比较器的基本原理及应用课件
反相迟滞比较器课件
当输入信号发生变化时，反相迟滞比较器的输出状态将发生翻转，并且存在一 个阈值范围，当输入信号回到该范围时，输出状态将保持不变，从而实现抗干 扰功能。
电路组成与结构
电路组成
反相迟滞比较器主要由运算放大器、 电阻和电容等元件组成。
结构
反相迟滞比较器的电路结构通常包括 正反馈和负反馈两个回路，其中正反 馈回路用于实现输出状态的翻转，负 反馈回路用于调整阈值范围。
测试信号生成
生成各种类型的测试信号 ，如正弦波、方波、三角 波等，以全面评估比较器 的性能。
噪声与干扰
在测试信号中加入噪声和 干扰，模拟实际应用中的 复杂环境条件。
性能指标的测试与评估
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迟滞特性
测量比较器的迟滞特性，即输 入信号在阈值电压上下变化时
，输出信号的翻转范围。
精度与线性度
评估比较器的精度和线性度， 确保其在实际应用中的准确性
当输入信号达到阈值时，正反 馈和负反馈回路的平衡被打破 ，输出信号发生跳变，由于集 成电路工艺的特点，这种跳变 幅度较大且速度快，从而实现 迟滞比较功能。
05
反相迟滞比较器的调试与 测试
调试方法与步骤
输入信号调整
确保输入信号的幅度和频率满 足比较器的要求，调整信号源 或衰减器以获得适当的输入信
号。
在控制系统中的应用
反馈控制
反相迟滞比较器可以用于构成反 馈控制系统，通过比较实际输出 与预设值的差异，调整系统的输 入或参数，实现系统的自动控制
。
调节器
利用反相迟滞比较器可以设计出 各种调节器，如比例调节器、积 分调节器和微分调节器等，用于
控制系统的参数调节和优化。
动态跟踪
比较器的原理及应用
比较器的原理及应用1. 比较器的基本原理比较器是一种电路或器件，用于将一个或多个模拟信号进行比较，并产生相应的数字输出。
其基本原理是将输入信号与参考电压进行比较，然后根据比较结果产生输出。
比较器通常用于测量模拟信号的大小、判断信号的正负性以及判定信号与参考值之间的关系。
2. 比较器的工作原理比较器通常是由一个或多个运放、电压参考源和输出电路组成。
其工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.输入信号与参考电压进行比较。
比较器会将输入信号与参考电压进行比较，并判定输入信号与参考电压的关系。
2.根据比较结果产生输出。
根据比较的结果，比较器会产生相应的数字输出，表明输入信号与参考电压的关系。
3.输出电路处理输出信号。
比较器的输出信号经过输出电路的处理，可以用于驱动其他数字电路或控制器，实现相应的功能。
3. 比较器的应用比较器广泛应用于各种电子设备和系统中。
以下是一些常见的比较器应用：3.1. 模拟信号测量比较器可以用于测量模拟信号的大小和幅度。
通过将输入信号与参考电压进行比较，可以判断输入信号的大小和与参考电压的关系，从而实现对模拟信号的测量。
3.2. 电压级别转换比较器可以用于电压级别的转换。
通过将输入信号与参考电压进行比较，可以将输入信号转换为相应的数字信号，实现电压级别的转换。
3.3. 正负判别比较器可以用于判别信号的正负性。
通过比较输入信号与参考电压的关系，可以判断输入信号是正值还是负值，从而实现正负判别。
3.4. 电压门限检测比较器可以用于电压门限的检测。
通过将输入信号与参考电压进行比较，可以判断输入信号是否超过了设定的门限值，从而实现电压门限的检测。
3.5. 触发器比较器可以用作触发器。
通过比较输入信号与参考电压的关系，可以在输入信号达到或超过设定的阈值时触发相应事件或操作。
3.6. 开关控制比较器可以用于开关控制。
通过比较输入信号与参考电压的关系，可以根据比较结果控制开关的状态，从而实现开关的控制。
比较器工作原理及应用
比较器工作原理及应用比较器通常由一个差分放大器和一个阈值电平产生器组成。
差分放大器接收两个输入信号：一个是待比较的信号，另一个是阈值电平。
差分放大器会将比较信号与阈值电平相减，输出一个差值。
如果差值为正值，则比较信号较大；如果差值为负值，则比较信号较小；如果差值为零，则说明两个信号相等。
根据差值的正负性，比较器会输出对应的逻辑电平。
比较器有许多不同的类型，其中最常见的类型是电压比较器、窗口比较器和比例比较器。
1.电压比较器：电压比较器是最基本的比较器类型，用于将两个输入电压进行比较，并将比较结果表示为高电平或低电平输出。
