模电第7.7 正反馈应用一-电压比较器

第八章17.7

正反馈应用一------电压比较器7.7.1、电压比较器基本概念

当ui<Uruo=uoH

→“1”当ui>Uruo=uoL

→“0”比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较，比较的结果及输出只有两种状态（即高电平和低电平）的电路。

电压比较器是集成运放的另一类基本应用电路。使输出产生跃变的输入电压Ur称为阈值电压。1.电压比较器uIUruO电压比较器+UOM-UOM22.电压比较器功能：对uI鉴幅和比较

广泛用于报警、电平检测、自控、A/D转换等电路中。

3.比较器的电压传输特性及其三要素电压传输特性的三个要素：①输出高电平UOH和低电平UOL②阈值电压Ur③ui过Ur时uO的跃变方向uO＝f(ui)uIuRuO电压比较器传输特性34.几种常用的电压比较器（1）单限比较器：只有一个阈值电压（3）窗口比较器：

有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。

（2）滞回比较器：具有滞回特性

输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压闭环应用开环应用开环应用45.比较器中集成运放——非线性工作区电路特征：集成运放开环或仅引入正反馈集成运放工作在非线性区的特点1)净输入电流为02)uP>uN时，

uO＝＋UOM3)

uP<uN时，

uO＝－UOM4）“虚短”不成立，但仍可认为Ri→∞，Ro→051.过零比较器①Ur＝0②UOH＝＋UOM，UOL＝－UOM

uI

>0时uO

＝－UOM

uI

<0时uO

＝＋UOM（1）三要素③

跃变方向

uI单调增加过Ur（=0）时

uO由+UOM↓→UOM7.7.2、单限电压比较器6tuIuot+Uom-Uom运放uI

同相输入时，传输特性？(2)应用：正弦波→矩形波7(a)Ur>0(c)Ur=0(b)Ur<08存在干扰时单限比较器的uI、uO

波形单限比较器的作用：检测输入的模拟信号是否达到某一给定电平。

缺点：抗干扰能力差。

解决办法：采用具有滞回传输特性的比较器。97.7.3

滞回比较器1、概述10（1）迟滞比较器电路形式(2)迟滞比较器电路特点电路为闭环正反馈状态（接同相端）。而前述单限比较器为开环状态。11(3)迟滞比较器传输特性(4)迟滞比较器波形图迟滞比较器输出波形12（5）滞回比较器工作原理

UREF为参考电压；输出电压uO

为+UZ或-UZ；uI

为输入电压。当u+=u-时，输出电压的状态发生跳变。比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状。

+UZuIuO-UZOUT-UT+滞回比较器13若uO=

UZ

，当uI

逐渐减小时，使uO

由UZ

跳变为UZ

所需的门限电平UT-

回差(门限宽度)UT

：若uO

=UZ

，当uI

逐渐增大时，使uO

由+UZ

跳变为-UZ

所需的门限电平UT+

14作用：产生矩形波、三角波和锯齿波，或用于波形变换。抗干扰能力强。15弛张振荡器即方波–三角波产生器。对于方波信号发生器，其状态有时维持不变，而有时则发生突跳。为区别于正弦振荡器，人们将这种有张有弛的信号发生器称之为弛张振荡器。7.7.4弛张振荡器

弛张振荡器必须是一个正反馈电路，它由两部分组成：一部分是状态记忆电路;另一部分是定时电路，即控制状态转换时间的电路。如图所示，一般用迟滞比较器作为状态记忆电路，而用积分器作为定时电路。16弛张振荡器原理框图17带正反馈的运放构成迟滞比较器，RC构成积分器即定时电路。单运放弛张振荡器电路及波形1、电路组成积分器迟滞比较器18AddYourText

Uo=UoH，uC

(0)=0，电容被充电，uC(t)以指数规律上升，并趋向UoH。当uC=U+时，输出状态由高电平跳变到低电平UoL。此时的U+记为高门限电压UTH：2、工作原理(1)参考电平:运放同相端电压U+为19Uo=UoL时，电容开始放电，后又反充电，uC以指数规律下降，并趋向UoL。此时门限电压变为下门限电压

(2)(3)当uC下降到UTL时，输出又从低电平跳变到高电平。周而复始，运放输出为方波，其峰峰值为

20振荡频率f0。根据三要素法，电容电压uC(t)为(4)因为电容充电和放电时常数均等于RC，所以T1=T2，占空比D=T2