第7章 电压比较器
模电课件电压比较器
减小失调电压与失调电流
失调电压与失调电流是电压比较器的重要参数，减小失调电压与失调电 流可以提高比较器的性能。
通过优化工艺和版图设计，可以减小失调电压与失调电流。例如，采用 对称的结构设计、优化器件尺寸和比例等措施，都可以减小失调电压与 失调电流。
在实际应用中，可以通过校准和补偿技术，对失调电压与失调电流进行 补偿，提高比较器的性能。
在传感器信号处理中的应用
模拟-数字转换
01
电压比较器在传感器信号处理中用于模拟-数字转换，将模拟信
号转换为数字信号，便于计算机处理和传输。
阈值感器的输出信号是否超过预设阈值，从
而触发相应的动作或报警。
数据采集与处理
03
电压比较器在传感器数据采集系统中用于比较和筛选数据，确
未来电压比较器的研究和发展需要关 注环保和可持续发展，推广绿色电子 技术，减少对环境的影响。
THANKS
感谢观看
较大的失调电压和失调电流会影响电压比较器的精度和性能。
响应时间与带宽
响应时间
带宽与响应时间的关系
电压比较器对输入信号的响应速度， 即输出电压从一种状态跳变到另一种 状态所需的时间。
带宽越宽，响应时间越短；带宽越窄， 响应时间越长。
带宽
描述了电压比较器的频率响应特性， 即电压比较器能够处理的最高频率信 号。
03
电压比较器的电路实现
差分输入的电压比较器
差分输入电压比较器是一种常见的电压比较器，其特点是输入信号为差分信号， 可以有效地抑制共模干扰。
差分输入电压比较器通常由运算放大器组成，其工作原理是将差分信号输入到运 放的反相输入端和同相输入端，通过运放的放大作用，将差分信号转换为单端信 号，并进行比较。
《电压比较器 》课件
电压比较器通常由运算放大器（OpAmp）或差分放大器构成，其工作原 理基于运算放大器的非线性特性。
电压比较器的应用场景
电压比较器在各种电子设备和系 统中广泛应用，如模拟-数字转 换器、自动控制系统、传感器接
口等。
在电源管理中，电压比较器用于 检测电源电压是否正常，从而保 护电路免受过压或欠压的损害。
电压比较器的电源电路设计
电源电压范围
电源电路应能够提供稳定的电源 电压，以满足电压比较器的正常
工作需求。
电源噪声抑制
为了减小电源噪声对比较器性能的 影响，电源电路应具有噪声抑制功 能。
电源效率
为了降低能耗和提高系统稳定性， 电源电路应具有较高的电源效率。
04
电压比较器的应用实例
电压比较器在信号处理中的应用
电压比较器的线性工作范围问题
总结词
线性工作范围是电压比较器的重要性能指标，如果超出其线性范围，电压比较器的输出可 能失真或不稳定。
详细描述
电压比较器的线性工作范围受到其内部电路设计和制造工艺的限制。当输入信号的幅度超 过一定范围时，电压比较器的输出可能不再是理想的阶跃信号，而是出现失真或振荡现象 。
未来电压比较器的发展方向
研究新型的电压比较器结构和设计方 法，以提高性能和降低成本。
加强电压比较器的智能化和自适应控 制研究，以提高其适应性和应用范围 。
探索电压比较器与其他电子器件的集 成和优化，以实现更小尺寸和更高可 靠性的系统。
拓展电压比较器的应用领域，如物联 网、人工智能、新能源等新兴领域， 以满足不断增长的市场需求。
阈值检测
在自动控制系统中，电压比较器用于检测系统参数是否超过预设 阈值，从而触发相应的控制动作。
调节系统
电压比较器课件
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
了正反馈电路实现的。
10
2、估算阈值
按临界条件下的比较器状态来计算。
1）反相端输入 在临界跳变时
ui
R1
uN -
uo, R4
uP uN iP iN 0
R2
uP + R3
uo
uN ui
uREF
uZ
根据叠加原理，有
uP
R2 R2 R3
uo
R3 R2 R3
uREF
R3uREF R2uo R2 R3
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
uN
R1 R1 R2
ui
R2 R1 R2
uREF
uP
0
图1
uT
ui
R2 R1
uREF
当uREF 0，ui uT，uN 0时，uo, UOH
当uREF 0，ui uT，uN 0时，uo, UOL
C2
+
uO2 D2
R2
uZ
窗口比较器的特点是ui单方向变化时可以使uo
产生两次跳变。其电压传输特性如图。
18
该电路由 uRH 2R u1N -
两个单门限比
u1P + C1
较器接成同相 ui R
、反相输入形 式构成的。
uRL
2R
u2N u2P
C2
+
uO1 D1
uO2 D2
R1 R2
uO uZ
图中使uRH>uRL，D1、D2作用是防止电流回流损
ui -
电压比较器工作原理
电压比较器工作原理电压比较器的基本功能是能对两个输入电压的大小进行比较，判断出其中哪一个比较大。
比较的结果用输出电压的高和低来表示。
电压比较器可以采用专用的集成比较器，也可以采用运算放大器组成。
