模拟电子线路模电电压比较器 ppt课件
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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。
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 ”
6-3模拟电路 电子电路讲义PPT
压(Threshold)，亦称阈值电压、门 限电压
分析方法： 三要素法—输出电压的高低电平，
阈值电压和输出电压跃变方向。
2. 基本（单限）比较器
（1）电路 （2）传输特性曲线
分析方法： 对于开环或正反馈运放：
“+”端电位高，正饱和 “”端电位高，负饱 和
uo Aud (u u )
(1)ui UREF u u uo UZ (2)ui UREF u u uo UZ
X
导通
0
1
<2 3 VCC
<1 3 VCC
截止
1
1
>2 3
VCC
>1 3
VCC
导通
0
1
<2 3 VCC
>1 3 VCC
不变
不变
6.3.3 施密特触发器电路
555定时器构成的施 密特触发器电路
UT
2 3
VCC
UT
1 3
VCC
UT
1 3
VCC
施密特触发器波形整形作用
一、用于波形变换
(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波
5. 集成电压比较器——LM311
LM311电路接法
比较器的应用
主要用于：对输入波形进行整形， 将不规则的输入波形整形为方波输出
(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波 用比较器实现波形变换
6.3.2 555集成定时器
1. 电路组成
2.基本功能
输入
输出
R
TH
TR
VT
Q
0
X
2 uC (0 ) 0, uC () VCC , uC (t1) 3 VCC t1 RC ln 3 1.1RC
分析方法： 三要素法—输出电压的高低电平，
阈值电压和输出电压跃变方向。
2. 基本（单限）比较器
（1）电路 （2）传输特性曲线
分析方法： 对于开环或正反馈运放：
“+”端电位高，正饱和 “”端电位高，负饱 和
uo Aud (u u )
(1)ui UREF u u uo UZ (2)ui UREF u u uo UZ
X
导通
0
1
<2 3 VCC
<1 3 VCC
截止
1
1
>2 3
VCC
>1 3
VCC
导通
0
1
<2 3 VCC
>1 3 VCC
不变
不变
6.3.3 施密特触发器电路
555定时器构成的施 密特触发器电路
UT
2 3
VCC
UT
1 3
VCC
UT
1 3
VCC
施密特触发器波形整形作用
一、用于波形变换
(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波
5. 集成电压比较器——LM311
LM311电路接法
比较器的应用
主要用于：对输入波形进行整形， 将不规则的输入波形整形为方波输出
(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波 用比较器实现波形变换
6.3.2 555集成定时器
1. 电路组成
2.基本功能
输入
输出
R
TH
TR
VT
Q
0
X
2 uC (0 ) 0, uC () VCC , uC (t1) 3 VCC t1 RC ln 3 1.1RC
电压比较器与应用PPT课件
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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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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。
2020/7/27
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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
电压比较器解读课件
Fra bibliotek传感器接口中的应用
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。
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。
模电第7.7 正反馈应用一------电压比较器
U REF 为参考电压； 输出电压 uO 为 +UZ 或 -UZ；uI 为输入电压。 当 u+ = u- 时，输出电压 的状态发生跳变。
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
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
模电课件8.4电压比较器
vI ≤VT 时，vO Vom ，V T 称为 上限阈值(触发)电平。
VTR R11V RRE2FR1R 2R2Vom
当输入电压 vI ≥VT 时，vO Vom ，
图8.33(a)滞回比较器电路
当输入电压vI从大逐渐减小， 此时触发电平变为 V 'T ， V 'T 称
为下限阈值(触发)电平。
V'TR R11V RRE2FR1R 2R2Vom
8.4.1 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
输特性曲线如下
图。
(a)
(b)
(a)电路图
(b)传输特性曲线
图8.31 过零电压比较器
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 性曲线如下图。
(a)电路图
(b)传输特性曲线
图8.32 固定电压比较器
(2)比较器的根本特点
• 工作在开环或正反响状态。 • 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。
