压比较器电压电压比较器比较器uIURuOuOf(uI)uoui0+Uom-UomUT传输特性传输特性第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器23.3.几种常用的电压比较器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：只有一个阈值电压（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。（2）滞回比较器：具有滞回特性）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
3、使输出电压只跃变一次。回差电压单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压T2T1UUU第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器34 4.比较器中比较器中集成运放集成运放非线性工作区非线性工作区电路特征：集成运放开环或仅引入正反馈电路特征：集成运放开环或仅引入正反馈集成运放工作在非线性区的特点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02)uP uN时，时，uOUOM uP 0 时时 uO UOM uI 0 时时 uO UOM 运放运放uI 同相输入时，传输特性？同相输入时，传输特性？（1 1）三要素）三要素 跃变方向跃变方向 uI单调增加过单调增加过UT（=
4、0）时）时 uO由由+UOMUOMtuIuot+Uom-Uom应用：正弦波应用：正弦波矩形波矩形波第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器5 运放工作在非线性区，运放工作在非线性区，uI=uI；为保护运放的输入；为保护运放的输入端，加限幅电路：端，加限幅电路：集成运放净输集成运放净输入最大值：入最大值：uI=UD(2)(2)输入限幅保护输入限幅保护uI=UD第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器6（3 3）输出限幅电路）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。为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。UOH(UZ1
5、UD2)(uI0)|UOH|UOL|限流电阻，一般取限流电阻，一般取100 uO=(UZ+UD)UZDZ双向稳压管双向稳压管uO=UOMuO=uO=UOMuOUOH UOL UZuO=?第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器7(4)D(4)Dz反馈输出限幅电路反馈输出限幅电路uO UZ图图 (c)(c)由于由于A未工作在非线性区，未工作在非线性区，uI过零时不需从截止区逐渐过零时不需从截止区逐渐饱和区或从饱和逐渐饱和区或从饱和逐渐截止截止提高了提高了uO变化速度。变化速度。|UOM|UZ|Dz导通导通深负反馈深负反馈A线性区线性区uN虚地虚地:uI 0，uO=-UO
6、M第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器82.2.一般单限比较器一般单限比较器得令,0PNI211REF212NuuuRRRURRRuZOUUDz作用于反相输入端作用于反相输入端(b)UREF0（1 1）REF12TURRU（2 2）TUuuPN令（3）Uo跳变方向：图跳变方向：图(a)中，中，uI单调增加过单调增加过UT时由时由UOHUOLUT第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器9 若要若要UT 0，则应如何修改电路？，则应如何修改电路？若要改变曲线跃变方向，则应如何修改电路？若要改变曲线跃变方向，则应如何修改电路？（uP、uI互换）
7、互换）若要改变若要改变UOL、UOH呢？（选择呢？（选择Dz）电压比较器的分析方法：电压比较器的分析方法：（1 1）写出写出 uP、uN表达式，令表达式，令uP uN uI，即为，即为UT；（2 2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；（3 3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决）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。定输出电压的跃变方向。第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器10uIUROuO UOHO UOLuI UROuO UOHO UOLw tw tw tw tuIOuO U
8、OHO UOLw tw t(a)UR0(b)UR0(c)UR0uIUROuO UOHO UOLuI UROuO UOHO UOLw tw tw tw tuIOuO UOHO UOLw tw t(a)UR0(b)UR0(c)UR0uIUROuO UOHO UOLuI UROuO UOHO UOLw tw tw tw tuIOuO UOHO UOLw tw t(a)UR0(b)UR0(c)UR0(a)UT0(c)UT=0(b)UT0第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器118.2.3 8.2.3 滞回比较器滞回比较器)(O211PINZUuRRRuuuZ211TURRR
9、U（2）uN=uPUT 单限比较器简单、灵敏，抗干扰能力差。单限比较器简单、灵敏，抗干扰能力差。R1R1、R2R2正反馈正反馈AA非线性区非线性区DzuO=UzZURRRuuu211IPN即令（1 1）第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器12（3 3）工作原理及电压传输特性）工作原理及电压传输特性 设设uI-UT，则，则 uN+UT，则，则 uN uP，uO-UZ，此时，此时uP-UT，当当uI至至-UT，再减小，再减小，uO才从才从-UZ跃变为跃变为+UZ。ZOUUZ211TURRRU第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器131.能使
10、电压传输特性曲线左右移动能使电压传输特性曲线左右移动讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性如何改变滞回比较器的电压传输特性IZREFPuURRRURRRu211212ZREFTZREFTURRRURRRUURRRURRRU21121222112121ZTTTURRRUUU211122回差电压回差电压(滞回宽度滞回宽度)：UT与与UREF无关；无关；改变改变UREF值值UT1、UT2同时同时改变，曲线左右移动。改变，曲线左右移动。第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器14当当uP uN=0 时时,uo=+UZ当当uPURH时时uIURL,uO1=+UOM,D1导通，
11、导通，uO=+UZ;uO2=-UOM，D2截止截止.(3)当当URLuI URH时，时，uO1=uO2=UOM，D1、D2均截止；均截止；uO=0。(2)当当uIURL时时uIURL第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器17CCVEEV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。8.2.5 8.2.5 集成
12、比较器集成比较器某型号集成比较器的等效电路某型号集成比较器的等效电路第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器18*讨论二讨论二 已知某型号集成电压比较器内部等效电路如图（已知某型号集成电压比较器内部等效电路如图（a）所示，）所示，试求解图（试求解图（b）（）（e）各电路的电压传输特性。）各电路的电压传输特性。第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器19*讨论三讨论三 已知各电压比较器的电压传输特性如图所示，说出它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；输入电压为们各为哪种电压比较器；输入电压为5sint(V)，画出各，画出各电路输出电压的波形。电路输出电压的波形。你能分别组成具有图你能分别组成具有图示电压传输特性的电压示电压传输特性的电压比较器电路吗？比较器电路吗？同相输入同相输入单限比较器单限比较器反相输入反相输入滞回比较器滞回比较器窗口窗口比较器比较器20精品课件精品课件！21精品课件精品课件！第8章 波形的发生和信号的转换8.2 8.2 电压比较器电压比较器22*讨论四：讨论四：求解图示各电路的电压传输特性求解图示各电路的电压传输特性AuIUREFuO
