比较器和非正弦波发生电路.ppt

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1、模拟电子技术基础安徽理工大学电气工程系主讲：黄友锐第十六讲14比较器和非正弦波发生电路14.1比较器14.2非正弦波发生电路14.1比较器14.1.1固定幅度比较器14.1.2滞回比较器14.1.3窗口比较器14.1.4比较器的应用比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器和具有滞回特性的比较器。这些比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。14.1.1固定幅度比较器(1)过零比较器和电压幅度比较器过零电压比较器是典型的幅度比较电路，它的电路图和传

2、输特性曲线如图14.01所示。(a)(b)图14.01过零电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值VREF上,就得到电压幅度比较器，它的电路图和传输特性曲线如图14.02所示。图14.02固定电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线(2)比较器的基本特点工作在开环或正反馈状态。开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。输入不存在虚短的概念14.1.2滞回比较器从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电

3、路如图14.03(a)所示。当输入电压vI从零逐渐增大，且:时，，称为上限阈值(触发)电平。当输入电压时，，此时触发电平变为，称为下限阈值(触发)电平。图14.03(a)滞回比较器电路图当逐渐减小，且以前，始终等于，因此出现如图14.03(b)所示的滞回特性曲线。回差电压：图14.03滞回比较电路的传输特性14.1.3窗口比较器窗口比较器的电路如图14.04所示。电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成。设R1=R2，则有：图14.04窗口比较器窗口比较器的电压传输特性如下页图14.05所示。当vI＞VH时，vO1为高

4、电平，D3导通；vO2为低电平,D4截止，vO=vO1。当vI＜VL时，vO2为高电平，D4导通；vO1为低电平，D3截止，vO=vO2。当VH＞vI＞VL时，vO1为低电平，vO2为低电平，D3、D4截止，vO为低电平。图14.05窗口比较器的传输特性信号的电位水平高于某规定值VH的情况，相当比较电路正饱和输出。信号的电位水平低于某规定值VL的情况，相当比较电路负饱和输出。该比较器有两个阈值，传输特性曲线呈窗口状，故称为窗口比较器。14.1.4比较器的应用比较器主要用来对输入波形进行整形，可以将不规则的输入波形整形为方

5、波输出,其原理图如图14.06所示。(a)正弦波变换为矩形波(b)有干扰正弦波变换为方波图14.06用比较器实现波形变换14.2.1方波发生电路14.2.2三角波发生电路14.2.3锯齿波发生电路14.2非正弦波发生电路14.2.1方波发生电路方波发生电路是由滞回比较电路和RC定时电路构成的，电路如图14.07所示。(1)工作原理电源刚接通时,设电容C充电，升高。参阅图14.08。图14.07方波发生器当时，，所以电容C放电，下降。当，时，返回初态。方波周期Ｔ用过渡过程公式可以方便地求出图14.08方波发生器波形图动画1

6、4-1动画14-2图14.07方波发生器(2)占空比可调的矩形波电路显然为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C的充电和放电时间常数。占空比可调的矩形波电路见图14.09。C充电时，充电电流经电位器的上半部、二极管D1、Rf；C放电时，放电电流经Rf、二极管D2、电位器的下半部。图14.09占空比可调方波发生电路占空比为：其中，是电位器中点到上端电阻，是二极管D1的导通电阻。其中，是二极管D2的导通电阻。即改变的中点位置，占空比就可改变。图14.08方波发生器波形图14.2.2三角波发生器三角波发生器的电路如图14.10

7、所示。它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反馈给滞回比较器，作为滞回比较器的。1.当vO1=+VZ时,则电容C充电,同时vO按线性逐渐下降，当使A1的VP略低于VN时，vO1从+VZ跳变为-VZ。波形图参阅图14.11。图14.10三角波发生器2.在vO1=-VZ后，电容C开始放电，vO按线性上升,当使A1的VP略大于零时，vO1从-VZ跳变为+VZ，如此周而复始，产生振荡。vO的上升时间和下降时间相等，斜率绝对值也相等，故vO为三角波。图14.11三角波发生器的波形３．输出峰值４．振荡周期：动画14-3

8、14.2.3锯齿波发生器锯齿波发生器的电路如图14.12所示。显然，为了获得锯齿波，应改变积分器的充放电时间常数。图中二极管D和R‘将使充电时间常数减为(R∥R')C，而放电时间常数仍为RC。图14.12锯齿波发生器电路图锯齿波电路的输出波形图如图14.13所示。图14.13锯齿波发生器的波形锯齿波周期可以根据时间常