第七章电压比较器

1、一、一、过零过零比较器比较器7-5 7-5 电压比较器电压比较器二、二、单限单限比较器比较器三、迟滞比较器三、迟滞比较器四、窗孔比较器四、窗孔比较器7.5.1 电压比较器电压比较器一、电压比较器基本概念一、电压比较器基本概念 电压比较器是集成运放的另一类基本应用电路，作用电压比较器是集成运放的另一类基本应用电路，作用是对两个输入电压进行比较，比较的结果及输出只有是对两个输入电压进行比较，比较的结果及输出只有两种状态，既高电平和低电平两种状态，既高电平和低电平 当当uiuREF uo= uoL “0 ”模拟与数字电路的接口电路模拟与数字电路的接口电路一位模数转换电路一位模数转换电路电压比较器电压

2、比较器1 理想运放工作在非线性区的特点理想运放工作在非线性区的特点1) 开关特性开关特性非线性区的理想运放内某些三极管饱和或截止，非线性区的理想运放内某些三极管饱和或截止，使运放工作在开关状态使运放工作在开关状态uouiuREFuu输出电压的值只有两种可能：输出电压的值只有两种可能：或等于正向饱和或等于正向饱和值；或等于负向饱和值。值；或等于负向饱和值。OHOUu;uu OLOUu;uu uu时，发生状态的转换。时，发生状态的转换。此时的输入电压称为此时的输入电压称为“阀阀值电压值电压”或或“门限电压门限电压”，用用UTH表示。表示。UOLUOH非线非线性区性区非线非线性区性区uOu+- -

3、u- -0一般运放输出端不接限幅的情况下，输出电压的高、一般运放输出端不接限幅的情况下，输出电压的高、低电平在数值上分别与运放的正负电源电压值接近低电平在数值上分别与运放的正负电源电压值接近uouiuREFuuVCCVCC理想特性理想特性线性区线性区uo=Aoduid =Aod(u+-u-)理想运放工作在非线性区时的特点理想运放工作在非线性区时的特点2)理想运放的输入电流等于零理想运放的输入电流等于零“虚断虚断”理想运放理想运放rid= ，0ii uouiuREFVCCVCCi+ +i- -3)理想运放工作在非线性区时不引理想运放工作在非线性区时不引入负反馈，一般工作在开环状态入负反馈，一般工

4、作在开环状态只在判断临界状态时才只在判断临界状态时才适用适用“虚断虚断”、“虚短虚短”UOLUOH非线非线性区性区非线非线性区性区uOu+- - u- -0线性区线性区鉴 别鉴 别不 灵不 灵敏区敏区iu0uREFUOHUOLUU 4)鉴别灵敏度鉴别灵敏度 uouiuREFVCCVCCAud=由于实际的运放由于实际的运放 Audui在在UREF附近的一个很小范附近的一个很小范围内存在一个鉴别不灵敏区，围内存在一个鉴别不灵敏区，在该范围内输出状态即非在该范围内输出状态即非UOH又非又非UOL ，故无法实现，故无法实现对输入电平大小进行判别。对输入电平大小进行判别。一般一般AudU鉴鉴别灵敏度别灵

5、敏度2电压比较器电压比较器1) 反向电压比较器反向电压比较器uiURuouu基准参基准参考电压考电压 uu时，发生状态的转换。时，发生状态的转换。此时的输入电压此时的输入电压ui称为称为“阀值电压阀值电压”或或“门限电门限电压压”，用，用UTH表示。表示。UTH UR0uiuOUoLUoHUR输入电压输入电压00uiuO2)2)过零比较器（零电平检测器）过零比较器（零电平检测器） -+uiuORR根据虚断：根据虚断：0ii ; 0u ;uui :0ui uuOLOUu :0ui uuOHOUu UOLUOHROZU ZU 阀值电压：阀值电压：0UTH uituot-+uiuORRRO过零比较器

6、的输入、输出波形过零比较器的输入、输出波形00二、单限比较器二、单限比较器根据虚断：根据虚断：0ii ;UuR ;uui :UuRi uuZOUu :UuRi uuZOUu -+uiuORRROUR0uiuO- -UZ+UZ阀值电压：阀值电压：RTHUU URuituot脉宽调制器脉宽调制器 00UREFuouiUREFW比较器输出脉冲宽度将随输入信号的变化而比较器输出脉冲宽度将随输入信号的变化而变化变化 UREF：三角波三角波ui：慢变化信号慢变化信号W-+uiuOR1RRO求和型单限比较器求和型单限比较器二、单限比较器二、单限比较器根据虚断：根据虚断：0ii ; 0u 阀值电压。阀值电压。

7、R21iURRu URR2时时，当当 uu2RRU1iRu 0uiuO- -UZ+UZUTH单限电压比较器具单限电压比较器具有电路简单、灵敏有电路简单、灵敏度高等优点，存在度高等优点，存在的主要问题是抗干的主要问题是抗干扰能力差。扰能力差。二、单限比较器二、单限比较器单限电压比较器具有电路简单、灵敏度高等单限电压比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，存在的主要问题是抗干扰能力差。优点，存在的主要问题是抗干扰能力差。0uiuO- -UZ+UZURuotuit00门限电压门限电压-+uiuORRRO误判断：误判断：二、单限比较器二、单限比较器单限电压比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，存在的单限电压

