集成电压比较器.pptx

一、电压比较器的作用一、电压比较器的作用 电压比较器的作用是：对两个输入端的输入电压进行比较，并根据比较结果，在输出端输出高或者低两个电平的电压，即输出电压 VO 只有两个状态，高电平状态或者低电平状态。例如、电路如图所示voAVREFvIvI 为待比较的输入信号电压VREF 为输入参考电压分析：vI与VREF 在输入端进行比较当 时第1页/共16页voAVREFvI当 时vo 为高电平，输出电压Vomax。当 时vo 为低电平，输出电压Vomin。传输特性曲线如图所示vIvoVOmaxVOminVREF0由传输特性曲线可以看出：当 时vo 的状态将发生突变。当 时我们称 VREF 为门限电压或阈值电压。第2页/共16页Vomax与Vomin是集成运放输出的两个极限电压，其值取决于正、负电源电压VCC 与|VEE|一般比电源电压低12V。上述电路的集成运放为理想的，如果在实际应用中，电压比较器的传输特性曲线将偏离理想的传输特性曲线，如图所示：vIvoVOmaxVOminVREF0 当 Avd 为有限值时，VREF 仍为电压比较器的门限电压，此时，VI 必须偏离VREF 一定数值后，才能达到vo 的高电平值或低电平值。第3页/共16页vIvoVOmaxVOminVREF0根据特性曲线得：当达到高电平Vomax时，当达到低电平Vomin时，第4页/共16页二、具有不同比较特性的电压比较器电路二、具有不同比较特性的电压比较器电路1、单限电比较器电路如图所示voAR1vIDz1Dz2RR根据电路可知：VREF=V+=0 待测信号从反相端输入，故称为反相过零电压比较器或称为过零检测器。R1 为限流电阻。稳压二极管Dz1、Dz2 组成电平变换电路。根据稳压变换电路可知：第5页/共16页例如、Vz1=6V、Vz2=6V、V(on)1=0.7V、V(on)2=0.7V则波形变换vIt0voAR1vIDz1Dz2RRvot0VOHVOL第6页/共16页进一步讨论，vI VREF 时的单限比较器。电路如图所示voAR1vIDz1Dz2R1R=R1/R2R2VREFi1ii2根据电路可知：当时输出电平才开始转换，即解得：称为此电路的门限电压第7页/共16页2、迟滞比较器、迟滞比较器 例如、在单限电压比较器中，若输入正弦电压接近门限电压附近时，如果输入正弦电压上叠加噪声和干扰，则有可能在阈值附近多次转换，造成输出端出现错误转换，因此，为了提高电压比较器的抗干扰能力，需要一个带有迟滞性的电压比较器。迟滞特性如图所示vIvoVOHVOLVIHVIL 它有两个门限电压，即一个是由高电平变换低电平的门限电压用VIH表示，另一个是由低电平变换高电平的门限电压用VIL表示。第8页/共16页vIvoVOHVOLVIHVILVIH称为上门限电压VIL称为下门限电压两者的差值称为门限宽度或迟滞宽度。电路如图所示voAR1vIDz1Dz2RR2 R3VREF与单限比较器不同的是引入一个正反馈。当 时比较器处于变换状态，因此VI 所对应的门限电压为：第9页/共16页voAR1vIDz1Dz2RR2 R3VREF已知所以第10页/共16页当 vo 由 VIH 变换为 VOL 时当 vo 由 VIL 变换为 VOH 时迟滞宽度为调节R1 和 R2 可改变V。第11页/共16页 在实际应用中，利用迟滞特性可以有效地克服噪声和干扰的影响。例如，在过零检测器，若输入正弦电压上叠加噪声和干扰，则由于零值附近零检测器输出端就会引起错误的阶跃如图6-4-5所示。采用迟滞比较器和干扰的大小处在迟滞宽度内,就不会引起错误的阶跃。在某些集成比较器的内部电路中已引入正反馈,产生上述迟滞特性不必再加外部正反馈电路。图 6-4-5 过零检测器中的错误阶跃第12页/共16页 在某些集成比较器的内部电路中已引入正反馈,产生上述迟滞特性不必再加外部正反馈电路。迟滞比较器常用来组成波形整形,波形产生等电路。图6-4-6(a)为方波产生电路。图中R和C为定时元件。比较器的两个门限电压分别为 VIH=VOHR2/(R1+R2)VIL=VOLR2/(R1+R2)第13页/共16页假设 t=0 时 vo=VOH，且 C 上起始电压为零，这时，VOH 通过 R 向 C 充电，C上电压（vc）按指数规律上升，直到其值等于 VIH时，vo 由 VOH下跌到 VOL。C 将通过 R 放电。C 上电压按指数规律下降，直到其值等于 VIL 时，由 VOL 上跌到 VOH。之后C又充电，如此重复，便得到图 6-4-6（b）所示的方波信号。可以证明，振荡周期为图 6-4-6 方波发生电路T=2RCln(1+2R2/R1)第14页/共16页三三.窗口比较器窗口比较器(WINDOW COMPARRATOR)传呼口比较器是用来检测给定范围电压的电路,图 6-4-7(a)是它的比较特性,响应的电路如图 6-4-7(b)所示。图中，A1接成精密整流电路，A2 为单限比较器。当 v10 且 v1 VREF10，且 v1 VREF10 时，集成运放 A1 输出负值电压，致使 D2 截止，D1 导通，相应的vO1为 vO1=-(R/2)/R(v1-VREF1)=-1/2(v1-VREF1)这时，加到 A2 反相输入端的电压除了分别通过 R 的v1，VREF1 和 VREF2 外还增加 了通过 R/4 的 vO1。根据 V=VIH-VIL=2 VREF2vI/R-VREF1/R+VREF12/R+vO1/（R/4）=0求得上门限电压VIH=VREF1+VREF2 .相应的宽度第16页/共16页