常见电压比较器分析比较

1、常见电压比较器分析比较电压比较器 通常由集成运放构成，与普通运放 电路不同的是， 比较器 中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进入非线性区，属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时，虚断路原则仍成立，虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。一、零电平 比较器 (过零比较器 )电压比较器 是将一个模拟输入信号ui 与一个固定的参考电压UR 进行比较和鉴别的电路。参考电压为零的比较器 称为零电平 比较器 。按输入方式的不同可分为反相输入和同相输入两种零电位比较器 ，如图 1(a)、 (b)所示图1 过零比较器(a)反相输入； (b)同相输入通常用

2、阈值电压和传输特性来描述比较器 的工作特性。阈值电压 (又称门槛电平)是使比较器 输出电压发生跳变时的输入电压值，简称为阈值，用符号UTH 表示。估算阈值主要应抓住输入信号使输出电压发生跳变时的临界条件。这个临界条件是集成运放两个输入端的电位相等(两个输入端的电流也视为零 )，即 U+=U。对于图 1(a)电路， U=Ui, U+=0, UTH=0。传输特性是 比较器 的输出电压uo 与输入电压ui 在平面直角坐标上的关系。画传输特性的一般步骤是：先求阈值， 再根据电压 比较器 的具体电路， 分析在输入电压由最低变到最高(正向过程)和输入电压由最高到最低(负向过程 )两种情况下，输出电压的变化

3、规律，然后画出传输特性。二、任意电平比较器 (俘零比较器 )将零电平 比较器 中的接地端改接为一个参考电压UR(设为直流电压)，由于 UR 的大小和极性均可调整，电路成为任意电平 比较器 或称俘零 比较器 。图 2 任意电平 比较器 及传输特性(a)任意电平 比较器 ； (b) 传输特性图 3 电平检测 比较器 信传输特性(a)电平检测 比较器 ； (b) 传输特性电平电压 比较器 结构简单， 灵敏度高， 但它的抗干扰能力差。也就是说， 如果输入信号因干扰在阈值附近变化时，输出电压将在高、低两个电平之间反复地跳变，可能使输出状态产生误动作。为了提高电压比较器 的抗干扰能力，下面介绍有两个不同阈

4、值的滞回电压比较器 。三、滞回电压比较器滞回比较器 又称施密特触发器,迟滞比较器 。这种 比较器 的特点是当输入信号ui 逐渐增大或逐渐减小时，它有两个阈值，且不相等，其传输特性具有“滞回 ”曲线的形状。滞回比较器 也有反相输入和同相输入两种方式。UR 是某一固定电压，改变UR 值能改变阈值及回差大小。以图 4(a) 所示的反相滞回比较器 为例，计算阈值并画出传输特性图 4 滞回比较器 及其传输特性(a)反相输入； (b) 同相输入1，正向过程正向过程的阈值为形成电压传输特性的abcd 段2，负向过程负向过程的阈值为形成电压传输特性上defa 段。由于它与磁滞回线形状相似，故称之为滞回电压比较

5、器 。利用求阈值的临界条件和叠加原理方法，不难计算出图4(b)所示的同相滞回比较器 的两个阈值两个阈值的差值UTH=UTH1UTH2 称为回差。由上分析可知，改变R2 值可改变回差大小，调整UR 可改变 UTH1 和 UTH2，但不影响回差大小。即滞回比较器的传输特性将平行右移或左移，滞回曲线宽度不变。图 5 比较器 的波形变换(a)输入波形； (b) 输出波形例如，滞回 比较器 的传输特性和输入电压的波形如图6(a)、(b) 所示。根据传输特性和两个阈值(UTH1 2V,UTH2=2V) ，可画出输出电压uo 的波形，如图6(c)所示。从图 (c)可见， ui 在 UTH1 与 UTH2 之间变化，不会引起uo 的跳变。但回差也导致了输出电压的滞后现象，使电平鉴别产生误差。图 6 说明滞回 比较器 抗干扰能力强的图(a)已知传输特性；(b) 已知 ui 波形；(c)根据传输特性和ui 波形画出的uo 波形四、窗口电压比较器电平比较器 和滞回 比较器 有一个共同特点，即 ui 单方向变化(正向过程或负向过程)时，uo只跳变一次。只能检测一个输入信号的电平，这种比较器 称为单限 比较器 。双限比较器 又称窗口 比较器 。它的特点是输入信号单方向变化(例如ui从足够低单调升高到足够高)，可使输出电压 uo 跳变两次，其传输特性如图 7(b) 所示，它