由集成运算放大器组成的比较器，其输出电平在最大输出电压的正极限值和负极限值之间摆动，当要和数字电路相连接时，必须增添附加电路，对它的输出电压采取箝位措施，使它的高低输出电平，满足数字电路逻辑电平的要求。
下面讨论几种常见的比较器电路。
1．基本过零比较器（零电平比较器）2．任意电平比较器背景知识：电压比较器在电路结构、点性能等方面与运放基本相同，而其符号表示也与运放完全一致，有同相和反向两个输入端，一个输出端，开环增益用A表示，电压比较器的功能是比较两个模拟信号的大小，并在输出端得到高电平或低电平。
理想的电压比较器，其特性可表示为:当V+大于V,输出高电平:而当V-大于V+，输出低电平基本原理：电压比较器的输出端由低电平转换到高电平，或从高电平转换到低电平时，需要一定的时间(决定电压比较器的瞬态响应)，其次由于电压比较器的增益是有限的，并且存在失调电压，因此它的输入端将出现不确定电压，该不确定电压将直接影响电压比较器的灵敏度(对输入电压判别的灵敏度)。
对于高性能的电压比较器来说，应具有高的开环增益A、低的失调电压和高的压摆率。
显然，一般的运算放大器如果工作在开环状态，也可以作为电压比较器之用。
但在运放电路设计时，着重考虑其输出与输入之间的线性传输特性以及频率补偿的稳定性。
因此，运放的响应时间和延迟时间往往不是很大，开环增益也不是很高。
若需要高速或高灵敏度的电压比较器，采用运放来代替电压比较器，在要求比较高的设计中通常是不合适的，而需要根据具体的要求设计电压比较器。
在设计电压比较器时，其直流特性的设计原则基本上与运放电路一致，而频率特性的设计与运放电路不同，通常电压比较器在开环条件下工作，因此在电路内部不需要考虑放大器闭环稳定工作的频率补偿。
电压比较器--
当该电路的参考电压为零时，则为反相过零比较器。
2. 同相电压比较器 电路如图所示， 输入 信号ui加在同相端，参考 电压ur 加在反相端。
当 ui < ur ， uo=UOL ui > ur ， uo=UOH
其传输特性 uo= f ( ui )
ui
+ A
uo
-
ur
uo
UoH
0 0 ur ui
UoL
3.转换速度
作为比较器的另一个重要特性就是转换速度，即比 较器输出状态发生转换所需要的时间。
uo
UoH
转换时间
t1
t2
t
UoL
通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。 为此可对比较器施加正反馈，以提高转换速度。
理想集成运放非线性应用时的特点
非线性应用的条件：运放开环或施加正反馈。
- u- i-
2. 鉴别灵敏度
理想的电压比较器，在高、 低 电 平 转 换 的 门 限 UT 处 具 有 阶跃的传输特性。
这就要求运放：
Aud
实际运放的Aud不为无穷大。在UT附近存在着一个比 较的不灵敏区。在该区域内输出既非UoH，也非UoL，故 无法对输入电平大小进行判别。
显然，Aud越大，则这个不灵敏区就越小，称比较器 的鉴别灵敏度越高。
电压比较器
电压比较器
电压比较器的功能是对两个输入电压的大小进行比较， 并根据比较结果输出高、低两个电平。
比较器在信号变换、检测和波形产生电路中有广泛应用。
此 外 由 于 高 电 平 相 当 于 逻 辑 “ 1” ， 低 电 平 相 当 逻 辑 “0”，所以比较器可作为摸拟与数字电路之间的接口电路。
电压比较器有专用的集成芯片可供使用，也可用集成 运放组成，这里只讨论后者。
电压比较器
电压比较器工作原理及应用电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。
本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。
图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。
另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。
VA和VB的变化如图1(b)所示。
在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。
在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA 时，Vout输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。
与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。
输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。
如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。
VB>VA时，Vout输出饱和负电压。
如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。
此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。
