电压比较器
常用的电压比较器
常用的电压比较器电压比较器是一种常用的电子元件，用于将输入的电压与参考电压进行比较，并输出相应的逻辑信号。
在实际电路中，电压比较器的使用场景非常广泛，例如用于电源监测、电压检测、电压自动调节等。
本文将介绍常用的电压比较器及其相关参考内容。
1. 常用电压比较器的种类常用的电压比较器有很多种类，常见的有以下几种：1) 开环比较器：是一种基本的电压比较器，具有高增益和高速度，可以将输入电压的随时间变化情况通过比较转换为输出信号。
常见的开环比较器有LM311、LM339等。
2) 窗口比较器：是一种特殊的电压比较器，具有两个参考电压，当输入电压位于两个参考电压之间时，输出为高电平；否则输出为低电平。
常见的窗口比较器有LM393、LM2903等。
3) 差分比较器：是一种用于比较两个输入电压之间差异的电压比较器，常用于模拟信号处理中。
常见的差分比较器有LM311、AD820等。
2. 电压比较器的输入电压范围和功耗不同的电压比较器具有不同的输入电压范围和功耗。
一般来说，输入电压范围是指比较器能够正常工作的输入电压范围，超出该范围的输入电压可能会引起比较器的不确定性。
而功耗则与比较器的工作电流有关，功耗较低的比较器可以减小电路的能耗。
在选择比较器时，应根据具体应用需求选择合适的输入电压范围和功耗。
3. 电压比较器的输出特性电压比较器的输出特性是指输出信号的电平和响应时间等。
常见的输出电平有两种：开漏输出和推挽输出。
开漏输出一般用于需要驱动外部负载的场合，而推挽输出则可以直接驱动数字电路。
响应时间是指比较器从接收输入信号到输出信号变化所需的时间，一般来说，响应时间越短越好，可以提高比较器的响应速度。
4. 电压比较器的应用场景电压比较器在实际应用中非常广泛，常见的应用场景有以下几种：1) 电源监测：用于检测电源电压是否在正常范围内，当电源电压低于或高于设定阈值时，电压比较器可以输出相应的信号进行报警或保护。
2) 电压检测：用于检测电路中的电压是否满足要求，当电压低于或高于设定阈值时，电压比较器可以输出相应的信号进行控制或调节。
常用的电压比较器
常用的电压比较器电压比较器是电子电路中常见的一种器件或电路，通常用于比较两个电压的大小，然后输出高电平或低电平来实现对信号的控制。
在电子电路设计中，电压比较器是十分常用的电路之一，因此，本文将介绍一些常用的电压比较器。
1. LM311电压比较器LM311是一种具有高速、精度和灵敏度的电压比较器，常用于电子控制和测量系统中。
它操作电源范围广，具有高电阻输入和输出，且能够在广泛的温度范围内操作。
另外，LM311还具有可调的电压比较器和滞回比较器的特性，使其更加灵活和多功能。
2. LM339电压比较器LM339是一种低功耗、低电压操作和高精度的电压比较器。
它具有四个独立的比较器，每个比较器都有一个开放式输出引脚和一个输入电平偏置器。
LM339的功耗非常低，故它在开启多个输出时也不会对电路产生太大的负担。
3. LM393电压比较器LM393是一种专为简单应用设计的低功耗、电压操作和高精度的电压比较器。
它具有两个独立的高增益、低偏移电压比较器，具有不需要外部元件的开环电路输入抗性。
它还具有多种工作电压和温度范围，适用于多种不同的应用场合。
4. UA741电压比较器UA741是一种原始的集成电路，它是很多电路中常见的基本电压比较器模块。
它具有高增益、宽电压范围和大电流能力，因此，在许多不同应用场合中都有广泛的应用。
总的来说，以上四种电压比较器都有各自的特点和应用场合，它们都是电子电路设计中常见的器件或电路。
电压比较器在电压判断、判断两个电路是否相等等方面有广泛的应用，但需要特别注意的是在实际应用中，也需要使用外部元件来进行稳定性校正，这种校正可以提高电路的稳定性、精度和性能。
什么是电子电路中的电压比较器
什么是电子电路中的电压比较器电子电路中的电压比较器是一种广泛应用于电子设备中的重要电子元件。
它常被用来比较两个电压输入，并输出相应的结果，用于电压判断和控制电路。
