第三章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关演示幻灯片
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模电电压比较器PPT课件
u
TH
i u u
Rf R2 Rf
U
R
R2 R2 Rf
UZ
ui R1
U TH
Rf R2 Rf
UR
R2 R2 Rf
UZ
第14页/共22页
当ui逐渐增大时，uO从+UZ跳变为-UZ时：
UTH
Rf R2 Rf
UR
R2 R2 Rf
UZ
当ui逐渐减小时，uO从-UZ 跳变为+UZ时：
UTH
Rf R2 Rf
UR
R2 R2 Rf
UZ
UT
U TH
UTH
2R2 R2 Rf
UZ
UTH : 上限门限电压 UTH : 下限门限电压
UT : 门限宽度或回差
与参考电压无关。
uO +UZ
UTH- 0 -UZ
传输特性
第15页/共22页
UTH+ ui
7.1 填空题
（ 1 ） 理想集成运放开环电压放大倍数Aud=（ ∞ ）， 输入电阻Rid=（ ∞ ），输出电阻Rid=（ 0 ）， 共模抑制比KCMR=（ ∞ ），开环带宽BW=（ ∞ ） 。 （ 2 ）集成运放第一级常采用（ 差动放大 ）电路， 主要是为了减少（ 零点漂移 ），提高（ KCMR ） 。 （ 3 ）理想集成运放在线性工作时，其两输入端的电位 （ 相等 ），电流（ 相等且为零 ） 。
7.5.1 电压比较器
一、电压比较器基本概念 电压比较器是集成运放的另一类基本应用电路，作用 是对两个输入电压进行比较，比较的结果及输出只有 两种状态，既高电平和低电平 当ui<uREF uo= uoH → “1 ”
当ui>uREF uo= uoL → “0 ”
电压比较器与应用PPT课件
25
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V
R1
R
V R2 i
-
R4
Байду номын сангаас
V
o
+ R3
VZ
VTH1(1R R2 3)VRR R2 3VOL
VTH2 (1R R23)VRR R23VOH
❖ 两个阈值的差值称为回差：
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VTHVTH1VTH 2
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滞回电压比较器
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28
滞回电平比较器
❖滞后电平可用R2调节，只要ΔV选择 合适，就可消除上述“振铃”现象， 从而大大提高抗干扰能力。但滞后 电平ΔV的存在，会使检测灵敏度变 差，所以ΔV不宜取得过大，通常 R2<< R3。
V
R1
i
V
R2
R
-
R4
V
o
+ R3
VZ
+VZ
-VZ
Vi
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Vi R1 VR R2
-
R4
Vo
+ R3
V Z
R1=10K，R2=15K，R3=30K，R4=3K，VR=0V， VZ=6V，根据式（3-25）和式（3-26）计算 VTH1=2V, VTH2 = -2V。
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四、窗口比较器
❖窗口比较器的功能是判断输入 信号电平是否在某一范围之内。
❖由两个任意电平比较器适当组 合而构成。
当i
R1
从足够低逐渐上升到阈值时VTH1=
Vo
-
R4
V
+VZ
电压比较器课件
电压比较器ppt课件
电压比较器是一种电子器件，用于比较两个电压信号的大小。它常用于自动 控制系统、电源管理和传感器接口等领域，具有高精度性能、快速响应时间 和低功耗小尺寸的优势。
什么是电压比较器
电压比较器是一种电子器件，用于比较两个电压信号的大小。它可以判断哪 个电压较大或较小，并产生相应的输出信号。
电压比较器的特点和优势
1 高精度性能
2 快速响应时间
电压比较器具有较高的 精度和稳定性，能够准 确判断电压信号的大小。
电压比较器能够快速响 应输入信号的变化，实 时进行比较并输出相应 的结果。
3 低功耗和小尺寸
电压比较器通常采用低 功耗设计，适用于需要 长时间工作和有限空间 的应用场景。
电压比较器的设计和选型考虑因素
1 输入电压
考虑需要比较的电压范围和电压级别，选择适合的电压比较器。
根据输入电压与参考电压 的关系，具有不同的输出 方向。
窗口型电压比较器
可以设定上下门限，判断 输入电域
1 自动控制系统
电压比较器广泛应用于自动控制系统中，如温度控制、电机控制等。