比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。
由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
电压比较器的原理
电压比较器的原理电压比较器是一种常见的集成电路，在电子领域中起着非常重要的作用。
它能够比较两个输入电压的大小，并输出一个相应的信号表示哪个电压更大。
电压比较器不仅在电子产品中被广泛应用，而且在工业控制、通信系统、汽车电子和家用电器等领域也有着重要的应用。
在现代电子技术领域，和性能研究一直是学术界和工程领域的热点之一。
电压比较器的原理主要是通过比较两个输入信号的大小，然后输出一个与输入信号大小相关的电平。
通常情况下，电压比较器具有一个比较器和一个输出驱动器两个主要部分。
比较器是电路的核心部分，它通常是由几个晶体管和几个电阻器组成的放大器。
当输入的两个电压信号经过比较器放大后，在输出驱动器的作用下，比较结果将输出为“高电平”或“低电平”信号。
这种高低电平的输出信号可以被后续的电路或器件识别和处理，实现各种不同的功能。
电压比较器的原理在设计和使用中有很多值得注意的地方。
首先是输入电压范围，比较器应该具有足够的输入电压范围，能够适应各种不同的输入信号。
其次是输出电平的稳定性和精准度，输出电平应该受到输入信号的精确控制，以确保系统的准确性和稳定性。
另外，比较器的响应速度也是一个重要的指标，快速的响应速度可以很好地满足一些对速度要求较高的应用场景。
除了以上的基本功能，电压比较器还可以通过外部电阻、电容等器件进行调节和改进。
例如，通过调节电阻的数值可以改变比较器的增益，调节电容可以改变比较器的响应速度。
这种通过外部器件改变比较器性能的方式，可以很好地满足不同应用场景的需求。
值得指出的是，电压比较器的原理和性能不仅受到硬件设计的影响，还受到环境条件的影响。
比如温度、电压波动、信号干扰等环境因素，都会对比较器的性能产生一定的影响。
因此在实际设计和使用中，需要综合考虑各种因素，做到合理选择和配置，确保电压比较器的性能稳定可靠。
在现代电子技术领域，电压比较器的应用非常广泛。
在模拟信号处理中，比如电源管理、传感器接口、音频处理等领域，电压比较器可以起到重要的作用。
电压比较器
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。
什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。
图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。
另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。
VA和VB的变化如图1(b)所示。
在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。
在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA时，Vout输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。
与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。
输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。
如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。
VB>VA时，Vout输出饱和负电压。
如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。
此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。
比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。
由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为：Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。
模电第7.7 正反馈应用一------电压比较器
RF R2 u U REF uO R2 RF R2 RF
uO
+UZ UT+ UT-
O
- UZ
uI
比较器有两个不同的门限电平， 故传输特性呈滞回形状。
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419addyourtextuouoh以指数规律上升并趋向uoh时输出状态由高电平跳变到低电平uol记为高门限电压uththohohccohohol时电容开始放电后又反充电u以指数规律下降并趋向uol
(4-1)
7.7 正反馈应用一------电压比较器
1.