本文将介绍电压比较器的工作原理、种类及应用领域。
一、工作原理电压比较器是基于比较两个输入电压的大小而产生输出信号的电路。
它通常由一个差动放大器和一个阈值比较器组成。
差动放大器可以放大输入电压信号，而阈值比较器则将放大的信号与设定的阈值进行比较，并输出高或低电平。
在工作过程中，如果输入电压大于阈值，则输出为高电平。
反之，如果输入电压小于阈值，则输出为低电平。
通过这种方式，电压比较器可实现对电压信号的判断和控制。
二、种类电压比较器有多种不同的类型，根据其不同的特性和应用需求选择适合的类型。
以下是几种常见的电压比较器类型：1. 开环比较器：开环比较器是最简单的电压比较器类型，它具有高增益和快速响应的特点。
然而，开环比较器对输入信号的共模电压具有较高的要求，且输出波形不稳定。
因此，在一些特定的应用场合，需要使用更精确和稳定的电压比较器。
2. 集成比较器：集成比较器是目前应用最广泛的电压比较器类型之一。
它内部集成了多种功能，如偏置电源、输出驱动电路等，能够更好地适应不同的应用需求。
3. 窗口比较器：窗口比较器可以同时比较两个阈值，它在两个阈值之间的电压范围内输出高电平，而在阈值范围之外输出低电平。
窗口比较器常用于需要检测输入信号是否在特定范围内的电路。
三、应用领域电压比较器在电子电路中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 电压检测与保护：电压比较器可以用于电源电压的监测与保护。
当电源电压超出设定的范围时，电压比较器会输出相应的信号，用以触发保护措施，防止电子设备受损。
2. 模拟信号处理：电压比较器可用于模拟信号处理，如模拟信号的采样、滤波和波形整形等。
通过比较不同电压水平的信号，可以实现对模拟电路的控制和调整。
3. 数字信号处理：在数字电路中，电压比较器被广泛应用于逻辑电平判断、数据的比较和选择等。
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。
电压比较器与应用
03
使用模拟电路实现
通过模拟电路的方式实现 电压比较器，可以获得较 好的性能和精度。
使用数字电路实现
通过数字电路的方式实现 电压比较器，可以简化电 路设计并提高可靠性。
使用集成芯片实现
使用集成芯片实现电压比 较器，可以方便地实现复 杂的电路功能，并降低成 本。
电压比较器的优化策略
优化阈值电压
通过优化阈值电压，可以 提高比较器的精度和响应 速度。
电压比较器与应用
目 录
• 电压比较器简介 • 电压比较器的应用 • 电压比较器的性能参数 • 电压比较器的设计与实现 • 电压比较器的常见问题与解决方案 • 电压比较器的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
电压比较器简介
电压比较器的定义
总结词
电压比较器是一种电子器件，用于比 较两个电压的大小，并根据比较结果 输出相应的电信号。
输入阻抗
指电压比较器对输入信号的阻抗大小。
输入失调电压
指输入端为零时，输出端不为零的电压值。
输入失调电压的温度系数
指输入失调电压随温度变化的程度。
输出电压范围
01
输出电压范围
指电压比较器的输出电压可达到 的范围。
03
输出驱动能力
指电压比较器能够驱动的负载电 流大小。
02
输出阻抗
指电压比较器输出端的阻抗大小 。
详细描述
电压比较器由运算放大器（Op-Amp）或类似结构的电路组成。当输入电压高于 参考电压时，比较器的输出端与正电源（VCC）接通，输出高电平；当输入电压 低于参考电压时，比较器的输出端与负电源（VSS）接通，输出低电平。
电压比较器的分类
总结词
根据工作原理和应用需求，电压比较器可分为模拟比较器和数字比较器两大类。
电压比较器
讨论三
已知各电压比较器的电压传输特性如图所示，说出它 们各为哪种电压比较器；输入电压为5sinωt(V)，画出各 电路输出电压的波形。
反相输入 滞回比较器
