10-电压比较器2剖解

7.3、非线性处理电路一、概述二、限幅器三、电压比较器电子信息系统信号的提取信号的预处理信号的加工信号的驱动与执行A/D转换计算机或其它数字系统D/A转换信号的提取信号的预处理信号的加工信号的驱动与执行A/D转换计算机或其它数字系统D/A转换隔离、滤波、放大转换、比较、运算电子信息系统的供电电源非线性应用：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。由运放组成的非线性电路有以下三种情况：1.电路中的运放处于非线性状态。比如：运放开环应用uoui运放电路中有正反馈，运放处于非线性状态。+Auoui一、概述2.电路中的运放处于线性状态，但外围电路有非线性元件（二极管、三极管、稳压管等）。ui0时：iFouRRu11ui0时：iFFouRRRu121//uoui0传输特性+Auo0R1RF1RF2Dui3.另一种情况，电路中的运放处于非线性状态，外围电路也有非线性元件（二极管、三极管）。由于处于线性与非线性状态的运放的分析方法不同，所以分析电路前，首先确定运放是否工作在线性区。确定运放工作区的方法：判断电路中有无负反馈。若有负反馈，则运放工作在线性区；若无负反馈，或仅有正反馈，则运放工作在非线性区。处于非线性状态运放的特点：1.虚短路不成立。2.输入电阻仍可以认为很大。3.输出电阻仍可以认为是0。tuiuotUZ-UZui运放处于线性状态，但外围电路有非线性元件——稳压二极管。R：限流电阻DZ双向稳压管二、限幅器uoR1RFDZR+A另一种形式的限幅器：双向稳压管接于负反馈回路上。uo当时，在双向稳压管的作用下，ZiFUuRR1ZoZoUuUu或当时，双向稳压管不通，运放工作在线性状态。ZiFUuRR1iFouRRu1R1RFuiDZ+Auoui0+UZ-UZ传输特性uoR1RFuiUZ+A三、电压比较器1、单限电压比较器2、滞回电压比较器uoui0+Uom-UomUR传输特性特点：运放处于开环状态。当uiUR时,uo=+Uom当uiUR时,uo=-Uom1）若ui从同相端输入UR：参考电压ui：被比较信号uouiUR+A1、单限电压比较器uoui0+Uom-UomUR当uiUR时,uo=+Uom当uiUR时,uo=-Uom2、若ui从反相端输入+uouiURAuoui0+UOM-UOM3、过零比较器:(UR=0时)uoui0+UOM-UOMuoui+Auoui+Atui例：利用电压比较器将正弦波变为方波。uot+Uom-Uomuoui+A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级，需加输入端限幅电路。二极管限幅电路使净输入电压最大值为±UD必要吗？带有输入、输出限幅的比较器电路为适应负载对电压幅值的要求，还需在输出端加限幅电路。UOH＝＋UZ1＋UD2UOL＝－(UZ2＋UD1)不可缺少！uoui0+UZ-UZ电压比较器的另一种形式——将双向稳压管接在负反馈回路上uiuoUZ+AuiuoUZRR´-AUOH＝－UOL＝UZ电路改进（2）：电路改进（1）：比较器的特点1.电路简单。2.当Ao不够大时，输出边沿不陡。3.容易引入干扰。tuiuot过零附近仍处于放大区（1）下行迟滞比较器分析1.因为有正反馈，所以输出饱和。2.当uo正饱和时(uo=+UOM)：HomUURRRU2113.当uo负饱和时(uo=–UOM)：LomUURRRU211参考电压由输出电压决定特点：电路中使用正反馈，运放处于非线性状态。没加参考电压的下行迟滞比较器uoU+RR2R1ui+A2、滞回电压比较器omHURRRU211omLURRRU211分别称UH和UL上下门限电压。称(UH-UL)为回差。当ui增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom；当ui减小到UL时，输出由-Uom跳变到Uom。传输特性：uoui0Uom-UomUHUL小于回差的干扰不会引起跳转。跳转时，正反馈加速跳转。uoRR2R1ui+AtuiUom-UomtuiUHUL例：下行迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。uoRR2R1ui+ARomHURRRURRRU212211RomLURRRURRRU212211加上参考电压后的下行迟滞比较器加上参考电压后的上下限：ULUHuoURRR2R1ui+Auoui0Uom-Uom下行迟滞比较器两种电路传输特性的比较:uoui0Uom-UomUHULuoRR2R1ui+Auoui0Uom-UomUHULURRR2R1ui+A例：R1=10k，R2=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。5V10Vuit0URRR2R1ui+A首先计算上下门限电压：V10212211RomHURRRURRRUV2212211RomLURRRURRRUURRR2R1ui+A+UOM-UOM根据传输特性画输出波形图。uoui0Uom-UomUHULuiuott10V5V002VURRR2R1ui+A0211212omiURRRuRRRu+=0时翻转，可以求出上下门限电压。0211212omiURRRuRRR(2)、上行迟滞比较器HomiUURRu21LomiUURRu21当u+u-=0时,uo=+UOM当u+u-=0时,uo=-UOM没加参考电压的上行迟滞比较器RR2R1ui+Auoui0Uom-Uom传输特性曲线UHULomHURRU21omLURRU21上下门限电压：RR2R1ui+A上下门限电压：当uo=+UOM时：当uo=-UOM时：RomiUURRRuRRR211212RomiUURRRuRRR211212RomHURRRURRU22121RomLURRRURRU22121加上参考电压后的上行迟滞比较器RR2R1ui+AURUO传输特性：UHULuoui0Uom-Uomuoui0Uom-UomUHUL对照uoRR2R1ui+ARR2R1ui+AURUO迟滞比较器电路改进：为了稳定输出电压，可以在输出端加上双向稳压管。uoUZuo－+RR2R1uiUZ－+RR2R1ui