8.4.2 滞回比较器
从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路 如图8.33(a)所示。当输入电压vI从小逐渐增大，且
图8.34 窗口比较器
8.4.4 比较器的应用
比较器主要用来对输入波形进行整形，可以将不规那么的输 入波形整形为方波输出,其原理图如下图。
(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波 图8.36 用比较器实现波形变换
当
vI
逐渐减小，且
VTR R11V RRE2FR1R 2R2Vom
当输入电压 vI ≥VT 时，vO Vom ，
图8.33(a)滞回比较器电路
当输入电压vI从大逐渐减小， 此时触发电平变为 V 'T ， V 'T 称
为下限阈值(触发)电平。
V'TR R11V RRE2FR1R 2R2Vom
8.4.1 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
输特性曲线如下
图。
(a)
(b)
(a)电路图
(b)传输特性曲线
图8.31 过零电压比较器
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 性曲线如下图。
(a)电路图
(b)传输特性曲线
图8.32 固定电压比较器
(2)比较器的根本特点
• 工作在开环或正反响状态。 • 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。
8.4.2 滞回比较器
从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路 如图8.33(a)所示。当输入电压vI从小逐渐增大，且
图8.34 窗口比较器
8.4.4 比较器的应用
比较器主要用来对输入波形进行整形，可以将不规那么的输 入波形整形为方波输出,其原理图如下图。
(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波 图8.36 用比较器实现波形变换
当
vI
逐渐减小，且
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
模电课件 第三章__电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
正反馈也加快了翻转速度。
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
1)
R2将uo反馈到运放的同相端与R1一起构成正反馈，
其正反馈系数F为
F正
Uf Uo
R1 R1 R2
上门限电压
U rH
R1
R1
R2
UOH
下门限电压
U rL
R1
R1 R2
UOL
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
该电路传输特性分析：
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
图3.1.5 简单比较器输出波形边缘不陡峭及受干扰的情况
(a)输出波形边缘不陡峭
(b)受干扰情况
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
2. 为了解决以上两个问题，可将比较 器设置两个阈值，只要干扰信号不超过 这两个阈值，比较器就不会跳变，从而 提高比较器的抗干扰能力。利用这种思 想设计出来的电压比较器称为迟滞比较 器，或称施密特触发器。电路是在简单 比较器基础上增加了正反馈电路实现的。
3.1.2 电压比较器的开环应用–– 1.过零比较器
令参考电平ur=0。 若Ui ＞0，uo =UoL 若Ui＜0，uo =UoH 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。
问题：若参考电平ur≠0。而是接参考电压UREF，输出 波形会有什么样的变化？
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
1)
R2将uo反馈到运放的同相端与R1一起构成正反馈，
其正反馈系数F为
F正
Uf Uo
R1 R1 R2
上门限电压
U rH
R1
R1
R2
UOH
下门限电压
U rL
R1
R1 R2
UOL
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
该电路传输特性分析：
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
图3.1.5 简单比较器输出波形边缘不陡峭及受干扰的情况
(a)输出波形边缘不陡峭
(b)受干扰情况
第3章 电压比较器、弛张振荡器及模拟开关
2. 为了解决以上两个问题，可将比较 器设置两个阈值，只要干扰信号不超过 这两个阈值，比较器就不会跳变，从而 提高比较器的抗干扰能力。利用这种思 想设计出来的电压比较器称为迟滞比较 器，或称施密特触发器。电路是在简单 比较器基础上增加了正反馈电路实现的。
3.1.2 电压比较器的开环应用–– 1.过零比较器
令参考电平ur=0。 若Ui ＞0，uo =UoL 若Ui＜0，uo =UoH 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。
问题：若参考电平ur≠0。而是接参考电压UREF，输出 波形会有什么样的变化？
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
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例如：过零比较器，当门限电平附近出现干扰信 号时，输出会出现误操作。
vI
0
t
vO
0
t
迟滞比较器（施密特触发器）
特点 正反馈电路。 具有双门限。
vI
R -
R3
A
▪ 反相输入迟滞比较器
令 vI R1R 2R2vOR1R 1R2VREF VREF
+
R2
R1
D1 +
D2
v-o
得门限电平：
比较特性