窗口 比较器
同相输入 单限比较器
你能分别组成具有图
示电压传输特性的电压 比较器电路吗？
讨论四：求解图示各电路的电压传输特性。
uI
A
UREF
uo
两只特性相同而又制 作在一起的稳压管
输出限幅电路
uO＝± UZ
1) 集成运放的净输入电压和净 输入电流均近似为零，保护了 输入级； 2) 集成运放没有工作到非线性 区，加速集成运放状态的转换
电压比较器的分析方法：
1、写出 uP、uN的表达式，令uP＝ uN，求解出的 uI即为UT； 2、根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；
U OM U OM U OM U OM
当uI>URH时，uO1= － uO2= UOM，D1导通， D2截止； uO= UZ。
当uI<URH时，uO2= － uO1= UOM，D2导通， D1截止； uO= UZ 。
当URL<uI< URH时， uO1= uO2= －UOM，D1、 D2均截止； uO= 0。
UH
t
UL
ui
R
－
+
uo
ui
+
Uom
t
R1
R2
-Uom
例：R1=10k，R2=20k ，的波形。
ui 10V
5V
t
0
ui R
UR R1
－
+
+
R2
uo
Uom uo
UL
电压比较器
u
I
R
1
10 kΩ
+
R
2
R R
3
4
u
O
1kΩ
10 kΩ
U Z
当uI由正向负变化时，门限电压
U B2 R2 U z U R UR R2 R3 10 5 2 2 1.5V 10 10 u
O
10 kΩΒιβλιοθήκη UR 2V
ui / V
5 3 .5
1 .5 5
R
1
U Om
u
O
R
2
+
u
理想
U
R
O
O
u
实际
I
U
R
U Om
(1)当uI>UR时，u0为负向输出最大电压(-UOm) (2)当uI<UR时，u0为正向输出最大电压(+UOm) (3)UR=0，称为过零比较器
第四节
例9-3
电路如图所示，输入ui为正弦波，试画出 输出波形。
u
i
R
R
1
U
R
2
u
O
+
解：输出波形与UR有关，当 UR=0 时，输出为方波。
0
t
U
B2
U
1
B1
2 1O
2
3
4
u
uo / V 5
I
0
t
5
第四节
集成电压比较器的特点
1.无需外接元件,可直接驱动TTL等数字集成电路器件
2.集成电压比较器响应速度快
3.实现电压比较器功能
UB是基准电压，随输出电压变化。
电压比较器
电压比较器电压比较器，三端元件（两输入端，一输出端），输入为模拟信号，输出为数字信号。
一、基本电路和相关定义1、电压（电平）比较器的身份定义电压比较器是一种用来比较两个或两个以上模拟电平，并给出比较结果（可用数字量的1、0来表示）的功能部件。
可作为模拟电路和数字电路之间接口的一种电路，即模拟－数字转换器。
所有运算放大器，均处于负反馈的闭环状态之下。
一旦处于开环，因其无穷大电压放大倍数之故，势必使其输出级处于“饱和”或“截止”的两个极端状态，而不再具备放大器的特征。
但在某些应用场合，恰恰需要利用放大器开环时输出级所表现出的这种极端状态，如将两个或两个以上模拟量输入量进行比较，将两者（或两者以上）的大小分别用高电平（逻辑1）和低电平（逻辑0）表示，以完成将电平差转换为数字表的转换。
其输入、输出已不存在线性关系。
如果有一种器件，是专业从事输入电压比较而输出开关量信号的，该器件就叫做电压比较器。
因而该类器件既不归属于线性（模拟）电路类别，也不归属于数字电路类别。
从输入看，尚具备线性电路特点；从输出看，已为典型的数字电路特点。
其身份尴尬：非线性模拟电路（又是一个矛盾性定义，既为模拟，又何来非线性？）。
比较器有模拟和数字电路的两重特性，是集成了二者之长吗？与二者相比，各有什么特点？它们能否相互替代呢？12+-ININO UTVREFO UT+-INVREFO UT321321RPN1N2RPa 、反相器b 、运放电路c 、比较器电路图1-1 比较器和数字电路、运放电路1）反相器以数字电路中的TTL 产品中的反相器为例。
