第8章电压比较器

(6-1)电子技术第八章非线性处理器模拟电路部分(6-2)第八章非线性处理器§8.1概述§8.2限幅器§8.3电压比较器§8.4迟滞比较器(6-3)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。++Auo比如：运放开环应用uo运放电路中有正反馈，运放处于非线性状态。§8.1概述(6-4)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//++AuoR1RF1RF2Duiuoui0传输特性(6-5)3.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。(6-6)tuiuotUZ-UZ–+AuoR1RFuiDZR+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。一般取100。DZ双向稳压管§8.2限幅器(6-7)另一种形式的限幅器：双向稳压管接于负反馈回路上。–+AuoR1RFuiDZ+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(6-8)–+AuoR1RFuiUZ+uoui0+UZ+UZ传输特性(6-9)uoui0+Uom-UomUR传输特性UR：参考电压ui：被比较信号++uouiUR–特点：运放处于开环状态。当uiUR时,uo=+Uom当uiUR时,uo=-Uom一、若ui从同相端输入§8.3电压比较器(6-10)++uouiURuoui0+Uom-UomUR当uiUR时,uo=+Uom当uiUR时,uo=-Uom二、若ui从反相端输入(6-11)uoui0+UOM-UOM++uoui三、过零比较器:(UR=0时)++uouiuoui0+UOM-UOM(6-12)++uouitui例：利用电压比较器将正弦波变为方波。uot+Uom-Uom(6-13)++uiuoui0+UZ-UZ电路改进：用稳压管稳定输出电压。++uiuoUZRR´uo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(6-14)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(6-15)一、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)：U+HomUURRRU2113.当uo负饱和时(uo=–UOM)：LomUURRRU211－++uoRR2R1ui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。1.没加参考电压的下行迟滞比较器§8.4迟滞比较器(6-16)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；－++uoRR2R1ui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。(6-17)tuiUom-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(6-18)RomHURRRURRRU212211RomLURRRURRRU2122112.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：－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL(6-19)下行迟滞比较器两种电路传输特性的比较:－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL(6-20)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。－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL5V10Vuit0(6-21)首先计算上下门限电压：－++uoRR2R1uiURV10212211RomHURRRURRRUV2212211RomLURRRURRRU(6-22)+UOM-UOM根据传输特性画输出波形图。－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHULuiuott10V5V002V(6-23)0211212omiURRRuRRRu+=0时翻转，可以求出上下门限电压。0211212omiURRRuRRR二、上行迟滞比较器－++uoRR2R1uiHomiUURRu21LomiUURRu21当u+u-=0时,uo=+UOM当u+u-=0时,uo=-UOM1.没加参考电压的上行迟滞比较器(6-24)uoui0Uom-Uom传输特性曲线UHUL－++uoRR2R1uiomHURRU21omLURRU21上下门限电压：(6-25)－++uoRR2R1uiUR上下门限电压：当uo=+UOM时：当uo=-UOM时：RomiUURRRuRRR211212RomiUURRRuRRR211212RomHURRRURRU22121RomLURRRURRU221212.加上参考电压后的上行迟滞比较器(6-26)传输特性：UHULuoui0Uom-Uom－++uoRR2R1uiUR－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL对照(6-27)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。思考题：如何计算上下限？UZ－++uoRR2R1uiuoUZ－++RR2R1ui