2 电源管理
可以用于电源电压监测和电池电压保护等电源管理任务。
3 传感器接口
电压比较器常用于传感器接口电路，用于判断传感器信号的强度或触发阈值。
电压比较器的原理和结构
1 原理
电压比较器基于比较输入电压与参考电压的大小关系，利用放大器、比较器和反馈网络 等组成。
2 结构
一般包括输入端、输出端、电源端和参考电压输入端等组成部分。不同的类型有不同的 内部结构。
常见的电压比较器类型
开关型电压比较器
具有两个输出状态，输出 完全接通或接断。
定向型电压比较器
电压比较器是一种电子器件，用于比较两个电压信号的大小。它常用于自动 控制系统、电源管理和传感器接口等领域，具有高精度性能、快速响应时间 和低功耗小尺寸的优势。
什么是电压比较器
电压比较器是一种电子器件，用于比较两个电压信号的大小。它可以判断哪 个电压较大或较小，并产生相应的输出信号。
电压比较器的特点和优势
1 高精度性能
2 快速响应时间
电压比较器具有较高的 精度和稳定性，能够准 确判断电压信号的大小。
电压比较器能够快速响 应输入信号的变化，实 时进行比较并输出相应 的结果。
3 低功耗和小尺寸
电压比较器通常采用低 功耗设计，适用于需要 长时间工作和有限空间 的应用场景。
电压比较器的设计和选型考虑因素
1 输入电压
考虑需要比较的电压范围和电压级别，选择适合的电压比较器。
根据输入电压与参考电压 的关系，具有不同的输出 方向。
窗口型电压比较器
可以设定上下门限，判断 输入电域
1 自动控制系统
电压比较器广泛应用于自动控制系统中，如温度控制、电机控制等。
2 电源管理
可以用于电源电压监测和电池电压保护等电源管理任务。
3 传感器接口
电压比较器常用于传感器接口电路，用于判断传感器信号的强度或触发阈值。
电压比较器的原理和结构
1 原理
电压比较器基于比较输入电压与参考电压的大小关系，利用放大器、比较器和反馈网络 等组成。
2 结构
一般包括输入端、输出端、电源端和参考电压输入端等组成部分。不同的类型有不同的 内部结构。
常见的电压比较器类型
开关型电压比较器
具有两个输出状态，输出 完全接通或接断。
定向型电压比较器
电压比较器演示ppt(ppt)
+
UR
uRo 1
R2
传输特性
设初始值: uo U oMU uT1
设ui ,当ui uT1 uo从UoM UoM
+UOM
0
-UOM
uT2
uT1
这时, uo U oMU u T2
ui 设ui ,当ui uT2
uo从UoM UoM
迟滞 比较器
传输特性
当uR 0时，传输特性即为如图曲线；
uo
+Uom
uT1
UR
电压 比较器
uREF为参考电压，根据比 较器在临界状态条件可
uREF
求得电路的阈值电压。 ui
R1 R2
uN -
uo, R
图1：
uP +
uo
u NR 1R 1R 2u iR 1R 2R 2u RE F u P0 图1
uT
ui
R2 R1
uREF
当 u RE F 0 ， u iu T ， u N0 时 u o ,， U OHu o u Z
当ui > UR时 , uo = +Uom 当ui < UR时 , uo = -Uom
uo
+Uom
0
-Uom
UR ui
电压 比较器
若ui从反相端输入 （反相电压比较器）
UR ui
+
当ui < UR时 , uo = +Uom
+ uo 当ui > UR时 , uo = -Uom
uo
+Uom
0
-Uom
ui
uo iP iN 0 U Uui
根据叠加原理，有 ：
UR1R 1R2uoR1R 2R2uRuT
《电压比较器的应用》课件
检查版图规则
在绘制完版图后，检查版图是否符合设计规则， 确保版图的正确性和可制造性。
电压比较器的仿真与测试
建立仿真模型
根据电路设计和版图布局，建立电压比较器的仿真模 型。
进行仿真测试
使用仿真软件对电压比较器进行仿真测试，观察电路 的性能指标是否满足设计要求。
进行实际测试
在实际环境中，搭建测试平台对电压比较器进行实际 测试，验证其性能和可靠性。
研究方向二
研究电压比较器的数字化控制技术，实现智能化 和自适应调节。通过引入数字信号处理技术，对 电压比较器的输出信号进行数字化处理，提高其 抗干扰能力和稳定性。
研究方向四
研究电压比较器的可靠性技术，以提高其在复杂 环境下的稳定性和可靠性。通过加强器件可靠性 设计、优化电路布局和布线等措施，提高电压比 较器的抗干扰能力和稳定性。
选择合适的比较器芯片
根据输入信号范围、精度要求和功耗等因素，选择合适的比较器芯 片。
设计比较器电路
根据比较器芯片的规格书，设计比较器电路，包括输入级、放大器 和输出级等部分。
电压比较器的版图设计
设计版图布局
根据电路设计，合理规划版图布局，确保电路元 件之间的连接关系正确、紧凑。
绘制版图
使用EDA工具，按照电路元件的连接关系，逐一 绘制每个元件的版图。