反相器是如何识别输入信号的高、低电平呢？肯定有一个潜在的比较基准。
器件典型供电Vcc 为+5V ，当输入电压低于1.5V （30%Vcc 以下，比较基准之一）时，为输入低电平信号，此时输出端为高电平状态；当输入电压高于3.5V （60%Vcc 以上，比较基准之二）时，为高电平信号输入，此时输出端为代电平状态；当输入信号在低于3.5V 高于1.5V 的范围之内，会引起识别混乱或无法识别，从而不能确定输出状态（因此这一输入电压范围也被称为非法信号）。
电压比较器解读课件
总结词
电压比较器在传感器接口中起到信号调 理的作用。
VS
详细描述
传感器输出的信号通常比较微弱，电压比 较器可以将这些微弱的信号进行放大或缩 小，使其满足后续电路的需求，实现传感 器与后续电路的接口匹配。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
THANKS
感谢观看
现，以减小外界干扰对电路的影响。
选择合适的电压比较器型号
要点一
总结词
要点二
详细描述
不同的应用场景需要选择不同类型的电压比较器，需要根 据实际需求选择合适的型号。
选择电压比较器型号时需要考虑其输入输出范围、精度、 功耗、工作频率、噪声性能等参数，以及电路的接口方式 和封装形式等因素，以确保电路的正常运行和性能要求。
在自动控制系统中，电压比较器 用于比较设定值与实际值，根据 比较结果输出相应的控制信号， 以调节系统的运行状态。
在信号处理中的应用
总结词
电压比较器在信号处理中用于信号的阈值检测和滤波。
详细描述
电压比较器在信号处理中，可以将信号进行阈值检测，提取出高于或低于某一阈值的信号，从而实现信号的筛选 和滤波。
需求。
抗干扰设计
抗干扰设计是电压比较器电路设计中非常重要的一环，它能够提高电压比较器的稳 定性。
常见的抗干扰设计包括加装滤波器、使用屏蔽线等措施，以减小外界噪声对电压比 较器的影响。
抗干扰设计还需要考虑电源噪声的影响，可以通过加装去耦电容等方式来减小电源 噪声对电压比较器的影响。
电源设计
电源设计是电压比较器电路设计 中不可或缺的一环，它能够为电 压比较器提供稳定的电源电压。
电压比较器是什么 电压比较器的工作原理
电压比较器是什么电压比较器的工作原理
电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。
电压比较器主要有单项比较器、迟滞比较器和双限比较器（窗口比较器）。
双限比较器有两个转折电压，当输入电压向单一方向变化时输出电压跃变两次。
其传输特性如下：
poYBAGC5xguAVxqCAAFkSPu-vVY230.png
单限比较器和滞回比较器区别
单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。
单限电压比较器：运放是通过反馈回路和输入回路的确定“运算参数”，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。
而比较器则不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果
同相输入大于反相，则输出高电平，否则。
滞回比较器又称迟滞比较器：有两个门限电压。
输入单方向变化时，输出只跳变。
输入由大变小时，对应小的门限电压;输入由小变大时，对应大的门限电压。
在两个门限电压之间，输出保持原来
的输出。
上拉电阻会影响比较器输出的高电平的数值，尤其是“OC门“输出格式的比较器），从而影响门
限电压，需要考虑。
主要是影响上门限，可以把它归入正反馈。
电压比较器简单理解为：运放工作于非线性工作状态，假如基准电压在负端输入，输入的电压在正端输入的话，比较电压高于基准电压，运放就输出高电平（接近于运放的工作电源电压），输入的电压在正端输入的话，比较电压低于基准电压，运放就输出低电平。