过零比较器
① Ur＝0
② UOH＝＋ UOM， UOL＝－ UOM uI > 0 时 uO ＝－UOM uI < 0 时 uO ＝＋ UOM ③ 跃变方向 uI单调增加过Ur（=0）时 uO由+UOM↓→UOM
(4-6)
（1）三要素
(2)应用：正弦波→矩 形波
运放uI 同相输入时，传输特性？ uI
(c) UR＝0
－U OL
(c) U ＝0
(4-8)
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。
存在干扰时单限比较器的 uI、uO 波形
(4-9)
7.7.3 滞回比较器
1、概述
(4-10)
（1）迟滞比较器电路形式
R′ ui － C ＋ R2 Uf R1 VZ1 VZ2 (a ) R uo
电压比较器
电压比较器概述电压比较器是一种常见的电子元件，用于比较两个电压信号的大小。
它通常由一个差分放大器和一个输出级组成。
电压比较器的输出通常是一个开关信号，表示输入信号的大小关系。
工作原理电压比较器的工作原理基于差分放大器的特性。
差分放大器是一种特殊的放大器电路，它由两个输入端（非反馈输入端和反馈输入端）和一个输出端组成。
非反馈输入端接收一个参考电压信号，反馈输入端接收待比较的电压信号。
比较器的输出取决于差分放大器输出的电压大小，当差分放大器输出的电压大于一定阈值时，输出为高电平；当差分放大器输出的电压小于一定阈值时，输出为低电平。
常见的比较器类型1. 窗口比较器窗口比较器是一种常见的比较器类型，它能够比较输入信号是否在一个预设的范围内。
窗口比较器通常有两个阈值，一个上限和一个下限，输入信号只有在这个范围内时，输出才会为高电平。
窗口比较器广泛应用于模拟电路中的阈值检测、电压监测等场景。
2. 比例器比例器是一种将输入电压与参考电压进行比较的比较器。
它通过调整参考电压的大小，可以实现输入信号电压的缩放。
比例器通常用于测量和控制应用中。
3. 高速比较器高速比较器主要用于高速数字电路中。
它具有快速的响应时间和较高的功耗。
高速比较器通常通过减小内部电路的延时来提高响应速度。
比较器的应用电压比较器在各种电子系统中都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 系统监测比较器常用于系统监测和保护电路中。
例如，温度监控系统中使用比较器来检测温度是否超过设定值，以触发相应的保护措施。
2. 电压测量比较器广泛应用于电压测量领域。
例如，电池监测电路中使用比较器来测量电池电压是否达到一定阈值，以保证电池的安全使用。
3. 数字控制系统比较器在数字控制系统中也有重要的应用。
例如，在数字通信中，比较器用于数据解调器中的恢复时钟信号的检测。
总结电压比较器是一种常见的电子元件，用于比较两个电压信号的大小。
它主要由一个差分放大器和一个输出级组成。
模拟电路：7-5 电压比较器
10k
uO1
- uO2R A2
+
A3
+
uO3
±6V
10 0 -10 6 0 -6 ui
uO1 = ui ; uO3 = uO2
uO1 < 0 → uO3 = +6 V uO1 > 0 → uO3 = 6 V ui > 0 → uO3 = +6 V uO1 < 0→ uO3 = 6 V
t
uO3
t
模拟电路复习
如果运放没有限幅措施, 如果运放没有限幅措施, 输出电压的正向, 输出电压的正向,负向饱和值分别与 非线 运放的正,负电源电压近似相等. 运放的正,负电源电压近似相等. 性区 发生状态的转换. u+ = u 时,发生状态的转换.
+
u +- u 非线 性区
此时的输入电压称为"阀值电压" 此时的输入电压称为"阀值电压"或"门限电压",用UTH表 门限电压" 示. 虚断"特点: i 2,有"虚断"特点: = i = 0 , 3,电路结构特点: 电路一般工作在开环状态或引入正反馈. ,电路结构特点: 电路一般工作在开环状态或引入正反馈.
电压比较器的应用
越限报警, 数转换和产生 变换波形. 数转换和产生, 越限报警,模/数转换和产生,变换波形.
电压比较器的分类
过零比较器,单限比较器,滞回比较器, 过零比较器,单限比较器,滞回比较器,双限比 较器(窗口比较器) 较器(窗口比较器)
电压比较器的电路特点
运放处于开环状态或有正反馈. 运放处于开环状态或有正反馈.
