由集成运放构成的电压比较器分析及测试

1、2.22.2开关门限的判决开关门限的判决由集成运放构成的电压比较器由集成运放构成的电压比较器学习任务：学习任务： 1.集成运放的符号、封装和供电方式集成运放的符号、封装和供电方式 2.集成运放的开环应用集成运放的开环应用电压比较器电路的分电压比较器电路的分析和设计析和设计 3.以以LED为负载的光控开关电路分析与测试为负载的光控开关电路分析与测试 4. 具有抗干扰功能的滞回比较器电路分析与具有抗干扰功能的滞回比较器电路分析与测试测试一、集成运放的符号、封装和供电方式一、集成运放的符号、封装和供电方式1.1.集成运放的符号集成运放的符号 U UP P：同相输入端：同相输入端 U UN N：反相输

2、入端：反相输入端 U UO O：输出端：输出端 运放的供电模式：运放的供电模式：双双电源供电：电源供电：V VCCCC=V=VEEEE单单电源供电：电源供电：V VEEEE=0 =0 集成运放集成运放LM741LM741的内部结构的内部结构集成运放集成运放LM358LM358的内部结构的内部结构 2. 集成电路中的元件集成电路中的元件 （1 1）集成运放内部主要由大量的电阻、晶体二极管和晶）集成运放内部主要由大量的电阻、晶体二极管和晶体三极管组成；体三极管组成； （2）集成运放中可以集成容量不超过几十）集成运放中可以集成容量不超过几十pF的小电容（利的小电容（利用用PN结结电容或结结电容或MO

3、S电容实现），电容实现），需要大电容时，通常在需要大电容时，通常在集成电路外部连接；集成电路外部连接； （3 3）目前还不能在集成电路内部制作电感元件。）目前还不能在集成电路内部制作电感元件。 3.3.典型集成运放封装及管脚辨认典型集成运放封装及管脚辨认 二、集成运放的两种典型的使用方法二、集成运放的两种典型的使用方法线性状态线性状态的应用：集成运放用作的应用：集成运放用作放大器放大器 非线性状态非线性状态的应用：集成运放用作的应用：集成运放用作电压比较器电压比较器 三、由集成运放构成的电压比较器三、由集成运放构成的电压比较器NPuu 当当OHOUu当当OLOUuNPuu OHU称为正饱和电压

4、称为正饱和电压OLU称为负饱和电压称为负饱和电压1.1.双双电源供电电源供电（1 1）电路基本结构）电路基本结构，比电源电压略低（一般低，比电源电压略低（一般低1.5V2V1.5V2V）。）。OLOHUU例：例：+12V+12V-12V-12V1U2UVU31VU12若若则则VUO10VU31VU52若若则则VUO10设输出饱和电压比设输出饱和电压比电源电压低电源电压低2V2V例：例：+15V+15V-15V-15V1U2UVU31VU12若若则则VUO13VU31VU52若若则则VUO13设输出饱和电压比设输出饱和电压比电源电压低电源电压低2V2V（2 2）电压比较器电路）电压比较器电路同相

5、电压比较器电路同相电压比较器电路REFIUu 当当OHOUu当当OLOUuREFIUu 电压传输特性电压传输特性REFUOHUOLUIuOu反向电压比较器电路反向电压比较器电路REFIUu 当当OHOUu当当OLOUuREFIUu 电压传输特性电压传输特性REFUOHUOLUIuOu例：已知电压比较器参考电压例：已知电压比较器参考电压 , ,运放输出饱和电压运放输出饱和电压 ，根据输入波形画出输出电压波形。，根据输入波形画出输出电压波形。VUREF2VUUOLOH5tVuI/42tVuO/55U UO O = = VVVuVIIu252 ,5，当当解：解：（3 3）过零比较器电路）过零比较器电

6、路同相过零比较器电路同相过零比较器电路反向过零比较器电路反向过零比较器电路0Iu当当OHOUu当当OLOUu0Iu0Iu当当OLOUu当当OHOUu0Iu例：已知同相过零比较器电路如图例：已知同相过零比较器电路如图, ,运放输出饱和电压运放输出饱和电压 ，根据输入波形画出输出电压波形。，根据输入波形画出输出电压波形。VUUOLOH5U UO O = = 050 ,5IIuVuV，当当解：解：NPuu 当当OHOUu当当0OuNPuu 2.2.单单电源供电电源供电比电源电压略低（一般低比电源电压略低（一般低1.5V2V1.5V2V）。）。OHU（1 1）电路基本结构）电路基本结构例：例：+12V