电压比较器通常用于比较模拟信号的大小，并将其转化为数字信号。
2.窗口比较器：窗口比较器是一种特殊的比较器，它可以比较一个输入信号是否在一个预定的范围内。
窗口比较器有两个阈值，用于定义一个上限和一个下限。
如果输入信号超出了这个范围，则比较器会输出一个逻辑电平表示超出范围。
3.比例比较器：比例比较器是一种特殊的比较器，用于比较两个输入信号的比例关系。
比例比较器通常用于模拟信号的比较，如音频信号的比较。
比较器在现代电子系统中有广泛的应用。
以下是一些比较器的应用领域：1.模数转换器：比较器常用于模数转换器（ADC）中，将模拟信号转换为数字信号。
模数转换器使用比较器来比较输入信号与参考电压的大小，并将比较结果表示为数字编码。
2.电压参考源：比较器可以用于生成稳定的参考电压。
通过比较输入信号与参考电压，比较器可以产生一个恒定的电压输出，用作系统中其他电路的参考电压。
3.触发器：比较器可以用于产生触发器信号，用于控制系统中的时钟和触发信号。
比较器可以比较输入信号与阈值电平，并在输入信号超过或低于阈值时产生一个触发信号。
4.门电路：比较器也可以用于实现门电路，如与门、或门和非门等。
比较器可以比较输入信号的大小，并产生一个逻辑电平作为输出。
总之，比较器是一种基本的电子设备，用于比较信号大小，并将结果表示为逻辑电平。
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1a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1b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1c 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1b所示,则Vout输出如图1d所示;与图1c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2a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1b那样,它的输出特性如图2b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3a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3b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4a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+R3VA-RF/R1VB;若R1=R2,R3=RF,则Vout=RF/R1VA-VB,RF/R1为放大器的增益;当R1=R2=0相当于R1、R2短路,R3=RF=∞相当于R3、RF开路时,Vout=∞;增益成为无穷大,其电路图就形成图4b的样子,差分放大器处于开环状态,它就是比较器电路;实际上,运放处于开环状态时,其增益并非无穷大,而Vout输出是饱和电压,它小于正负电源电压,也不可能是无穷大;从图4中可以看出,比较器电路就是一个运算放大器电路处于开环状态的差分放大器电路;同相放大器电路如图5所示;如果图5中RF=∞,R1=0时,它就变成与图3b一样的比较器电路了;图5中的Vin相当于图3b中的VA;比较器与运放的差别运放可以做比较器电路,但性能较好的比较器比通用运放的开环增益更高,输入失调电压更小,共模输入电压范围更大,压摆率较高使比较器响应速度更快;另外,比较器的输出级常用集电极开路结构,如图6所示,它外部需要接一个上拉电阻或者直接驱动不同电源电压的负载,应用上更加灵活;但也有一些比较器为互补输出,无需上拉电阻;这里顺便要指出的是,比较器电路本身也有技术指标要求,如精度、响应速度、传播延迟时间、灵敏度等,大部分参数与运放的参数相同;在要求不高时可采用通用运放来作比较器电路;如在A/D变换器电路中要求采用精密比较器电路;由于比较器与运放的内部结构基本相同,其大部分参数电特性参数与运放的参数项基本一样如输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流等;比较器典型应用电路这里举两个简单的比较器电路为例来说明其应用;1.