集成运放组成的电压比较器

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1、1. 功能及应用：主要用来判断输入信号电位之间的相对大小，它至少有两个输入端及一个输出端，通常用一个输入端接被比较信号Ui，另一个则接基准电压VR 定门限电压(或称阀值)的UT。输出通常仅且仅有二种可能即高、低二电平的矩形波，应用于模－数转换，波形产生及变换，及越限警等。2. 运放的工作状态：开环和正反馈应用：运放在线性运用时，由于开环增益一般在105以上，所以其对应的输入的线性范围很小，Ui数量级，为了拓宽其线性范围就必须引入负反馈，降低其开环增益。而比较器则希望其输入的线性范围越小越好(即比较灵敏度越高)采用开环或使开环增益更高的正反馈应

2、用。在这儿有必要重复展现运放开环电压传输特性。见图8.2.1，请注意横、纵坐标标度的不同 (1) 从途中可化称(2) 若Ui发出变化，使Uo从负波饱和值突变到正饱和值，只在经过极窄的线性区    时，才遵循在线性工作时才特有的“虚短”，其它时刻“虚短”不复存在。(3) 若横坐标采用与纵坐标相同的标尺，则线性部分特性与纵轴合拢。(4) 若用正反馈使Aod↑，则可缩短状态的转换时间。3. 分类：(1) 单限比较器(2) 迟滞比较器(Schmitt)(3) 双限比较器(窗口比较器)二. 单限比较器1. Ui与UR分别接运放两输入端的开环串接比较器，

3、见图8.2.2模拟与电源技术社区http://analog.eefocus.com/模拟与电源技术社区论坛http://analog.eefocus.com/bbs/ ΔUi>UR Uo=+UomΔUi

4、us.com/模拟与电源技术社区论坛http://analog.eefocus.com/bbs/当Uoc>0时，即 Uo=+Uom当Uoc<0时，即 Uo=-Uom可见Δ若把运放的同相端与反相端互换，则与图8.2.2(b)类同三. 迟滞比较器(正反馈比较器)其特点抗干扰能力较强。在单限比较器种，如果Ui受到干扰，在阀值附近回出现Ui+ΔUi(干扰信号多出现在阀值电压上，下波动，以致出现条纹误翻转，而迟滞比较器利用其传输特性的回差电压，输入的干扰信号不能使状态误翻转。1. 两种迟滞比较器的传输特性 见图8.2.4动画演示 迟滞比较器在单调区间内

5、只能变化一次；对于反相：Ui从小变到大时，Uo一直为高电平，只有当Ui到达上门限电压时，Uo翻转为低电平，之后随着Ui不断增大，Uo始终为低；在Ui减小时，必须减到下门限电压时，Uo才会翻转为高电平对于同相：Ui从小变到大时，Uo一直为低电平，只有当Ui到达上门限电压时，Uo翻转为高电平，之后随着Ui不断增大，Uo始终为高；在Ui减小时，必须减到下门限电压时，Uo才会翻转为低电平 　 Δ同相型：Ui接运放同相端反相型：Ui接运放反相端模拟与电源技术社区http://analog.eefocus.com/模拟与电源技术社区论坛http://an

6、alog.eefocus.com/bbs/Δ均由二根传输特性(1)，(2)合成，同相型. 当Ui从低值↑≥UTH，Uo从UOL↑UOH；当Ui从高值↓≤UTL时，Uo从UOH↓UOL。   反相型则类同。Δ UTH，UTL为二个阀值，ΔUT(回差)＝UTH－UTLΔ 

7、UOH

8、=

9、UOL

10、或

11、UOH

12、≠

13、UOL

14、根据输出是否有箝位电路而定。2. 二种基型迟滞比较器(1) 反相型迟滞比较器 见图8.2.5 Ui=U－，Uo被箝位在±UZ，避免运放计入过饱和。假设Ui在足够低时，Ui

15、 若Ui≥U+时，Uo从+UZ↓ -UZ此时Δ当Ui从高值↓至Ui≤，Uo从-UZ↑+UZΔ门限宽度ΔUT=UTH-UTL=模拟与电源技术社区http://analog.eefocus.com/模拟与电源技术社区论坛http://analog.eefocus.com/bbs/Δ当UR=0时，ΔUi无论从足够低或足够高单调增加或单调减少，Uo仅翻转一次，即过了阀值后就维持在一种稳态。因为当过阀值电压后，Uo从低变为高或从高变为低了，正反馈到Ur（Uth）端，使该阀值电压变高或变低了。只要门限宽度ΔUT=UTH-UTL幅度大于UI 在阀值电压波动

16、的幅度，Uo就不会翻转了，所以比单限比较器抗干扰能力强多了。(2) 同相迟滞比较器 见图 8.2.6 注××××××：Ui 和Ur的位置应该互换一下UTL=U－设U