详细描述
功耗是指电压比较器在工作过程中所消耗 的能源量，通常以功率或能量消耗来表示 。功耗的大小直接影响到比较器的发热、 效率以及电源的负载能力。在节能减排和 绿色环保的背景下，功耗已经成为评价电 子设备性能的重要指标之一。
04
电压比较器的设计与实现
电压比较器的电路设计
确定输入信号范围
根据应用需求，确定电压比较器的输入信号范围，以便选择合适 的比较器芯片或自行设计电路。
在绘制完版图后，检查版图是否符合设计规则， 确保版图的正确性和可制造性。
电压比较器的仿真与测试
建立仿真模型
根据电路设计和版图布局，建立电压比较器的仿真模 型。
进行仿真测试
使用仿真软件对电压比较器进行仿真测试，观察电路 的性能指标是否满足设计要求。
进行实际测试
在实际环境中，搭建测试平台对电压比较器进行实际 测试，验证其性能和可靠性。
研究方向二
研究电压比较器的数字化控制技术，实现智能化 和自适应调节。通过引入数字信号处理技术，对 电压比较器的输出信号进行数字化处理，提高其 抗干扰能力和稳定性。
研究方向四
研究电压比较器的可靠性技术，以提高其在复杂 环境下的稳定性和可靠性。通过加强器件可靠性 设计、优化电路布局和布线等措施，提高电压比 较器的抗干扰能力和稳定性。
选择合适的比较器芯片
根据输入信号范围、精度要求和功耗等因素，选择合适的比较器芯 片。
设计比较器电路
根据比较器芯片的规格书，设计比较器电路，包括输入级、放大器 和输出级等部分。
电压比较器的版图设计
设计版图布局
根据电路设计，合理规划版图布局，确保电路元 件之间的连接关系正确、紧凑。
绘制版图
使用EDA工具，按照电路元件的连接关系，逐一 绘制每个元件的版图。
详细描述
功耗是指电压比较器在工作过程中所消耗 的能源量，通常以功率或能量消耗来表示 。功耗的大小直接影响到比较器的发热、 效率以及电源的负载能力。在节能减排和 绿色环保的背景下，功耗已经成为评价电 子设备性能的重要指标之一。
04
电压比较器的设计与实现
电压比较器的电路设计
确定输入信号范围
根据应用需求，确定电压比较器的输入信号范围，以便选择合适 的比较器芯片或自行设计电路。
第三章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
电压比较器的传输特性
电压比较器一般是开环工作，其增益很大。
电压比较器的输入输出关系：
uo
uoL uoH
ui ur ui ur
电压比较器的输出要么为 高电平“1”，要么为低 电平“0”，因此电压比 较器可作为模/数转换器。
电压比较器的性能指标
1、 高电平(UoH)和低电平(UoL)
U CH
| UCL
|
R2 R1 R2
U oH
10k 10k 10k
12V
6V
3)振荡频率为：
f0
1 2RC ln1
2R2 R1
91Hz
二、双运放构成的弛张振荡器
R2
R1
UCC
+
A1
-
-UEE
R uo1
RW
C
UCC
-
A2
+
uo2
-UEE
双运放方波-三角波振荡器
U EE
U oH uo
UrL 0
ui
U rH
U oL
同相输入迟滞比较器传输特性
同理：
U TL
R1 R2
U OH
R1 R2
U CC
迟滞比较器的特点： 1、具有很强的抗干扰能力 2、正反馈加速了状态转换，改善了输出波形的边缘 3、具有两个状态，且具有记忆功能 迟滞比较器又称为施密特触发器或者双稳态电路。
R
R=50k，R1=R2=10k，UCC=|UEE|=12V,
UCC -
试求uo(t)和uc(t)的波形幅度和频率。
解：1） uo(t)为方波，其幅值为：
第三章正弦波振荡器ppt课件
2、 相位平衡的稳定条件
相位平衡的稳定条件为：
Байду номын сангаас
T (osc )
T ()
0SC
0
' osc
osc
()arctanQ0 2 0
——当相位平衡条件遭到破坏时，线路本身 重新建立起相位平衡点的条件。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
A
1
V iA
Vi
图3-1-2 满足起振和平衡条件时的环路增益
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
3.1.2 稳定条件
平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作 时要处于稳定平衡状态。
如果振荡器在各种不稳定因素作用下，能在原平 衡点附近达到新的平衡，而一旦排除了不稳定因素 ，振荡器又能自动回到原平衡状态，则称这种平衡 状态是稳定的。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
互感耦合振荡器