散热风扇自动控制电路一些大功率器件或模块在工作时会产生较多热量使温度升高,一般采用散热片并用风扇来冷却以保证正常工作;这里介绍一种极简单的温度控制电路,如图7所示;负温度系数NTC热敏电阻RT粘贴在散热片上检测功率器件的温度散热片上的温度要比器件的温度略低一些,当5V电压加在RT及R1电阻上时,在A点有一个电压VA;当散热片上的温度上升时,则热敏电阻RT的阻值下降,使VA上升;RT 的温度特性如图8所示;它的电阻与温度变化曲线虽然线性度并不好,但是它是单值函数即温度一定时,其阻值也是一定的单值;如果我们设定在80℃时应接通散热风扇,这80℃即设定的阈值温度TTH,在特性曲线上可找到在80℃时对应的RT的阻值;R1的阻值是不变的它安装在电路板上,在环境温度变化不大时可认为R1值不变,则可以计算出在80℃时的VA值;R2与RP组成分压器,当5V电源电压是稳定电压时电压稳定性较好,调节RP可以改变VB的电压电位器中心头的电压值;VB 值为比较器设定的阈值电压,称为VTH;设计时希望散热片上的温度一旦超过80℃时接通散热风扇实现散热,则VTH的值应等于80℃时的K值;一旦VA>VTH,则比较器输出低电平,继电器K吸合,散热风扇直流电机得电工作,使大功率器件降温;VA、VTH电压变化及比较器输出电压Vout的特性如图9所示;这里要说清楚的是在VA开始大于VTH时,风扇工作,但散热体有较大的热量,要经过一定时问才能把温度降到80℃以下;从图7可看出,要改变阈值温度TTH十分方便,只要相应地改变VTH值即可;VTH值增大,TTH增大；反之亦然,调整十分方便;只要RT确定,RT的温度特性确定,则R1、R2、RP可方便求出设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1～0.5mA;2.窗口比较器窗口比较器常用两个比较器组成双比较器,它有两个阈值电压VTHH高阈值电压及VTHL低阈值电压,与VTHH及VTHL比较的电压VA输入两个比较器;若VTHL≤VA≤VTHH,Vout输出高电平；若VA<VTHL,VA>VTHH,则Vout输出低电平,如图10所示;图10是一个冰箱报警器电路;冰箱正常工作温度设为0～5℃,0℃到5℃是一个“窗口”,在此温度范围时比较器输出高电平表示温度正常；若冰箱温度低于0V或高于5℃,则比较器输出低电平,此低电平信号电压输入微控制器μC作报警信号;温度传感器采用NTC热敏电阻RT,已知RT在0℃时阻值为333.1kΩ；5℃时阻值为258.3kΩ,则按1.5V工作电压及流过R1、RT的电流约1.5 uA,可求出R1的值;R1的值确定后,可计算出0℃时的VA值为0.5V按图10中R1=665kΩ时,5℃时的VA值为0.42V,则VTHL=0.42V,VTHH=0.5V;若设R2=665kΩ,则按图11,可求出流过R2、R3、R4电阻的电流I=1.5V-0.5V/665kΩ=0.0015mA,按R4×I/=0.42V,可求出R4=280kΩ再按0.5V=R3+R40.0015mA,则可求出R3=53.3kΩ;本例中两个比较器采用低工作电压、低功耗、互补输出双比较器LT1017,无需外接上拉电阻;。
《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。
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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。
比较器工作原理及应用
比较器工作原理及应用文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]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。
电压比较器基本原理及设计应用
电压比较器基本原理及设计应用本文主要介绍电压比较器基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
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。
《电压比较器的应用》课件
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。
比较器的应用(问题).ppt