7、+12V1U2UVU31VU12若若则则VUO10VU31VU52若若则则0OU设输出饱和电压比设输出饱和电压比电源电压低电源电压低2V2V（2 2）电压比较器电路）电压比较器电路同相电压比较器电路同相电压比较器电路反向电压比较器电路反向电压比较器电路REFIUu 当当OHOUu当当0OuREFIUu REFIUu 当当OHOUu当当0OuREFIUu 测试任务测试任务 基于基于LM358的电压比较器电路装配与测试的电压比较器电路装配与测试K2K2K2V584231IuVUI5若若则则OU0IU若若则则OULM358LM358四、具有抗干扰功能的滞回比较器电路分析与测四、具有抗干扰功能的滞回比

8、较器电路分析与测试试（在数字电子技术中被称为施密特触发器）（在数字电子技术中被称为施密特触发器）基本电压比较器电路结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能基本电压比较器电路结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力很差，在力很差，在 附近受到干扰时，输出电压容易引附近受到干扰时，输出电压容易引起多次翻转。起多次翻转。REFIUu 基本电压比较器基本电压比较器2.5V2.5VIutOut1.1.滞回比较器电路分析滞回比较器电路分析REFUIuOu1R2R3R以下介绍以下介绍同相同相滞回比较器电路分析滞回比较器电路分析注意：注意： 滞回比较器有滞回比较器有两个两个门限电压门限电压当当 时，时， 翻转，从低电平变为

9、高电平翻转，从低电平变为高电平1THUIuOu（1 1）当）当 增大时增大时1THIUu IuOu1THIUu 当当OHOUu当当OLOUu1THIUu 结论：结论：当当 时，时， 翻转，从高电平变为低电平翻转，从高电平变为低电平2THUIuOu（2 2）当）当 减小时减小时2THIUu IuOu2THIUu 当当OHOUu当当OLOUu2THIUu 结论：结论：21THTHUU注意：注意：21THTHUUOLREFTHURRURRU32321)1 (OHREFTHURRURRU32322)1 (（3 3）电压传输特性）电压传输特性OHUOLU21THTHTHUUU称为回差电压称为回差电压例：

10、已知电压比较器参考电压例：已知电压比较器参考电压 , , ,运放输出运放输出饱和电压饱和电压 ，根据输入波形画出输出电压波形。，根据输入波形画出输出电压波形。VUTH31VUUOLOH5tVuO/55VUTH12tVuI/431（1 1）当）当 增大时增大时Iu1THIUu 直至直至OHOUuOLOUu首先首先（2 2）当）当 减小时减小时Iu2THIUu 直至直至OLOUuOHOUu首先首先例：已知电压比较器如图例：已知电压比较器如图, , 画出该电路电压传输特性曲线。画出该电路电压传输特性曲线。K2K2V584231IuLM358LM358K1K1 . 5OuVRRRUREF5 . 254

11、111R2R4R3R解：解：VUOH5 . 35 . 15VUOL0VURRURRUOLREFTH3)1 (32321VURRURRUOHREFTH3 . 2)1 (323223)(VuI)(VuO3 . 25 . 30该电路电压传输特性曲线为：该电路电压传输特性曲线为：)(VuIt)(VuOt33 . 25 . 3结论：结论： 滞回比较器与简单电压比较器相比，滞回比较器与简单电压比较器相比，抗干扰能力抗干扰能力强，强，可以有效避免在开关门限附近干扰信号导致电压比较器输出可以有效避免在开关门限附近干扰信号导致电压比较器输出发生多次翻转的现象，发生多次翻转的现象，回差电压回差电压越大，抗干扰性能越好。越大，抗干扰性能越好。先令先令 ，此时，此时 ，逐渐加大，逐渐加大 ，直至，直至K2K2V584231IuLM358LM358K1K1 . 5Ou1R2R4R3R2.测试任务测试任务 基于基于LM358的滞回电压比较器电路装配与测试的滞回电压比较器电路装配与测试K2PRK2VuI0OuIuVuO5 .