（接近于地），基准电压加在正端，比较电压加在负端也可以的，输出刚好相反。
总之，就是正端电压高，就输出高电平，负端电压高，就输出低电平。
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 -
常用的电压比较器
常用的电压比较器1. 介绍电压比较器是一种常用的电子元件，用于比较两个电压的大小。
它可以将输入电压与参考电压进行比较，并输出一个高电平或低电平的信号，以表示两个电压的大小关系。
电压比较器广泛应用于模拟电路和数字电路中，常见的应用包括电压检测、电压判断、电压比较等。
2. 常见类型2.1 简单比较器简单比较器是最基本的电压比较器之一，通常由一个运算放大器和一些电阻、电容等元件构成。
它的输入端连接输入电压，输出端连接一个开关或其他负载。
当输入电压大于参考电压时，输出为高电平；反之，输出为低电平。
2.2 差分比较器差分比较器是另一种常见的电压比较器类型，它利用差分放大器的特性进行比较。
差分比较器具有高增益和高速度的特点，适用于需要高精度和高速度的应用场合。
差分比较器常用于模拟信号处理、模拟信号采样等领域。
2.3 窗口比较器窗口比较器是一种特殊的电压比较器，它可以同时比较两个参考电压之间的电压范围。
窗口比较器常用于电压监测、电压保护等应用中，可以判断输入电压是否在指定的范围内，并输出相应的信号。
3. 常用芯片3.1 LM324LM324是一种常用的运算放大器芯片，可以用作简单比较器。
它具有低功耗、高增益、宽工作电压范围等特点，适用于多种应用场合。
3.2 LM311LM311是一种高速差分比较器芯片，具有高速度、高增益、宽工作电压范围等特点。
它常用于需要高精度和高速度的应用，如模拟信号处理、模拟信号采样等。
3.3 LM393LM393是一种窗口比较器芯片，可以同时比较两个电压范围。
它具有低功耗、高精度、宽工作电压范围等特点，适用于电压监测、电压保护等应用。
4. 使用注意事项在使用电压比较器时，需要注意以下几点：1.输入电压范围：确保输入电压在比较器的工作范围内，避免超过最大工作电压或低于最小工作电压。
2.输入偏置电流：比较器的输入端通常有一个微小的偏置电流，需要根据具体应用进行补偿或考虑对电路性能的影响。
3.输出电流能力：根据需要选择适当的输出电流能力，以确保能够驱动所连接的负载。
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。
各种电压比较器特点及应用
各种电压比较器特点及应用电压比较器是一种广泛应用于电子电路中的功能电路，用于比较两个电压大小。
它的主要特点是输入端具有高输入阻抗，实现了电压的高增益放大，输出端具有低输出阻抗，能够提供较大的输出电流。
根据不同的工作方式和特点，电压比较器可以分为多种类型，下面将逐一介绍这些类型以及它们的特点和应用。
1.开环比较器：开环比较器是最基本的电压比较器类型，它采用正反馈电路，只有两个输入端和一个输出端。
开环比较器的特点是具有高增益、高速响应和简单的电路结构。
它通常用于需要快速响应的应用，如数字电路的比较器、触发器的输入电路等。
2.进退相对比较器：进退相对比较器是一种常见的电压比较器，它通过引入一个中间电平来实现比较器的灵活度。
它的特点是具有两个输入信号和一个输出信号，当其中一个输入电压高于中间电平时，输出为高电平；反之，输出为低电平。
进退相对比较器广泛应用于信号检测、电压判断等需要判断输入信号高低的应用中。
3.窗口比较器：窗口比较器是一种特殊的电压比较器，它通过设置上下限电压来判断输入信号是否在指定范围内。
窗口比较器的特点是具有两个输入信号和一个输出信号，当输入信号超出上下限电压时，输出为高电平，否则输出为低电平。
窗口比较器广泛应用于测量仪器、电压保护等需要实时监测输入信号变化的应用中。
4.追踪保持比较器：追踪保持比较器是一种特殊的电压比较器，它通过跟踪输入信号的变化来控制输出信号的变化。