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常见问题
1、比较器74LS85的管脚是如何排列的？ 答：如图所示：
Vcc A3 B2 A2 A1 B1 A0 B0
16 15 14 13 12 11 10 1 2 3 4 5 6 7 9 8
B3 A<B A=B A>B A>B A=B A<B GND
2019/3/22
2019/3/22
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实验原理
（1）比较器原理 比较器对两组同样位数的二进制数进行数值比较。有等值比较 器和量值比较器两类，等值比较器只检验两数是否相等，量值比 较器不但要检验两数是否相等，还要判断出它们的大小。按数据 的传输方式，又有串行比较器和并行比较器之分。 现以具有控制输入端的四位量值比较器74LS85为例加以说明，它 有8个数码输入端（A0～A3，B0～B3），三个控制输入端（a>b） （a<b）（a=b）和三个控制输出端（ A>B）（A<B）和（ A=B）。 四位量值比较器74LS85以并行方式对二进制码和BCD码进行直接 比较，比较时先比较两组输入数据的最高位，如不等则输出比较 结果，如相等则再比较下一位，依次类推，直至最低位，这样的 比较可以提高比较速度。 对于两组四位字，比较结果直接在三个输出端输出，而较长的字， 则可将比较器级联起来进行比较。级联时，将低位比较器的三个 输出端接到高位比较器的控制输入端，而低位比较器的控制输入 端（a=b）必须接高电平；（a>b）和（a<b）必须接低电平。这样 的级联方式，要经过两级门延迟时间来完成长字的比较，还有另 一种能进一步降低比较时间的级联方式，并联方式。 返回目录
2019/3/22
（2）电子锁原理 利用比较器可以做一个有趣的电子锁实验， 将两个比较器串联，形成一个八位比较器，并假 设A组的8个输入为开锁的钥匙，B组的8个输入为 电子锁的密码。输入A组数据，与B组数据（密码） 做比较，如果A组等于B组，发光二极管发光并开 锁；如果A组不等于B组，则蜂鸣器报警，表示有 危险情况。我们可以利用两片四位比较器，将其 串联起来完成一个8位电子锁， 在电路中， A=B 的输出端驱动发光二极管， A>B 和 A<B的输出端接一个或门，只要有其中一种情况发 生，或门就输出高电平。
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）。
【优】比较器与选择器最全PPT
Y A 3 B 3 A 2 B 2 A 1 B 1 A 0 B 0
3．工作原理：Y = 1时，两个数相等；Y = 0时，两数不等。
二、大小比较器
1．电路构成：（一位二进制数的比较）两个非门和两个 与门构成。
2． 逻辑功能：
当 A i B i,Y 1 A iB i 1 ,Y 2 B iA i 0 当 A i B i,Y 1 A iB i 0 ,Y 2 B iA i 1
个输出的电路。
1．4选1选择器 能够比较两个数码的逻辑电路。
Y = 0时，两数不等。
A 、A 、A 、A 及B 、B 、B 、B 为输入的多个信号，S G数是据选选通择信集号成端电，路低74电LS平1有57效的；管脚排列图：
适1．用电场路合构：成广：泛由运1四用个于异多或输2门入和、一单个输3或出非的门数组据4成传。输网络1。 2
当 Ai Bi,Y1Y20
3．真值表
一位大小比较器真值表
输 Ai 0 0 1 1
入 Bi 0 1 0 1
输 Y1（Ai>Bi）
0 0 1
0
出 Y1（Ai<Bi）
0 1 0
0
4．多位数码的比较
可采用逐位比较法，首先从最高位开始，依次比出结果。
5.1.2 多路选择器 多路选择器是从多个输入信号中，选择一个并且单
G是选通信号端，低电平有效；
入、单输出的数据传输网络。
也叫数据选择器。
2．集成多路选择
数据选择集成电路74LS157的管脚排列图：
功能表：
表15.1.2 功能表
输入
G
S
Байду номын сангаас
A
B
H
比较器的基本原理及应用 ppt课件
§1 简单电压比较器
一、若ui从同相端输入
ui
+
UR – + uo
uo
+Uom
ui
0
UR
UR：参考电压 ui ：被比较信号
-Uom 传输特性
特点：运放处于开环状态。
当ui > UR时 , uo = +Uom
20