根据振荡回路（相移网络）与三极管不同电极的连 接点分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
+（+） - -
三种互感耦合振荡器
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
X3异性
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
相位平衡的稳定条件为：
Байду номын сангаас
T (osc )
T ()
0SC
0
' osc
osc
()arctanQ0 2 0
——当相位平衡条件遭到破坏时，线路本身 重新建立起相位平衡点的条件。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
A
1
V iA
Vi
图3-1-2 满足起振和平衡条件时的环路增益
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
3.1.2 稳定条件
平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作 时要处于稳定平衡状态。
如果振荡器在各种不稳定因素作用下，能在原平 衡点附近达到新的平衡，而一旦排除了不稳定因素 ，振荡器又能自动回到原平衡状态，则称这种平衡 状态是稳定的。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
互感耦合振荡器
根据振荡回路（相移网络）与三极管不同电极的连 接点分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
+（+） - -
三种互感耦合振荡器
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
X3异性
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
电压比较器课件
详细描述
基于BiCMOS工艺的电压比较器设计结合了双极晶体管和CMOS晶体管的优点，利用双极晶体管的高电流传输特性和CMOS晶体管的高开关速度，实现高速度、低功耗、高精度的电压比较功能。这种设计广泛应用于高速比较器、模数转换器等电子系统中。
05
CHAPTER
电压比较器的测试与验证
为保证测试结果的准确性，测试环境应保持安静、无干扰，且温度、湿度等参数应满足测试要求。
VS
功耗是电压比较器在工作过程中消耗的能量。
详细描述
功耗是指电压比较器在工作过程中所消耗的能量，通常以毫瓦（mW）或瓦（W）为单位表示。功耗的大小反映了比较器的效率和工作稳定性。在选择电压比较器时，应考虑功耗与性能之间的平衡。
总结词
04
CHAPTER
电压比较器的设计与实现
基于运放的电压比较器设计通常采用运算放大器作为核心元件，通过负反馈和正反馈电路实现电压比较功能。
基于运放的电压比较器设计利用运算放大器的电压放大和电流放大特性，通过负反馈和正反馈电路调整输入和输出电压，实现电压比较功能。这种设计具有高精度、低噪声、低失真等优点，广泛应用于模拟电路和数字电路中。
总结词
详细描述
总结词
基于BiCMOS工艺的电压比较器设计结合了双极晶体管和CMOS晶体管的优点，具有高速度、低功耗、高精度等特性。
总结词
电压比较器由差分放大器构成，当两个输入电压之间存在一定电压差时，差分放大器会输出相应的电压信号。当输入电压满足一定条件时，输出信号会通过反相器等逻辑门电路转换为相应的逻辑信号。
详细描述
02
CHAPTER
电压比较器的应用
在数字电路中，电压比较器用于比较两个电压的大小，并根据比较结果输出相应的逻辑状态（高电平或低电平）。
基于BiCMOS工艺的电压比较器设计结合了双极晶体管和CMOS晶体管的优点，利用双极晶体管的高电流传输特性和CMOS晶体管的高开关速度，实现高速度、低功耗、高精度的电压比较功能。这种设计广泛应用于高速比较器、模数转换器等电子系统中。
05
CHAPTER
电压比较器的测试与验证
为保证测试结果的准确性，测试环境应保持安静、无干扰，且温度、湿度等参数应满足测试要求。
VS
功耗是电压比较器在工作过程中消耗的能量。
详细描述
功耗是指电压比较器在工作过程中所消耗的能量，通常以毫瓦（mW）或瓦（W）为单位表示。功耗的大小反映了比较器的效率和工作稳定性。在选择电压比较器时，应考虑功耗与性能之间的平衡。
总结词
04
CHAPTER
电压比较器的设计与实现
基于运放的电压比较器设计通常采用运算放大器作为核心元件，通过负反馈和正反馈电路实现电压比较功能。
基于运放的电压比较器设计利用运算放大器的电压放大和电流放大特性，通过负反馈和正反馈电路调整输入和输出电压，实现电压比较功能。这种设计具有高精度、低噪声、低失真等优点，广泛应用于模拟电路和数字电路中。