vIHR1R 2R2VOH R1R 1R2VREF vILR1R 2R2VOLR1R 1R2VREF
（1）单限比较器：只有一个阈值电压 （2）滞回比较器：具有滞回特性
输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压 单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压 UUT1UT2
（3）窗口比较器： 有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。
4、集成运放的非线性工作区
电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈
VIH
0
t
此时C经R放电 vC按指数规律
VIL
当vC VIL时 vO又上跳到VOH
VOH vO
可证振荡周期：T2RCln1(2R2)
0 VOL
t
R1
讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性
1. 若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修改电路？
2. 若要电压传输特性曲线上下移动，则应如何修改电路？
3. 若要改变输入电压过 阈值电压时输出电压的
改变输出 限幅电路
跃变方向，则应如何修
改电路？
• 1. 稳压管稳定电压为 Uz=6.3V，稳压管正向导通压降为 • U BE(on) = 0.7V。 求：(1) 画出电路传输特性； (2) 回差电
压宽度。
R 10KΩ
+
Ui
+
Uo 7V
(1)
Ui
-7V
7V
R3 10KΩ
输出限幅电路
uO＝± UZ （1）保护输入端 （2）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； （3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出 电压的跃变方向。
2. 一般单限比较器
UO UZ
作用于反相输入端
uN
R2 R1 R2
UREFR1R1R2
uI
令uN uP 0,得
UT
R2 R1
UREF
（1）若要UT< 0，则应如何修改电路？ （2）若要改变曲线跃变方向，则应如
何修改电路？
（3）若要改变UOL、UOH呢？
▪ 单限比较器优点：
电路结构简单，可不计有限KCMR的影响。 ▪ 单限比较器缺点： 电路抗干扰能力差。
集成运放工作在非线性区的特点 1) 净输入电流为0 2) uP> uN时， uO＝＋UOM uP< uN时， uO＝－UOM
二、单限比较器
1. 过零比较器
（1）UT＝0 （2）UOH＝＋ UOM， UOL＝－ UOM （3）uI > 0 时 uO ＝－UOM; uI < 0 时 uO ＝＋ UOM
当uI<URL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。
五、集成比较器
某型号集成比较器的等效电路
⑧
③
VCC
⑦③
③
⑦
② VEE
迟滞宽度：
VVIHVILR R1 2(VOH VO)L
R -
R3
VREF
A +
D1 +
R2
R1
D2
v-o
vI
比较特性
vo VOH
VIL
0 VIH
vI
VOL
▪ 迟滞比较器优点： 电路抗干扰能力强。
例：反相输入迟滞比较器的比较特性如图示，在 已知输入信号时，试画输出信号波形。
比较特性
vI (V)
10
vo(V)
-7V
(2) 回差电压宽度为14V。 2．迟滞比较器存在两个门限电平是为了提高电路的抗干扰 能力。（ ）
3. 请说明集成运放在信号运算电路和电压比较器中使用时， 分别工作在什么状态？
四、窗口比较器
UOM
uI URH uI URL
U OM U OM UOM
当uI>URH时，uO1= － uO2= UOM，D1导通， D2截止； uO= UZ。
电压比较器
一、概述 二、单限比较器 三、滞回比较器 四、窗口比较器 五、集成电压比较器
一、概述
1. 电压比较器的功能：比较电压的大小。 广泛用于各种报警电路。 输入电压是连续的模拟信号；输出电压表示比较的结
果，只有高电平和低电平两种情况。 使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。
2. 电压比较器的描述方法 :电压传输特性 uO＝f(uI) 电压传输特性的三个要素： （1）输出高电平UOH和输出低电平UOL （2）阈值电压UT （3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向
迟滞宽度：
vo VOH
VIL
0 VIH
vI
VVIH VILR 1R 2R2(VOH VO)L
VOL
▪ 同相输入迟滞比较器
将反相迟滞比较器中的vI 与VREF交换，即得同相输入 迟滞比较器。
令 VREFR1R 2R2vOR1R 1R2vI
得门限电平：
VIH(1R R1 2)VREF R R1 2VOL VIL(1R R1 2)VREF R R1 2VOH
集成运放的净输入 电压最大值为±UD
集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运 放的输入端，需加输入端限幅电路。
输出限幅电路
为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。
不可缺少！
UOH＝ － UOL＝ UZ
UOH＝＋ UZ1＋ UD2 UOL＝－( UZ2 ＋ UD1)
UOH＝ UZ UOL＝－ UD
6
7
0
t
-6 -10
-6
06
vI (V)
vO (V)
7
-7
0
t
-7
▪ 迟滞比较器应用——方波发生器
门限电平
vIH
R2 R1 R2
VOH
vIL
R2 R1 R2
VOL
C
设t =0时，vO=VOH ，初始 vC=0
R
-
R3
A
+
D1 +
R2 R1
D2
v-o
则VOH 经R向C充电 vC按指数规律
vC
当vC VIH 时 vO跳变为VOL
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
3. 几种常用的电压比较器