简单电压比较器_迟滞比较器_窗口比较器ppt课件

简单比较器
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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
uo
RF1 R1
ui
A+
uo
ui<0时： D导通
uo
RF1//RF2 R1
ui
uo
传输特性
0
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ui
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3. 电路中的运放处于非线性状态，外围电路也有非 线性元件（二极管、三极管）。
由于处于线性与非线性状态的运放的 分析方法不同，所以分析电路前，首先确 定运放是否工作在线性区。
确定运放工作区的方法：判断电路中有无负反馈。
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UZ
RF
ui R1 –
uo
A+
+
传输特性
uo
+UZ
0
ui
+UZ
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UZ
ui
RF
ui R1 – u
+A +
o
uo
由于稳压管被反向击 穿时，将引入一个深 度负反馈，此时集成 运放工作在线性区， 且其反相输入端“虚 地” 。
过零附近运放 仍处于线性区
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t t
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7.4.1 简单电压比较器
只有当U-=U+时，输出状 态才发生跳变；反之，若输出
理想 情况
uo
+UOM
实际 情况
Ui=U--U+
发生跳变，必然发生在U-=U+
的时刻。
-UOM
虚断（运放输入端电流=0）
电压比较器在输出状态
注意：此时不能用虚短！
跳变过程中，运放可视为在
精选pp线t 性区工作。
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注意：
U+ U_
+
+ uo
uo
单限比较器的优缺点：
uI
单限比较器的优点是电路结
门限电平
构简单，灵敏度高。但是，主要 缺点是抗干扰能力差。如果输入 0
电压因受干扰或噪声的影响，单
t
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
+(UZ+ UD)
t
图如右所示：
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。
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5．电压比较器的分析方法
按理想情况分析
若U-＞U+ 则UO=-UOM； 若U-＜U+ 则UO=+UOM。
外围电路有非线性元件—— -UZ
稳压二极管。
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*另一种形式的限幅器：双向稳压管接于负反馈回路上。
反向D比Z 例
运算电路
当
RF R1
ui
UZ
时，双向
稳压管不通，运放工作在
RF
线性状态。
ui
R1 –
+A +
uo 当
uo
RF R1
ui
RF R1
ui
UZ
时，在双
向稳压管的作用下，
uoU Z或uo U Z
(阈值电压：
P285定义)
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0
-Uom
UR ui
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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
UR
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电压 比较器
二、零电平比较器: 当UR =0时 uo
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概述
运放的非线性应用
1. 电路中的运放处于非线性状态。
比如：运放开环应用
+
ui
A + uo
uo ui
运放开环、有正反馈时，处于非线性状态
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2. 电路中的运放处于线性状态，但外围电路有非线 性元件wk.baidu.com二极管、三极管、稳压管等）。
负反馈
ui R1
RF2 D RF1
D截止 ui>0时：
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。
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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)
电压比较器的主要作用是进行电平检测。
uI
参考电压
uR
0
t
uO
0
t
利用电压比较器进行电平检测波形示意图
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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。
若有负反馈，则运放工作在线性区； 若无负反馈，或有正反馈，则运放工作在非线性区。
处于非线性状态运放的特点：
1. 虚短路不成立。
2. ri仍可以认为很大精。选ppt 3. rO=0。
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例：限幅器
RF
R：限流电 阻。一般
取100 。 ui
ui
R1 – R
A+
uo
t
+
DZ
uo
DZ双向 稳压管
UZ
t
运放处于线性状态，但
uo
+UOM
+UOM
0 -UOM
U+-U-
称之为同相比较器
0 -UOM
U--U+
称之为反相比较器
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一、非零电平比较器
若ui 从同相端输入 （同相电压比较器）
ui
+
UR
+ uo
当ui > UR时 , uo = +Uom 当ui < UR时 , uo = -Uom
uo
+Uom
UR为参考电压
ui
+
+ uo
+UOM
0
ui
+
+ uo ui
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-UOM uo
+UOM
0
ui
-UOM
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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
UR=0
uo
uo
+Uom
+UOM
t
0 -UOM
ui -Uom
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电压
比较器 用稳压管稳定输出电压
uo
ui
+
+ uo
+UOM
0
ui
-UOM
ui
+
uo
+
uo
+UZ
UZ
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0
-UZ
ui 忽略了正
向压降UF
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※ 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。
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 。
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7.4.2 迟滞比较器（滞回比较器、滞环比较器、 施密特触发器）
7.4 集成运放的非线性应用
概述 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
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*复习
u- _ Ao uo
ui
+
u+ +
uo UOMuomax +UOM ui
-UOM
线性放大区
Ao越大，运放的线性范围越小，输入大于 ,则输出uo要么为
+UOM，要么为-UOM。