追踪保持比较器的特点是具有一个输入信号和一个输出信号，当输入信号发生变化时，输出信号能够保持在上一状态，直到下一次输入信号变化。
追踪保持比较器广泛应用于模拟信号处理、数据采集等需要保持输入信号状态的应用中。
5.比例式比较器：比例式比较器是一种利用比较电压来实现电压比较的特殊比较器，它通过将输入电压与参考电压相比较，输出相应比例的电压。
比例式比较器的特点是具有两个输入端（输入电压和参考电压）和一个输出端，它能够按照输入电压和参考电压之间的比例关系输出相应的电压。
电压比较器工作原理及应用
电压比较器工作原理及应用引言：电压比较器是电子电路中一种常用的器件，广泛应用于模拟电路、数字电路、自动控制系统等领域。
本文将介绍电压比较器的工作原理及其应用。
一、电压比较器的工作原理电压比较器是一种能够比较两个输入电压的器件，并输出相关信号的电路。
其基本工作原理是将两个输入电压分别与一个参考电压进行比较，根据比较结果产生相应的输出信号。
在电压比较器中，通常有两个输入端（非反相端和反相端）和一个输出端。
非反相端接收一个输入电压Vin，反相端接收另一个输入电压Vref。
比较器将Vin和Vref进行比较并输出一个高或低的电平信号。
当Vin大于Vref时，输出高电平，当Vin小于Vref时，输出低电平。
电压比较器的核心是一个差分放大器，其输入差模信号（即输入电压的差值）经过放大后与参考电压进行比较。
差分放大器通常由一个放大器和一个比较电路组成。
放大器负责放大差模信号，而比较电路负责对放大后的信号进行比较，根据比较结果产生输出。
二、电压比较器的应用1. 模拟电路在模拟电路中，电压比较器常用于比较两个电压的大小，以判断电路的状态。
例如，在电池供电系统中，可以使用电压比较器来监测电池电压是否低于设定值，从而提醒用户更换电池。
此外，电压比较器还可以用于测量信号的幅值、控制放大器的增益等。
2. 数字电路在数字电路中，电压比较器通常被用于比较两个二进制数字的大小关系。
例如，在数字编码器和解码器中，电压比较器用于比较输入信号与参考电平，以确定输入信号的具体数值。
此外，电压比较器还可以用于数字信号的判断、门电路的触发等。
3. 自动控制系统在自动控制系统中，电压比较器被广泛应用于电压比较、电压检测、开关控制等方面。
例如，在温度控制系统中，可以使用电压。
电压比较器的工作原理
电压比较器的工作原理
电压比较器是一种电子电路，用于比较两个输入电压的大小，输出表示哪个输入电压更大或者它们是否相等。
其工作原理基于比较输入电压和参考电压之间的差异。
一个基本的电压比较器电路通常由两个重要的部分构成：比较器以及参考电压源。
1. 比较器：比较器是电压比较器电路的核心部分，它通常由一个差分放大器构成。
比较器的输入端分别连接待比较的两个电压信号，而输出端将根据比较结果产生高电平或低电平的信号。
2. 参考电压源：参考电压源是电压比较器电路提供的稳定固定电压。
它一般由电位器、稳压二极管或者其他稳压元件提供，用于设定一个固定的阈值电平。
输入电压与参考电压之间的差异会被比较器检测，从而确定两个输入电压的相对大小。
当输入电压大于参考电压时，比较器输出高电平信号；当输入电压小于参考电压时，比较器输出低电平信号。
有些比较器还可能提供一种开关功能，输出高电平或低电平信号可以用于控制其他电路或系统。
需要注意的是，电压比较器的工作过程是非线性的，仅通过比较输入电压与参考电压的大小。
因此，在实际应用中，应确保输入电压与参考电压之间有足够大的差异，以确保输出的准确性和稳定性。
- 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)。
模拟电子技术自主设计实验
姓名：林启震班级：04101 学号1120410121 实验日期：5.27 台号：教师签字：
电压比较器
一、实验目的
1、掌握电压比较器的分析及其计算
2、学习测试比较器的方法
二、实验仪器
1、双踪示波器
2、信号发生器
3、数字万用表
4、直流电源。
三、实验原理及测量方法