– uc + R
uc UH
C
－ +
+
uo
R1
0 UL
uo
R2
UOM
输出波形：
0 - UOM
ppt课件
t
t T
21
16
当vI＞VH时，vO1为高电平，D3导通；vO2为低 电平, D4截止，vO= vO1。
当vI＜ VL时，vO2为高 电平，D4导通；vO1为低 电平，D3截止，vO= vO2
当VH ＞vI＞ VL时， vO1为低电平，vO2为低电 平 ， D3 、 D4 截 止 ， vO 为 为低电平。
ppt课件
R2
-Uom
ppt课件
11
2. 加上参考电压后的下行迟滞比较器
加上参考电压后的上下限：
ui R
UHR1R 1R2UomR1R 2R2UR ULR1R 1R2Uom R1R 2R2UR
UR
uo R1
Uom
UL
0
ppt课件
-Uom
－
+
uo
+
R2
UH
ui
12
例：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。
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
比较器工作原理及应用
之欧侯瑞魂创作电压比力器(以下简称比力器)是一种经常使用的集成电路.它可用于报警器电路、自动控制电路、丈量技术, 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、工作原理及典范工作电路, 并介绍一些经常使用的电压比力器.什么是电压比力器简单地说, 电压比力器是对两个模拟电压比力其年夜小(也有两个数字电压比力的, 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)是比力器, 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(这是个单电源比力器), 同相端输入电压VA, 反相端输入VB.VA和VB的变动如图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即可知道哪个电压年夜.如果把VA输入到反相端, VB输入到同相端, VA及VB的电压变动仍然如图1(b)所示, 则Vout输出如图1(d)所示.与图1(c)比力, 其输出电平倒了一下.输出电平变动与VA、VB的输入端有关.图2(a)是双电源(正负电源)供电的比力器.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相比力, 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.比力器的工作原理比力器是由运算放年夜器发展而来的, 比力器电路可以看作是运算放年夜器的一种应用电路.由于比力器电路应用较为广泛, 所以开发出了专门的比力器集成电路.图4(a)由运算放年夜器组成的差分放年夜器电路, 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.若R1=R2, R3=RF, 则Vout=RF/R1(VA-VB), RF/R1为放年夜器的增益.当R1=R2=0(相当于R1、R2短路), R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时, Vout=∞.增益成为无穷年夜, 其电路图就形成图4(b)的样子, 差分放年夜器处于开环状态, 它就是比力器电路.实际上, 运放处于开环状态时, 其增益其实不是无穷年夜, 而Vout输出是饱和电压, 它小于正负电源电压, 也不成能是无穷年夜.从图4中可以看出, 比力器电路就是一个运算放年夜器电路处于开环状态的差分放年夜器电路.同相放年夜器电路如图5所示.如果图5中RF=∞,R1=0时, 它就酿成与图3(b)一样的比力器电路了.图5中的Vin 相当于图3(b)中的VA.比力器与运放的分歧运放可以做比力器电路, 但性能较好的比力器比通用运放的开环增益更高, 输入失调电压更小, 共模输入电压范围更年夜, 压摆率较高(使比力器响应速度更快).另外, 比力器的输出级经常使用集电极开路结构, 如图6所示, 它外部需要接一个上拉电阻或者直接驱动分歧电源电压的负载, 应用上更加灵活.但也有一些比力器为互补输出, 无需上拉电阻.这里顺便要指出的是, 比力器电路自己也有技术指标要求, 如精度、响应速度、传布延迟时间、灵敏度等, 年夜部份参数与运放的参数相同.