三,迟滞比较器(施密特触发器) 迟滞比较器(施密特触发器)
电压比较器的原理和应用
电压比较器的原理和应用概述电压比较器是一种常用的电子元件，用于比较两个不同电压的输入，并产生相应的输出信号。
本文将介绍电压比较器的原理及其应用。
原理电压比较器的工作原理基于比较输入电压与参考电压的大小关系，并根据比较结果产生相应的输出信号。
常见的电压比较器采用了运放（运算放大器）来实现。
电压比较器的基本电路结构电压比较器的基本电路结构包括运放、输入电阻、反馈电阻和输出负载电阻。
其中，运放起到放大电压的作用，输入电阻用于接收输入信号，反馈电阻用于提供反馈，输出负载电阻用于将输出信号传输到负载上。
电压比较器的工作方式1.当输入电压大于参考电压时，输出信号为高电平。
2.当输入电压小于参考电压时，输出信号为低电平。
3.当输入电压等于参考电压时，输出信号可能为高电平或低电平，通常取决于具体的电压比较器设计。
电压比较器的应用场景电压比较器在电子电路中有广泛的应用，以下列举了几个常见的应用场景：电压比较电压比较器可以用于比较两个不同电压的大小，从而实现电压比较的功能。
例如，在电压采样和自动控制系统中，可以通过电压比较器来实现电压的监测和判断。
模拟信号转换电压比较器可以将模拟信号转换为数字信号，从而实现模拟信号的处理和分析。
例如，将音频信号转换为数字信号，以便于计算机的处理和存储。
开关控制电压比较器可以用于开关的控制。
当输入电压满足一定条件时，电压比较器产生输出信号，使开关的状态发生改变，从而实现开关的控制。
温度测量电压比较器可以用于温度传感器的测量。
例如，通过比较传感器输出电压与参考电压的大小，可以确定温度的高低，并产生相应的输出信号。
电压比较器的优势与局限性电压比较器具有以下优势： - 快速响应速度，适用于高频率的应用。
- 高精度的电压比较，有助于提高系统的精确性。
- 可靠性高，稳定性好。
电压比较器的局限性包括： - 对供电电压的要求较高，需要稳定的直流电源。
- 对输入电压的要求较高，需要满足特定的输入范围。
电压比较器电路
电压比较器电路简介电压比较器是一种常见的电路元件，用于比较不同电压的大小。
它可以将输入电压和参考电压进行比较，并输出一个相应的逻辑电平。
在电子技术领域中，电压比较器广泛应用于模拟电路中，特别是在数据转换和传感器接口电路中。
它们的功能包括电压比较、电平转换、触发器以及逻辑门电路的构建等。
本文将介绍电压比较器的基本工作原理、常见的应用场景以及实际电路的设计和实现方法。
基本工作原理电压比较器的基本工作原理是比较输入电压和参考电压的大小，然后产生一个相应的输出信号。
根据输入电压和参考电压的相对大小，输出信号可以是高电平或低电平。
常见的电压比较器电路由一个差分放大器和一个电压比较器组成。
差分放大器用于放大输入电压，使其具有足够的增益，并将其传递给电压比较器进行比较。
通常，电压比较器的输出是一个数字信号，在高电压和低电压之间切换。
当输入电压大于参考电压时，输出信号为高电平；当输入电压小于参考电压时，输出信号为低电平。
应用场景模拟电压比较电压比较器广泛应用于模拟电路中，用于比较电压的大小。
例如，在温度传感器的输出信号中，通过将传感器的输出电压与一个预设的参考电压进行比较，可以判断当前温度是否超过了设定阈值。
另一个常见的应用是电池电压检测。
通过将电池的电压与一个参考电压进行比较，可以判断电池是否已经耗尽或电量是否低于阈值。
电平转换电压比较器还可以用于电平转换。
例如，将一个高电平信号转换为低电平信号，或者将一个低电平信号转换为高电平信号。
在数字电路中，经常需要将不同电平的信号进行转换，以便进行逻辑运算。
电压比较器可以方便地实现电平转换功能。
触发器电压比较器还可以用作触发器的关键组件。
在数字电路中，触发器用于存储和传输二进制信息。
通过将输入信号与触发器的参考电压进行比较，可以在满足触发条件时触发输出信号的变化。
这为数字逻辑电路中的时序控制提供了一种有效的方法。
逻辑门电路电压比较器在逻辑门电路中也起到重要的作用。
逻辑门电路由多个逻辑元件组成，用于进行逻辑运算和控制。
电压比较器课件
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）。
第7章-电压比较器
23
迟滞
比较器 二.迟滞比较器(上行)（同相迟滞比较器）
1.电路结构
2.阈值估算
临界跳变时：
uR
ui
R
－ +
+
uo
iPiN0 U U uR
根据叠加原理，有 ：
U R 1R 1R 2uoR 1R 2R 2ui uR
R1
R2
当u o 负饱和时(uo UoM) ：
ui
R1 R2
uo
uT1R R 1 2U oM (R 1R 2R 2)uR
31
[例1] 在如图所示电路中，R1=R2=5kΩ，基准电压 UREF=2V，稳压管的稳定电压UZ=±5V，输入电压为 如图所示的三角波，试画出输出电压。
无正反馈,
电压传输特性的趋势.UT
单阈值
的具体值有待下面求得.