总结词
详细描述
总结词
基于BiCMOS工艺的电压比较器设计结合了双极晶体管和CMOS晶体管的优点，具有高速度、低功耗、高精度等特性。
总结词
电压比较器由差分放大器构成，当两个输入电压之间存在一定电压差时，差分放大器会输出相应的电压信号。当输入电压满足一定条件时，输出信号会通过反相器等逻辑门电路转换为相应的逻辑信号。
详细描述
02
CHAPTER
电压比较器的应用
在数字电路中，电压比较器用于比较两个电压的大小，并根据比较结果输出相应的逻辑状态（高电平或低电平）。
电压比较器ppt课件
按照结构分
由集成运放构成 集成电压比较器 有通用型、高速型、低功耗 型、低电压型和高精度型等。 自学
工作速度慢、带宽 窄且输出与其它电 路的兼容性差。
8.2.1 单限电压比较器
1. 过零电压比较器
输出只有高电平和低电平两种值。 比较器的输出电平发生跳变所对应的输入电压值称为门限电压。
输入信号从反相端加入，当输入从小增大过门限电压时，输出 从高电平跃变为低电平，称之为反相输入单限比较器。
R2 20 令uN = 0，可得 U T U REF 2 V 4 V R1 10
由于信号从反相端输入，故 当 uI < 4V 时， uO =UOH=6V 当uI > 4V 时， uO =UOL= 6V 因此可作出电压传输特性如图所示
8.2.2 迟滞比较器
也称施密特触发器。抗干扰能力强
由于是反相输入迟滞比较器， 因此可画出电压传输特性和 相应输出波形如图所示。
例8.2.2
图中，UREF =3V， UZ =6V， R1 =40k， R2 =10k， R =8k，试画出电压传输特性和输出电压波形。
解： 由图可得
UTH U TL 40 3 V 10 6 V 3.6V 40 10 40 10
按照功能特点分单限电压比较器迟滞电压比较器窗口电压比较器按照结构分由集成运放构成集成电压比较器有通用型高速型低功耗型低电压型和高精度自学工作速度慢带宽窄且输出与其它电路的兼容性电压比较器概述821输出只有高电平和低电平两种值
8.2 电压比较器
概述 8.2.1 单限电压比较器
8.2.2 迟滞比较器 *8.2.3 窗口比较器 *8.2.4 集成电压比较器
U TH
U REF R1 U Z R2 UP R1 R2 R1 R2
三章电压比较器弛张振荡器及模拟开关ppt课件
图3.2.3 双运放方波–三角波振荡器
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关 图3.2.4 双运放方波–三角波振荡器输出波形
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
1.uo1和uo2
1)uo1 由图可见，uo1的高电平UoH=UCC，低电平UoL=-UEE， 所以其峰峰值为
UoLpp 2UCC
(3.2.9)
uo2为三角波。当uo1为高电平时，C充电，充电电
流
iC
UoH R
(α为电位器RW的分压比)，uo2随时间线性
下降。再看A1，其反相端接地，当U+过零时， A1输出
状态翻转，而U+等于uo1和uo2的叠加，即
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
U
R1 R1 R2
U oH
R2 R1 R2
图3.1.10 A1、A2传输特性
uo1 5ui 51.6sin t 8sin t(V ) 波形如图3.1.9(c) 所示。
U TH
10K 10K 10K
U
CC
6V
UTL 6V 波形如图3.1.9(d) 所示。
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
3.2 弛张振荡器
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。
U TH
Ur1
R1
R1 R2
U oH
R1
R1 R2
U
CC
(3.1.3)
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
而后，ui再增大，uo将维持在低电平。注意此时比 较器的参考电压Ur也将发生变化，即
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关 图3.2.4 双运放方波–三角波振荡器输出波形
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
1.uo1和uo2
1)uo1 由图可见，uo1的高电平UoH=UCC，低电平UoL=-UEE， 所以其峰峰值为
UoLpp 2UCC
(3.2.9)
uo2为三角波。当uo1为高电平时，C充电，充电电