电压比较器（通常称为比较器）的功能是比较两个电压的大小。
例如，将一个信号电压Ui和另一个参考电压Ur进行比较，在Ui>Ur和Ui<Ur两种不同情况下，电压比较器输出两个不同的电平，即高电平和低电平。
常用的电压比较器有简单电压比较器、滞回电压比较器和窗口电压比较器。
1、过零比较器
过零比较器是将信号电压Ui与参考电压零进行比较。
如图1（a）所示，电路由集成运放构成。
对于高质量的集成运放而言，其开环电压放大倍数很大，输入偏置电流、失调电压都很小。
若按理想情况（A od=无穷大，
I=0,U io=0）考虑时，
IB
则集成运放开环工作时
当Ui>0时，Uo为低电平
Ui<0时，Uo为高电平
集成运放输出的高低电平值一般为最大输出正负电压值U om
(a)电路图(b)电压传输特性曲线
图1 过零比较器
2、滞回电压比较器
滞回电压比较器是由集成运放外加反馈网络构成的正反馈电路，如图2所示。
Ui为信号电压，Ur为参考电压值，输出端的稳压管使输出的高低电平值为±Uz。
可以看出，此电路形成的反馈为正反馈电路。
(a )电路图 (b )电压传输特性曲线
图2 反向滞回电压比较器
电压比较器的特性可以用电路的传输特性来描述，它是指输出电压与输入电压的关系曲线，如图1(b )为过零比较器的电压传输特性曲线。
可以看出，当输入电压从低逐渐升高或从高逐渐降低经过0电压时，Uo 会从一个电平跳变为另一个电平，称0为过零比较器的阈值。
阈值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。
滞回电压比较器的电压传输特性曲线如图2(b )所示。
曲线表明，当输入电压由低向高变化，经过阈值1TH U 时，输出电平由高电平(Uz )跳变为低电平(-Uz )。
2123z TH R U U R R =
+
当输入电压由高向低变化，经过阈值2TH U 时，输出电平由低电平(-Uz)跳变为高电平(Uz)。
2123z
TH R U U R R -=
+
3、电压比较器的测试
测试过零比较器时，可以用一个低频的正弦信号输入至比较器中，直接用双踪示波器监看输出和输入波形，当输入信号幅度适中时，可以发现输入电压大于零、小于零时，输出的高、低电平变化波形，即将正弦波变换为方波。
滞回电压比较器测试时也可由用同样的方法，但在示波器上读取上、下阈值时，误差较大。
采用直流输入信号的方案较好，调节输入信号变化，测出输出电平跳变时对应的输入电压值即为阈值。
四、实验内容
1、 过零比较器
（1）连接图1（a ）实验电路，检查无误后，接通12V ±直流电源 （2）测量当Ui 悬空时，Uo 的值
（3）调节信号源，使输出频率为100Hz ，有效值为1V 的正弦波信号，并输入至Ui 端，用示波器观察比较器的输入Ui 与输出Uo 波形并记录
（4）改变信号发生器的输出电压Ui 幅值，用示波器观察Uo 变化，测出电压传
输特性曲线
2、 反向滞回比较器
（1）连接图2（a ）所示实验电路，接通直流电源，测出Uo 由高电平变为低电平时的阈值
（2）同上，测出Uo 由低电平变为高电平时的阈值
（3）将信号发生器接入Ui ，并使之输出频率为500Hz ，电压有效值为1V 的正弦波信号，用示波器观察比较器的输入Ui 与输出Uo 波形并记录 3、 同向滞回比较器
（1）连接图3所示实验电路，参照反向滞回比较器的测试方法自拟实验步骤及方法
（2）将实验结果与反向滞回比较器的理论分析结果进行比较，分析误差产生原因
图3 同向滞回比较器
五、实验结果及分析
1、过零比较器
（1）连接图1（a ）实验电路，检查无误后，接通12V 直流电源 （2）当Ui 悬空时，测量Uo 的值 实验结果：Uo=6.91V
仿真结果：Uo=6.669V
（3）调节信号源，使输出频率为100Hz ，有效值为1V 的正弦波信号，并输入至Ui 端，用示波器观察比较器的输入Ui 与输出Uo 波形如下所示 注：该图为仿真图，实验图已经手画在纸质版上面了。