32
解： 令uN=uP=0，则求出阈值电压 所以画出输出波形如图所示：
33
1
34
ui
R
U+
－ +
+
uo
ui
uT1
R1 uo R2
+Uom
uT2 假设开
始时UO uo
为UOM Uom
uT2 0
-Uom
uT1 ui
-Uom
? 为 – UOM
t
t
21
迟滞
比较器 例2：R1=10k，R2=20k ，UOM=12V， UR=9V当 输入ui为如图所示的波形时，画 出输出uo的波形。
ui
U R 1R 1R2uoR 1R 2R2uRuT
当uo正饱和时(uo =UOM) ：
uT1R1R 1R2UoM R1R 2R2uR
7.4电压比较器
模拟电子技术基础教学内容1 电压比较器的概述2 单门限电压比较器3 双门限电压比较器4 窗口电压比较器（2）特点：⏹输入信号是连续变化的模拟量，输出为数字量“0”或“1”。
⏹运算放大器是工作在开环状态或正反馈状态，即工作在非线性区。
（1）定义：将输入信号与基准电压相比较，比较的结果只有两个电平：高电平或低电平。
1 电压比较器的概述◆单门限电压比较器◆双门限电压比较器◆窗口比较器◆同相输入◆反相输入（3）类型：◆集成运放开环状态◆集成运放正反馈状态2单门限电压比较器(1)反相输入的电压比较器i REF o Zu U u U >=-，i REF o Zu U u U <=+，u o u i+U OM -U OMOU REF+U Z-U Z (2)反相过零比较器U REF =0时称为过零比较器(3)具有输入保护和输出限幅的单门限电压比较器＋－u ou i AR 1R 2D 1D 2±U ZU REFR 3D Z电路特点：①当A od 不够大时，高低电平转换时的陡度减小。
②抗干扰能力差。
3双门限电压比较器（1）电路组成及门限电压的计算u o =+U Z 时，u i 对应的u P 值称为上门限电压值。
1P Z12R u U R R =±+1T+Z12R U U R R =++1T-Z12R U U R R =-+u o =-U Z 时，u i 对应的u P 值称为下门限电压值。
（2）画出电压传输特性曲线P u Z D Z±U R2R 1R A i u ou －＋t+T U OZU -ZU +o u -T U Otiu -T U OZU -ZU +ou iu +T U -T U O ZU -ZU +ou iu +T U OZU -ZU +iu ou 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）1T T+T-Z122R U U U U R R ∆=-=+（4）回差电压ΔU T1T+Z12R U U R R =++1T-Z12R U U R R =-+＋－u ou iAR 1R 2R±U ZD Zu PU REF＋－u ou iAR 1R 2R ±U Zu P（5）比较器的应用O O REFU ZU ﹣Z U +o u tt i u 存在干扰时双门限电压比较器存在干扰时单门限电压比较器-T U O O +T U ZU ﹣Z U +o u tt i u 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）3窗口比较电压器U t1>U t2U t1采用反相输入，U t2采用同相输入。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
uT 2
R1 R2 U oM uR R1 R2 R1 R2 18
迟滞 比较器
3.电压传输特性
ui
UR
R
－+ +
R1 R2
R1 R2 uT U oM uR R1 R2 R1 R2 uo
设初始值: uo U oM U uT 1