流
iC
UoH R
(α为电位器RW的分压比)，uo2随时间线性
下降。再看A1，其反相端接地，当U+过零时， A1输出
状态翻转，而U+等于uo1和uo2的叠加，即
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
U
R1 R1 R2
U oH
R2 R1 R2
图3.1.10 A1、A2传输特性
uo1 5ui 51.6sin t 8sin t(V ) 波形如图3.1.9(c) 所示。
U TH
10K 10K 10K
U
CC
6V
UTL 6V 波形如图3.1.9(d) 所示。
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
3.2 弛张振荡器
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。
U TH
Ur1
R1
R1 R2
U oH
R1
R1 R2
U
CC
(3.1.3)
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
而后，ui再增大，uo将维持在低电平。注意此时比 较器的参考电压Ur也将发生变化，即
第三章__电压比较器、弛张振荡器与模拟开关
趋向值：U（ C ）UoH UCC
初始值：U（ C 0）UTL
R2 R1 R2
UoL
时常值： RC
转换值：当t
T1时，uC (T1)
UTH
R2 R1 R2
UoH
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
T2
lnUo HUTL Uo HUTH
振荡频率f0
1 T
1 2T2
,
故
f
为
0
f0
1 2 RC ln(1
UC
2
R1 R2
UCC
由式ΔUC=ΔQ/C计算得
UC
2
R1 R2
UCC
Q C
1 C
iC
dt
1 C
UCC
R
T1
T1
2RCR1
R2
f0
1 T
1 2T1
R2
4RCR1
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
3.3 单片集成专用电压比较器
1.通用低速型(LM311/211/111)
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
2. 脉冲调制 ui ui
U Ci
模拟 开关 (a )
0
u Ci
τ 0
T uo
0
图3.4.6 脉冲调制电路及波形
(b )
uo
t 2T t
t
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
3.
IN1
多路模拟 信号输入
IN8
…
OUT
CD4051
A/D
单路模拟
信号输出
数字信号 输出
ABC
图3.4.7 CD4051模拟开关用于多路信号数据采集
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生变化，只有当输入比参考电位更负，输出才发生跳变，由
低电平变为高电平。此时对应的参考电位为下门限电平UTL。
UTLUr2R1RR 12 UEE
综上所述，迟滞比较器的传输特性如图
uo
uo
U oH u o
0
ui +
U rH
U rL 0
ui
U
ui
0 U rL
U rH
U oL
回差电压： UUTH UTLR12 R1 R2UCC
uo LUE E
专用比较器的输出电平：
uoH3.4V 2、
uoL0.4V
uidm a x
U CC Aud
uidmin
UEE Aud
uid(uidm,inuidm)ax uo(UoL , UoH )（不灵敏区）
3.转换速度：比较器的输出状态产生转换所需的时间
一般要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。转
uf R1
R2
当ui由负逐渐向正变化，且ui=Uf=Ur1时，输出由高电平转换 为低电平。称uo 从高到低所对应的 ui 转换电平为上门限电平UTH
U TH U r1R 1R 1R 2U oH R 1R 1R 2U CC
8
此后 ui 继续增大， uo 一直维持在低电平。此时参考电压为：
U r2 U f1R 1R 1R 2U oL R 1 R R 12U EE 由于参考电位的变化，若输入一直为正，则输出不再发
则 随 着 ui 的 变 化 ， 输 出 矩 形 波 的脉宽也随之变化，从而实现
脉宽调制。
5
例3.1.1 电路和输入信号如图，试分别画出uo1和uo2的波形。
R2
R1 10k
10F
10k 12V
-
A1
+
R
uo1 3k
+
12V
A2
uo
ui
+ -
C
解：
R
50k
-12V
-
U r 2V
