43电压比较器

非线性应用：是指由运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。电路中的运放处于非线性状态。++Auo比如：运放开环应用uo若有负反馈，则运放工作在线性区；若无负反馈，或有正反馈，则运放工作在非线性区。确定运放工作区的方法：判断电路中有无负反馈。理想运放工作在非线性区时的特点(1)u+u-uo=UOHu+u-uo=UOL(2)Ridi+=i-=0UOHu+-u-uoUOL虚短不成立虚断4.3电压比较器1.电压比较器的功能：比较电压的大小。输入：连续的模拟信号；输出：比较结果（高电平和低电平）2.电压比较器的电压传输特性(1)UOH和UOL；(2)阈值电压或门限电平UT；(3)经过UT时uo跃变的方向。uo=f(ui)UOHu+-u-uoUOL3.电压比较器的种类(1)单门限比较器(2)迟滞比较器(3)窗口比较器§4.3.1.单门限比较器特点：运放处于开环状态。当ui0时,uo=+UOH当ui0时,uo=-UOL一、过零比较器U-：参考电压ui：被比较信号++uouiuoui0+UOH-UOL传输特性若要改变曲线跃变方向，则应如何修改电路？上行当ui0时,uo=+UOH当ui0时,uo=-UOLui从反相端输入++uouiuoui0+UOH-UOHUT=0下行++uouitui例：过零比较器的输入为正弦波，画出输出波形。+UOHtuo-UOL波形变换器：正弦波矩形波++uiuoui0+UZ-UZ电路改进：用稳压管限幅的过零比较器。UZuo设UZUOH、UZ|-UOL|当ui0时,uo=+UZ当ui0时,uo=-UZ二、任意门限电平比较器REFiURRRuRRRu211212令u-=u+=0得REFTURRU21UT+UZ-UZuoui0传输特性UREF0R´ui-++R1R2UREFUZuo分析电压传输特性三要素的方法：通过输出端所接限幅电路确定UOH和UOL；令u-=u+解得的输入电压为阈值电压UT；uo的跃变方向取决于ui作用于运放的哪一个输入端。单门限比较器的其他电路形式：UR：参考电压ui：被比较信号++uouiUR–++uouiUR单门限电平比较器的抗干扰问题UT0ttuiuo0灵敏度高抗干扰能力差!UT+UZ-UZuoui0一、迟滞比较器的电路特点1.因为有正反馈，所以输出饱和。2.当uo正饱和时(uo=+UOM)U+3.当uo负饱和时(uo=–UOM)－++uoR1RFR2ui§4.3.2迟滞比较器特点1：电路中使用正反馈，运放处于非线性状态,运放的状态翻转更快。特点2：电路中存在两个阈值电压，传输特性具有滞回特性。－++uoR1RFR2uiU+uoui0UOM-UOM灵敏度降低，抗干扰能力增强！二、迟滞比较器的工作原理－++uoR1RFR2uiU+ouRRRu212（1）ui增加时的传输特性设ui0，uo=UOMuoui0UOM-UOMUT+OMURRRU212TuiUT+:uo=UOMuiUT+:uo=-UOMiuu－++uoR1RFR2uiU+（2）ui减小时的传输特性设ui0，uo=-UOMuoui0UOM-UOMOMURRRU212TuiUT-:uo=-UOMuiUT-:uo=UOMUT-完整的电压传输特性UT+分别称UT+和UT-上下门限电平。当ui增加时，输出由Uom跳变到-Uom对应的门限电平：当ui减小时，输出由-Uom跳变到Uom对应的门限电平:uoui0Uom-UomUT-UT+三、门限电平的估算2F2TOMRUURR2F2TOMRUURR称上下门限电平之差为门限宽度或回差。TTTUUU小于回差的干扰不会引起跳转。uoui0Uom-UomUT+UT-回差越大，电路的抗干扰能力越强，但灵敏度变差。△UTtuoUom-UomtuiUT+UT-例：迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。－++uoR1RFR2uiuoui0Uom-UomUT+UT-omFTURRRU22RFFomFTURRRURRRU222加上参考电压（设UR0）后的上下门限电平：－++uoR1RFR2uiURuoui0Uom-UomUT+UT-四、加上参考电压后的迟滞比较器RFFURRR2回差与UR有关系吗？迟滞比较器两种电路传输特性的比较:－++uoR1RFR2uiuoui0Uom-UomUT+UT-－++uoR1RFR2uiURuoui0Uom-UomUT+UT-例：R2=10k，RF=20k，UOM=12V，UR=9V当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。－++uoR1RFR2uiUR5V10Vuit0(1)首先计算上下门限电压：－++uoR1RFR2uiURV10222RFFomFTURRRURRRUV2222RFFomFTURRRURRRU例：R2=10k，RF=20k，UOM=12V，UR=9V当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。(2)画出传输特性曲线。－++uoR1RFR2uiURUT-uoui0-UomUomUT+V10222RFFomFTURRRURRRUV2222RFFomFTURRRURRRU(1)首先计算上下门限电压：+UOM-UOM(3)根据传输特性画输出波形图。－++uoR1RFR2uiURuoui0Uom-UomUT+UT-uiuott10V5V002V五、迟滞比较器电路的改进：为了限定输出电压，可以在输出端加上双向稳压管。思考：如何计算上下限？URuoUZ－++R1RFR2uiRFFZFTURRRURRRU222RFFZFTURRRURRRU222ZFTURRRU222思考题：若将ui和UR的位置互换，则得到的同相输入迟滞比较器电压传输特性该如何分析？－++uoR1RFR2uiUR§4.3.3窗口比较器uo2A2-++ULuo1uiUHA1-++D2D1RR+VCCD4D3uo2)2(DCCLUVU)2(21DCCUVDLHUUU2(1)uiUH:uo1为高电平,D3导通uo2为低电平,D4截止uo=UOHuo2A2-++ULuo1uiUHA1-++D2D1R2R1+VCCD4D3uo(2)uiUL:uo2为高电平,D4导通uo1为低电平,D3截止uo=UOH(3)ULuiUH:uo1为低电平,D3截止uo2为低电平,D4截止uo=0UHULUOHuiuo0传输特性（1）有两个阈值电压输入电压单向变化时输出电压跃变两次（可检测出输入电压是否在两个给定值之间）（2）窗口电压DLHUUUU2