设ui ,当ui uT 1 uo 从 U oM U oM
4
4、电压比较器的性能指标
（1）阈值电压：比较器输出发生跳变时的输入电 压称之为阈值电压或门限电平。 （2）输出电平：输出电压的高电平和低电平。 （3）灵敏度：输出电压跳变的前后，输入电压之 差值。其值越小，灵敏度越高。然而，灵敏度越高， 抗干扰能力就越差。零电平和非零电平比较器的灵敏 度取决于运放从一个饱和状态转换到另一个饱和状态 所需输入电压的值，而迟滞比较器的灵敏度等于两个 阈值电压之差值。因而，迟滞比较器的抗干扰能力强。 （4）响应时间：输出电压发生跳变所需的时间称 之为响应时间。 5
设ui ,当ui uT 1 uo 从 U oM U oM
这时, uo U oM 门限为uT 2
uo
UoM
UT2 UT1
0
-UoM
ui
设ui ,当ui uT 1 uo 从 U oM U oM
25
迟滞 比较器
上下门限电压
R1 uT 1 U oM R2
当 uR 0时，传输特性即为如图曲线； R
ui UR
+
+
uo
uo
+Uom
UR为参考电压 (阈值电压： P285定义)
0
-Uom
UR
ui
8
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u > U 时 , u = -U om i R o uo
+Uom
-Uom
0
UR
ui
9
电压 比较器
R1 ( R1 R2 ) uT 1 U oM uR R2 R2 R1 ( R1 R2 ) U oM uR R2 R2 24
uT 2
迟滞 比较器
3.电压传输特性 uR
R
ui
R1
－+ +
R2
uo
R1 ( R1 R2 ) uT U oM uR R2 R2
设初始值: uo U oM 门限为uT 1
[例2] 在左图（a）所示电路中，已知R1=50kΩ， R2=100kΩ，稳压管的稳定电压UZ=±9V，输入电压 uI的波形如右图（a）所示，试画出输出电压uo的波 形。
有正反馈, 双阈值
35
解：输出高电平和低电平分别为UZ=±9V，阈值电压
画出电压传输特性如图 （c）所示。根据电压 传输特性便可画出uo的 波形，如图（b）所示。 从波形可以看出，uI的 变化在±UT之间时，uo 不变，表现出一定的抗 干扰能力。两个阈值电 压的差值愈大，电路的 抗干扰能力愈强，但灵 敏度变差；因此应根据 具体需要确定差值的大 小。
D
为了限制集成运放 的差模输入电压，保护 其输入级，可加二极管 限幅电路 。
15
迟滞比较器（滞回比较器、滞环比较器、 施密特触发器）
单限比较器的优缺点： uI
门限电平
单限比较器的优点是电路结 构简单，灵敏度高。但是，主要 0 缺点是抗干扰能力差。如果输入 电压因受干扰或噪声的影响，单 限比较器的输出端电压将会在高、uO 低两种电平之间频繁地反复跳变， 使电路不能稳定工作。波形示意 0 图如右所示：
问题：若反相端不是接 地，而是接参考电压 VREF，输出波形会有什 -Uom 么样的变化？
t
13
电压 比较器
用稳压管稳定输出电压
uo
ui
+
+
+UOM
uo
0
ui
-UOM
ui
+
+
UZ
uo
uo
+UZ
0
-UZ
忽略了正 向压降UF
ui
14
※
作用：a）使Uo∠0时的输出更接近0；b）DZ有存储 效应，D的跳变速度快，使输出接近矩形波。
2．运放的工作状态 比较器电路中的运放一般在开环或正反馈条件 下工作，运放的输出电压只有正和负两种饱和值， 即运放工作在非线性状态。在这种情况下，运放输 入端“虚短”的结论不再适用，但“虚断”的结论 仍然可用。
3