8、比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，存在的主要问题是抗干扰能力差。主要问题是抗干扰能力差。0tui门限电压门限电压0tuO0uiuO- -UZ+UZUR干扰脉冲干扰脉冲+ +UZ- -UZ-+uiuOR2R1ROUR三、迟滞比较器（施密特触发器）三、迟滞比较器（施密特触发器）Rf引入的是正反馈。引入的是正反馈。iuu 根据叠加原理：根据叠加原理： uRfifRf2fURRR Of22URRR 若原来若原来uO=+UZ，当当ui逐逐渐增大时，使渐增大时，使uO从从+UZ跳跳变为变为- -UZ所需的门限电平所需的门限电平UTH+为：为： uuuiZf22Rf2fTHURRRURRRU 若原来若原来

9、uO=- -UZ，当当ui逐逐渐减小时，使渐减小时，使uO从从- -UZ 跳变为跳变为+ +UZ所需的门限所需的门限电平电平UTH- -为：为：Zf22Rf2fTHURRRURRRU Rf引入何种反馈？引入何种反馈？UZUZ-UZ-UZ0uiuO传输特性传输特性当当ui逐渐增大时，逐渐增大时，uO从从+UZ跳变为跳变为- -UZ时：时：Zf22Rf2fTHURRRURRRU 当当ui逐渐减小时，逐渐减小时，uO从从- -UZ 跳变为跳变为+ +UZ时：时：Zf22Rf2fTHURRRURRRU - -UZ+UZUTH+UTH-:UTH :UTH 上限门限电压上限门限电压下限门限电压下限门限电压

10、:UT 门限宽度或回差门限宽度或回差Zf22THTHTURRR2UUU 与参考电压无关。与参考电压无关。7.1 填空题填空题（ 1 ） 理想集成运放开环电压放大倍数理想集成运放开环电压放大倍数Aud=（），（），输入电阻输入电阻Rid=（），（），输出电阻输出电阻Rid=（），（），共模抑制比共模抑制比KCMR=（），（），开环带宽开环带宽BW=（）（） 。0（ 2 ）集成运放第一级常采用集成运放第一级常采用（）（）电路，电路，主要是为了减少（主要是为了减少（），），提高提高（）（） 。差动放大差动放大零点漂移零点漂移KCMR（ 3 ）理想集成运放在线性工作时，其两输入端的电位理想集成运放在线

11、性工作时，其两输入端的电位（）（），电流，电流（）（） 。相等相等相等且为零相等且为零（ 4 ）在集成运放的反相比例运算中在集成运放的反相比例运算中, ,引入引入( )反馈，而同反馈，而同相比例运算中，引入相比例运算中，引入（）（）反馈反馈。电压并联电压并联电压串联电压串联（ 5 ）用）用理想集成运放组成的放大器理想集成运放组成的放大器, ,应工作在应工作在( )状态状态,而电压比较器而电压比较器应工作在应工作在（）（）状态状态,所以电压比所以电压比较器的输出只有较器的输出只有（）（）和和（ ）两种电平两种电平。线性线性非线性非线性高电平高电平低电平低电平 （ 6 ） 集成运放集成运放“虚短虚

12、短”的概念是指的概念是指（），（），（ ），）， “虚地虚地”的概念是指的概念是指（） ，（，（ ） 。u+=u-i+=i- =0u+=u-=0i+=i- =0（ 7 ） 集成运放反相输入端和反馈支路上的电阻分别集成运放反相输入端和反馈支路上的电阻分别为为R1和和R Rf f 则反相比例运算和同相比例运算的则反相比例运算和同相比例运算的Auf分别为分别为（），（），（ ）。1RRf 11RRf （ 8 ）在基本积分电路和微分电路中，反馈支路应分别在基本积分电路和微分电路中，反馈支路应分别接接（）和（）（）和（） ，在基本对数电路和指数电路在基本对数电路和指数电路中，反馈支路应分别接中，反馈支路

13、应分别接（）和（）和（ ）。电容电容电阻电阻晶体管晶体管电阻电阻选择选择题题(1)在集成运放中，其输入级都采用各种形式的差在集成运放中，其输入级都采用各种形式的差动电路，主要是为了动电路，主要是为了a)抑制差模和共模信号输出抑制差模和共模信号输出b)放大差模和共模信号放大差模和共模信号c)放大差模信号和抑制共模信号放大差模信号和抑制共模信号d)放大共模信号和抑制差模信号放大共模信号和抑制差模信号c(2)在集成运放中，第一级采用差放，在集成运放中，第一级采用差放，主要是有主要是有助于助于a) Ridb) Audc) 零漂零漂d) 起匹配作用起匹配作用c(3)与反相比例运放相比，同相比例运放的主要优与反相比例运放相比，同相比例运放的主要优点是点是a) 输入电阻高输入电阻高b) 电压增益大电压增益大c) 零点漂移小零点漂移小d) 不易自激不易自激a(4) 反相比例运放、同相比例运放和差动比例运放反相比例运放、同相比例运放和差动比例运放的输入电阻分别为的输入电阻分别为Ri1 Ri2 Ri3 ，则它们的关系符合，则它们的关系符合a) Ri1 Ri2 Ri3 b) Ri1 Ri3 Ri2c) Ri1 Ri2 Ri3 d) Ri2 Ri3 Ri1 bR1uiuoRf