-12V
隔直
6
三、迟滞比较器——正反馈比较器——双稳态触发
电路特点：开环或者引入正反馈，总体放大器工作于“非 线性”状态，“虚短路”和“虚地”概念不适用。 一、电压比较器的基本特性
功能：电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小， 据此决定输出是高电平还是低电平。
输出：比较器输出只有两个状态， “1”或是“0” 。
2
电压比较器的符号及传输特性
电压比较器的符号
-8V
UTH101k01k0U kCC6V
uo2
UTL101k01k0U kEE6V
0
t
12
3.2 弛 张 振 荡
弛张振荡器是方波-三角波产生器，对于方波信号，其状 态有时维持不变，有时发生突跳。为区别正弦振荡器而称之为 弛张振荡器。
电路特点：正反馈电路，由两部分组成：一部分为状态记 忆电路，一部分为定时电路，用来控制状态转换的时间。
同理： UTLR R12UOHR R12UCC
10
迟滞比较器的特点： 1、具有很强的抗干扰能力 2、正反馈加速了状态转换，改善了输出波形的边缘 3、具有两个状态，且具有记忆功能 迟滞比较器又称为施密特触发器或者双稳态电路。
例3.1.2 电路如图(a)，输入波形如图(b)，试画出uo1和uo2 的波形。
1、
uo
ui ur
干扰
t 0
t
0
uo
错误跳变
t 0
存在问题： 一是压摆率的限制，导致高频脉冲的边缘不够陡峭 二是抗干扰能力差
7
2、迟滞比较器电路及传输特性
在简单比较器中引入正反馈，构成所谓“迟滞比较器”。
1)
电源供电电压UCC 和 -UEE
ui 0
uo 0
uo Uo HUCC
ui
R
-
A
uo
+
U r1U f1R 1R 1R 2U oH R 1R 1R 2U CC
ui
R1
1k
R2
5 k 12V
-
3k
+ A1
uo1
-12V
12V
-
+ A2
uo2
-12V
ui 1.6V
t
0
-1.6V
10 k
10 k
11
解： 1、电路组态分析
ui
1.6V
t
0
A1组成反相比例放大器
-1.6V
A2组成反相输入迟滞比较器
uo1 UTH=6V
8V
t
uo1 5ui 8sin t UTL=-60V
9
2)
R2
同相输入迟滞比较器电路如图
ui 0
uo 0
ui
R1
+
A
-
uo
uo Uo LUEE
当 ui 极性变正且同相端电压U+=U-=0时，输出状态才可
能由负UOL 向正UOH 发生跳变。
即：
R U R11T R R 2H 2R R 22U UR R T i12H U RO R 1R 1LR 1 R 1R 2 R RU 212U U oo EE 00同相输U入rL 迟U o滞H0比Uu oo较L U器rH传u i输特性
状态记忆 单元
定时单元
弛张振荡器框图
13
一、单运放弛张振荡器
单运放将状态记忆电路和定时电路集中在一起，如图所示
R
ห้องสมุดไป่ตู้
uo(t) uc(t)
UCC
-
+ A1
UoH
uo
R2 R1+R2
UoH
uc(t) t2
t
uC = C
-UEE
R1
R2 R1+R2
UoH
R2
0
R2 R1+R2
UoL
UoL
T/2 t1 T T2 T1
电压比较器的传输特性
电压比较器一般是开环工作，其增益很大。
电压比较器的输入输出关系：
uo
uo L uo H
ui ur ui ur
电压比较器的输出要么为 高电平“1”，要么为低 电平“0”，因此电压比 较器可作为模/数转换器。
3
电压比较器的性能指标
1、 高电平(UoH)和低电平(UoL)
uoHUCC
单运放弛张振荡器及其波形
14
单运放弛张振荡器特性分析
假定输出为高电平，且电容出示电压为 uc(0)=0，则电容按 指数规律充电，并趋向UoH，此时U+为：
U F 正 U oH R 1R 2R 2U oH R 1R 2R 2U CC
比较器参考 电压
当uC上升到该电平值时，即U-=U+，则输出状态要发生翻转，
第三章 电压比较器、弛张振荡器及模 拟开关
本章重点介绍电压比较器、弛张振荡器，简单介绍模拟 开关。
3.1 电压比较器 3.2 弛张振荡器 3.3 单片集成专用电压比较器 3.4 模拟开关
1
3.1 电 压 比 较
电压比较器广泛用于“电压比较”、“电平鉴定”、 “波形整形”、“波形产生”、“脉冲调宽”、“判决电 路”以及“模/数变换”等。
换速度与器件压摆率SR有关， SR越大，输出状态转换所
需的时间就越短，比较器的转换速度越高。
4
二、电压比较器的开环应用––简单比较器
1.
2.
这种电路可做为零电平检 测器。该电路也可用于“整 形”，将不规则的输入波形 整形成规则的矩形波。
若参考信号ur为三角波，而输入 信 号 ui 为 缓 变 信 号 ， 如 经 传 感 器变换的温度、压力等信号，