3．电压比较器的类型 常用的电压比较器有： 零电平比较器(过零比较器) 非零电平比较器(单限比较器) 迟滞比较器（滞回比较器） 窗口比较器(双限比较器) 简单比较器
U U uR
根据叠加原理，有 ：
R1 R2 U uo ui u R R1 R2 R1 R2
当 u o负饱和时(uo U oM ) ：
R1 ui u o R2
( R1 R2 ) u R uT R2
当 u o正饱和时( uo U oM ) ：
0 uO 0
-UZ
t
+UZ
t
29
注意：
为了正确画出电压传输特性， 必须求出以下三个要素：
输出电压高电平UOH和低电平UOL的 数值； 阈值电压的数值UH（U+H、U+L）； 当ui 变化且经过UH时，uO跃变。跃 变的方向决定于同相比较器还是反相 比较器。
30
电压比较器是一种常见的模拟信号处理 电路，它将一个模拟输入电压与一个参考 电压进行比较，并将比较的结果输出。比 较器的输出只有两种可能的状态：高电平 或低电平，为数字量 ；而输入信号是连续 变化的模拟量，因此比较器可作为模拟电 路和数字电路的“接口”。
第七章 信号的非线性处理
7.4.1 简单电压比较器 7.4.2 迟滞比较器 7.4.3 窗口比较器
1
第一节 简单电压比较器
电压比较器的主要作用是进行电平检测。
uI 参考电压 uR
0 uO
0
t
t
利用电压比较器进行电平检测波形示意图
2
1．电压比较器的功能 功能: 比较两个电压的大小(用输出电压的高或低 电平，表示两个输入电压的大小关系); 用途：可用作模拟电路和数字电路的接口，还 可以用作电平检测、波形产生和变换电路等。
v图2 o
+UoH
应用：电平显示器、逐次比较 A/D等。
0
-UoL
VT
11
vi
电压 比较器
二、零电平比较器 : 当UR =0时
uo
ui
+
+
+UOM
uo
0
ui
-UOM
+
+
uo +UOM
ui
uo
0
-UOM
ui
12
电压 比较器
例题：利用电压比 较器将正弦波变为 方波。 ui
+
ui
t
+
uo
uo
+Uom
uI
正向门限电平
滞回比较器可以组成 矩形波、锯齿波等非正弦 信号发生电路，也可以实 现波形变换。与单限比较 器相比，滞回比较器的主 要优点是抗干扰能力强。 波形示意图如右所示：
UT+
负向门限电平 UT-
0 uO 0
-UZ
t
+UZ
t
28
干扰太大，滞回 功能会失效
uI
UT+ 负向门限电平 UT正向门限电平
5．电压比较器的分析方法
按理想情况分析
若U-＞U+ 若U-＜U+ 则UO=-UOM； 则UO=+UOM。理想 情况ຫໍສະໝຸດ uo+UOM
实际 情况
只有当U-=U+时，输出状 态才发生跳变；反之，若输出
Ui=U--U+
发生跳变，必然发生在U-=U+ 的时刻。
虚断（运放输入端电流=0）
-UOM 电压比较器在输出状态 跳变过程中，运放可视为在 线性区工作。 6
=10V
=2V
22
迟滞 比较器
ui
UR
R
－+ +
R1 R2
uo
ui
10V
2V
t
uo
传输特性
uo
+UOM
+UOM
uT2 0 -UOM
2V
uT1
10V
t
ui
-UOM
23
迟滞 比较器
二.迟滞比较器(上行)（同相迟滞比较器） 2.阈值估算 1.电路结构 临界跳变时：
uR
R
ui
R1
－+ +
R2
uo
iP i N 0
uREF为参考电压，根据比 u 较器在临界状态条件可 求得电路的阈值电压。 u 图1：
R1 R2
REF
u
N
i
+
, uo R
u
P
uo
R1 R2 uN ui uREF uP 0 R1 R2 R1 R2
图1
当uREF 当uREF
R2 uT ui uREF R1 , 0，ui uT，uN 0时，uo U OH , 0，ui uT，uN 0时，uo UOL
R1 R2