（4）改变信号发生器的输出电压Ui 幅值，通过观察示波器Uo 变化可知电压传
输曲线如下图所示
当Ui<0时，由于集成运放的输出电压Uo'=+Uom，使稳压管D2工作在稳压状态（两只稳压管的稳定电压均小于集成运放的最大输出电压Uom），所以输出电压Uo=Uz；当Ui>0时，由于集成运放的输出电压Uo'=-Uom，使稳压管D1工作在稳压状态,所以输出电压Uo=-Uz。
电路图中所选的稳压管的稳压电压为6.2V，但实际测出的电压输出值6.91V 略大于此值。
当Ui<0时，稳压管D2工作在稳压状态，稳压管D1工作在正向导通状态，所以使输出电压Uo=Uz+U D（U D为稳压管的正向导通电压），因而实际测量值略高于稳压管的稳压值。
2、反向滞回比较器
（1）连接图2（a）所示实验电路，接通直流电源，测出Uo由高电平变为低电平时的阈值
实验结果：U TH1 =625mV
仿真结果：U TH1=619.004mV
理论结果：U TH1 =R2Uz /（R2+R3）=564mV
实验结果：U TH2=-660mV
仿真结果：U TH2=-672.934mV
理论结果：U TH2 =-R2Uz /（R2+R3）=-564mV
弦波信号，用示波器观察比较器的输入Ui与输出Uo波形如下
注：该图为仿真图，实验图已经手画在纸质版上面了。
输出电压：实验结果Uo=6.90V
仿真结果Uo=6.625V
其电压传输特性如下图所示
集成运放的反向输入端电位U N=Ui，同向输入端电位U P=R2Uz/(R2+R3)，令U N=U P得到阈值电压±U TH=±R2Uz/(R2+R3)。
假设Ui<-U TH，那么U N一定小于U P，因而Uo=+Uz，所以U P=+U TH。
只有当输入电压Ui增大到+ U TH，再增大一个无穷小量时，输出电压Uo才会从+ U TH跃变为-U TH。
同理，假设Ui>-U TH，那么U N一定大于U P，因而Uo=-Uz，所以U P=-U TH。
只有当输入电压Ui减小到-U TH，再减小一个无穷小量时，输出电压Uo才会从-U TH跃变为+U TH。
所以得到如上图所示的电压传输特性曲线。
3、同向滞回比较器
（1）连接图3所示实验电路，接通直流电源，测出Uo由高电平变为低电平时的阈值
实验结果：U TH1 =-640mV
仿真结果：U TH1=-672.950mV
理论结果：U TH1 =-R2Uz /R3=-620mV
实验结果：U TH2=720mV
仿真结果：U TH2=725.602mV
理论结果：U TH2 =R2Uz /R3=620mV
弦波信号，用示波器观察比较器的输入Ui与输出Uo波形如下
注：该图为仿真图，实验图已经手画在纸质版上面了。
输出电压：实验结果Uo=6.91V
仿真结果Uo=6.654V
其电压传输特性如下图所示
集成运放的反向输入端电位U N=0，同向输入端电位U P=R2Uz/(R2+R3)+ R3Ui/(R2+R3)，令U N=U P得到阈值电压±U TH=±R2Uz/R3。
假设Ui<-U TH，那么U N一定大于U P，因而Uo=-Uz，当输入电压Ui增大到+ U TH，再增大一个无穷小量时，输出电压Uo才会从-U TH跃变为+U TH。
同理，假设Ui>U TH，那么U N 一定小于U P，因而Uo=+Uz，当输入电压Ui减小到-U TH，再减小一个无穷小量时，输出电压Uo才会从+U TH跃变为-U TH。
所以得到如上图所示的电压传输特性曲线。
（4）将实验结果与理论分析结果进行比较，分析误差产生原因：电路图中所选的稳压管的稳压电压为6.2V，但实际测出的电压输出值6.91V略大于此值。
当Ui<0时，稳压管D2工作在稳压状态，稳压管D1工作在正向导通状态，所以使输出电压Uo=Uz+U D（U D为稳压管的正向导通电压），因而实际测量值略高于稳压管的稳压值。
由于Uo的增大，致使通过反馈加到集成运放的输入端电压产生变化，最终影响电路的阈值电压。
误差分析：
1、仪器自身误差
2、读数误差
3、操作误差
4、信号源干扰。