在要求不高时可采纳通用运放来作比力器电路.如在A/D变换器电路中要求采纳精密比力器电路.由于比力器与运放的内部结构基秘闻同, 其年夜部份参数(电特性参数)与运放的参数项基本一样(如输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流等).比力器典范应用电路这里举两个简单的比力器电路为例来说明其应用.一些年夜功率器件或模块在工作时会发生较多热量使温度升高, 一般采纳散热片并用风扇来冷却以保证正常工作.这里介绍一种极简单的温度控制电路, 如图7所示.负温度系数(NTC)热敏电阻RT粘贴在散热片上检测功率器件的温度(散热片上的温度要比器件的温度略低一些), 当5V电压加在RT及R1电阻上时, 在A点有一个电压VA.当散热片上的温度上升时, 则热敏电阻RT 的阻值下降, 使VA上升.RT的温度特性如图8所示.它的电阻与温度变动曲线虽然线性度其实欠好, 可是它是单值函数(即温度一按时, 其阻值也是一定的单值).如果我们设定在80℃时应接通散热风扇, 这80℃即设定的阈值温度TTH, 在特性曲线上可找到在80℃时对应的RT的阻值.R1的阻值是不变的(它装置在电路板上, 在环境温度变动不年夜时可认为R1值不变), 则可以计算出在80℃时的VA值.R2与RP组成份压器, 当5V电源电压是稳定电压时(电压稳定性较好), 调节RP可以改变VB的电压(电位器中心头的电压值).VB值为比力器设定的阈值电压, 称为VTH.设计时希望散热片上的温度一旦超越80℃时接通散热风扇实现散热, 则VTH的值应即是80℃时的K值.一旦VA>VTH, 则比力器输出低电平, 继电器K吸合, 散热风扇(直流机电)得电工作, 使年夜功率器件降温.VA、VTH电压变动及比力器输出电压Vout的特性如图9所示.这里要说清楚的是在VA开始年夜于VTH 时, 风扇工作, 但散热体有较年夜的热量, 要经过一按时问才华把温度降到80℃以下.从图7可看出, 要改变阈值温度TTH十分方便, 只要相应地改变VTH值即可.VTH值增年夜, TTH增年夜；反之亦然, 调整十分方便.只要RT确定, RT的温度特性确定, 则R1、R2、RP可方便求出(设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1～0.5mA).窗口比力器经常使用两个比力器组成(双比力器), 它有两个阈值电压VTHH(高阈值电压)及VTHL(低阈值电压), 与VTHH及VTHL比力的电压VA输入两个比力器.若VTHL≤VA≤VTHH, Vout输出高电平；若VA<VTHL, VA>VTHH, 则Vout输出低电平, 如图10所示.图10是一个冰箱报警器电路.冰箱正常工作温度设为0～5℃, (0℃到5℃是一个“窗口”), 在此温度范围时比力器输出高电平(暗示温度正常)；若冰箱温度低于0V或高于5℃, 则比力器输出低电平, 此低电平信号电压输入微控制器(μC)作报警信号.温度传感器采纳NTC热敏电阻RT, 已知RT在0℃时阻值为333.1kΩ；5℃时阻值为258.3kΩ, 则按1.5V工作电压及流过R1、RT的电流约1.5 uA, 可求出R1的值.R1的值确定后, 可计算出0℃时的VA值为0.5V(按图10中R1=665kΩ时), 5℃时的VA值为0.42V, 则VTHL=0.42V, VTHH=0.5V.若设R2=665kΩ, 则按图11, 可求出流过R2、R3、R4电阻的电流I=(1.5V-0.5V)/665kΩ=0.0015mA, 按R4×I/=0.42V, 可求出R4=280kΩ再按0.5V=(R3+R4)0.0015mA, 则可求出R3=53.3kΩ.本例中两个比力器采纳低工作电压、低功耗、互补输出双比力器LT1017, 无需外接上拉电阻.。
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则：u+=UH
0 -UOM
此时，输出给C 充电
Uc上升到UH时，uo下翻。
2. 当uo = -UOM 时， u+=UL
– uc + R
C
－ +
+
R1
此时，C 经输出端放电。
uc
UH
uo
t
R2
UL
uc降到UL时，uo上翻。
当uo 重新回到＋UOM 以后，电路又进入另一个 周期性的变化。
U
R1 R1 R2
Uom
UL
UH
R1
R1 R2
U om
UL
R1 R1 R2
U om
ui
R
－ +
+
R1
R2
uo
传输特性： uo
Uom
UL
0UHu源自当ui 增加到UH时，输出 由Uom跳变到-Uom；
-Uom
当ui 减小到UL时，输出 由-Uom跳变到Uom 。
分别称UH和UL上下门限电压。称(UH - UL)为回差或门限宽度。
+Uom
0
UR
ui
-Uom
当ui < UR时 , uo = +Uom 当ui >UR时 , uo = -Uom
三、过零比较器: (UR =0时) uo
ui
+
+UOM
+ uo
0
ui
+
+ uo ui
-UOM uo
+UOM
0
ui
-UOM
例：利用电压比较器将正
ui
弦波变为方波。
t
ui
+
+ uo
uo
+Uom
t
-Uom
§2 施密特触发器－迟滞比较器
特点：电路中使用正反馈， 运放处于非线性状态。
1. 没加参考电压的下 行迟滞比较器
ui
R
－
+
+
uo
R1
R2
U+
参考电压由
输出电压决定
分析
1. 因为有正反馈，所以 输出饱和。
2. 当uo正饱和时(uo =+UOM)
U
R1 R1 R2
U om
UH
3. 当uo负饱和时(uo =–UOM)
UL
0
-Uom
－
+
uo
+
R2
UH
ui
例：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
R
－
+
+
uo ui 10V
5V
UR
R1
R2
0
t
根据传输特性画输出波形图。 ui
10V
门限电压：
5V
2V0
t
UH
R1 R1 R2
U om
R2 R1 R2
UR
10 V
uo
+UOM
UL
R1 R1 R2
U om
R2 R1 R2
UR
2V
0
t
-UOM
3、上行迟滞比较器
R
－
+
uo
+
ui
R1
R2
没加参考电压的 上行迟滞比较器
R
－
+
uo
+
ui
R1
R2
加上参考电压后的 上行迟滞比较器
§3 窗口比较器
窗口比较器的电路如图，电路由两个幅度比较器 和一些二极管与电阻构成。
§4 方波发生器
一、电路结构
– uc + R
C
－ +
+
R1
下行的迟滞比较器，
输出经积分电路再 uo 输入到此比较器的
反相输入端。
上下门 限电压：
R2
UH
R1
R1 R2
U
om
UL
R1 R1 R2
U om
二、工作原理
– uc + R
uc
U+H
C
－
+
+
uo
R1
0
uo
t
UOM
R2
t
1. 设 uo = + UOM
§1 简单电压比较器
一、若ui从同相端输入
ui
+
UR – + uo
uo
+Uom
ui
0
UR
UR：参考电压 ui ：被比较信号
-Uom 传输特性
特点：运放处于开环状态。
当ui > UR时 , uo = +Uom
当ui < UR时 , uo = -Uom
二、 若ui从反相端输入 uo
UR
+
ui
+ uo
比较器的基本原理及应用
比较器的功能是比较两个电压的大小。 常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗 口比较器和具有滞回特性的施密特触发器。这些 比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有 的具有两个阈值。
比较器的基本特点为：
工作在开环或正反馈状态。 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。
设R1 =R2，则有：
VL
=
(VCC 2VD )R2 R1 R2
1 2
(VCC
2VD )
VH = VL 2VD
当vI＞VH时，vO1为高电平，D3导通；vO2为低 电平, D4截止，vO= vO1。
当vI＜ VL时，vO2为高 电平，D4导通；vO1为低 电平，D3截止，vO= vO2
当VH ＞vI＞ VL时， vO1为低电平，vO2为低电 平 ， D3 、 D4 截 止 ， vO 为 为低电平。
例：下行迟滞比较器的
ui
输入为正弦波时， 画出输出的波形。
UH
t
UL
ui
R
－
+
+
uo
ui
Uom
t
R1
R2
-Uom
2. 加上参考电压后的下行迟滞比较器
加上参考电压后的上下限：
ui R
UH
R1
R1 R2
U
om
R1
R2 R2
U
R
UL
R1 R1 R2
U om
R2 R1 R2
UR
UR
uo R1
Uom