信号检测与处理电路7.4
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_
R b1 _
b2
+
+ _
(4) 传输特性
O
与零电平（电位） 与零电平（电位）进行比 故称为零电平比较器。 较，故称为零电平比较器。
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模拟电子技术基础
理想特性
O
实际特性
不灵敏区
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模拟电子技术基础
(5) 电路存在的问题 +
_
R b1 _
b2
+
+ _
a. 输出电压基本由电源电压确定。 输出电压基本由电源电压确定。 b. 输出电平易受电源波动、饱和深度的影响。 输出电平易受电源波动、饱和深度的影响。 c. 输出电平不易改变。 输出电平不易改变。
D1截止 D2导通
D2
T
晶体管T饱和导通 晶体管 饱和导通 输出电压
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模拟电子技术基础
(c) 当 A1输出低电平 A2输出低电平 D1截止
时
– A1 + – A2 +
D1
D2
T
D2截止
晶体管T截止 晶体管 截止 输出电压
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模拟电子技术基础
传输特性
O
窗口比较器的主要应用 工业控制系统，测量温度、压力、液面等的范围。 工业控制系统，测量温度、压力、液面等的范围。
_
b1 b2
+
Dz
传输特性
(c)
当
时 |uI|<KUZ Uo= –UZ
上页 下页 返回 O
输出维持原状态
模拟电子技术基础
_
b1 b2
+
Dz
传输特性
当 输出维持原状态
时 Uo=UZ |uI|<KUZ
O
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百度文库
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模拟电子技术基础
同相 输入 迟滞 比较 器传 输特 性
O
具有逆时针 旋转的特性
上页
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模拟电子技术基础
7.4
电压比较器
功能 —— 用来比较输入电压相对大小 比较电压（基准电压或参考电平） 比较电压（基准电压或参考电平） 输入端的信号 输入电压 输出端的信号状态 —— 高电平和低电平 工作原理—— 输入电压偏离参考电压时，输出电压将 工作原理 输入电压偏离参考电压时， 发生从高到低（或从低到高）的跃变（ 发生从高到低 （ 或从低到高 ） 的跃变 （ 称之为比较器 翻转） 翻转）。
O
t
输出信号
O
t
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模拟电子技术基础
(2) 同相输入迟滞比较器 a.电路 . b.特性分析 . 由图可知
b1 b2
_ +
Dz
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模拟电子技术基础
_
b1 b2
+
Dz
根据比较器的特性， 根据比较器的特性，当 令
时电路翻转。 时电路翻转。
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模拟电子技术基础
_
b1 b2
+
返回
模拟电子技术基础
c. 特性平移的迟滞比较器 _
b1 b2
图中
+
Dz
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返回
模拟电子技术基础
_
b1 b2
+
Dz
令 即 得电路的翻转电平为
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模拟电子技术基础
传输特性
O
迟滞回环沿着 坐标横轴平移
上页
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模拟电子技术基础
2. 窗口比较器 (1) 电路 – A1 + – A2 +
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模拟电子技术基础
改进型的零电平比较器
R
传输特性
限流电阻
_ D2 +
+ _
D1
DZ
+ _
O
输入保护电路 双向限幅稳压管 输出电压
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返回
模拟电子技术基础
2．非零电平比较器 ．
R
传输特性
_ +
+ _
UR
DZ
+ _
O
单门限电压比较器的特点
电路简单 灵敏度高 抗干扰能力差
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模拟电子技术基础
7.4.1
单门限电压比较器
R b1 _
1. 零电平比较器 (1) 电路组成 (2) 电路特点 a. 运放工作于开环状态 b. ， +
_
b2
+
+ _
c. 输出电压 O ≈ ±VCC 输出电压u
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模拟电子技术基础
(3) 工作原理 a. 当 b. 当 时， 时， +
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+
Dz
模拟电子技术基础
a. 工作原理 输出电压 + 反馈电压 _
_ +
Dz
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模拟电子技术基础
_ + + _ uI (a) 当uO=UZ时 如果 uI < UR uO
O
Dz
传输特性
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返回
模拟电子技术基础
_ + + _ (b) 当uI>UR=KUZ时， 此时 只要 uI>UR
D1
D2
T
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返回
模拟电子技术基础
2. 工作原理 （设 ）
– A1 + – A2 + A2输出低电平
D1
D2
T
(a) 当
时
A1输出高电平 D1导通 输出电压
D2截止
晶体管T饱和导通 晶体管 饱和导通
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模拟电子技术基础
(b) 当
时
– A1 + – A2 +
D1
A1输出低电平 A2输出高电平
反相输入迟滞比较器传输特性 反相输入迟滞比较器传输特性
O
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返回
模拟电子技术基础
迟滞比较器的特点 (1) 提高了电路抗干扰能力 (2) 降低了电路的灵敏度 (3) 不能分辨 不能分辨2KUZ范围内变化的信号
上页
O
不能分辨区
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模拟电子技术基础
说明迟滞比较器抗干扰性能的波形图 输入信号 干扰
Dz
得比较器的翻转电平为
即当u ± 即当 I=±KUZ时uO=0
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模拟电子技术基础
_
b1 b2
+
Dz
传输特性
(a) 当 只要 即
时
Uo=+UZ
O
uI> –KUZ
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模拟电子技术基础
_
b1 b2
+
Dz
传输特性
(b) 当 只要
时 uI<KUZ Uo= –UZ
上页 下页 返回 O
模拟电子技术基础
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Dz
传输特性
uI
O
uO
模拟电子技术基础
_ + + _ (c) 当uO= –UZ时 如果 uI > UR uI
O
Dz
传输特性
uO
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返回
模拟电子技术基础
_ + + _ (d) 当uI<UR = –KUZ时, 此时 只要 uI<UR ，
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Dz
传输特性
uI
O
uO
模拟电子技术基础
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模拟电子技术基础
7.4.3
集成电压比较器 LM111系列的封装形式和引脚排列 系列的封装形式和引脚排列
GND IN+ IN– –VCC
1 2 3 4
+ _
8 7 6 5
+VCC OUT BAL/S BAL
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模拟电子技术基础
LM111系列典型应用电路 系列典型应用电路 具有选通的接法
+5V
基本应用电路
选通
3 2 6 5 8 7 1 4 3 k
T
C
6 _ 3 2 5 1 8 7
R5
3k
+
+
4
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模拟电子技术基础
LM111系列实现的施密特电路 系列实现的施密特电路 电路
3Κ
传输特性
3 2
– +
7
O
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模拟电子技术基础
单门限比较器抗干扰性能差的波形图 输入电压 比较电压U 比较电压 R 干扰
O
t 误动作
输出电压
O
t 上页 下页 返回
模拟电子技术基础
7.4.2 多门限电压比较器 1．迟滞比较器 ． 1) 反相输入迟滞比较器 _ + + _
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Dz
模拟电子技术基础
_ 引入正反馈 + _ 加速输出翻转过程 正反馈的作用 给电路提供双极性参考电平
R b1 _
b2
+
+ _
(4) 传输特性
O
与零电平（电位） 与零电平（电位）进行比 故称为零电平比较器。 较，故称为零电平比较器。
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模拟电子技术基础
理想特性
O
实际特性
不灵敏区
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模拟电子技术基础
(5) 电路存在的问题 +
_
R b1 _
b2
+
+ _
a. 输出电压基本由电源电压确定。 输出电压基本由电源电压确定。 b. 输出电平易受电源波动、饱和深度的影响。 输出电平易受电源波动、饱和深度的影响。 c. 输出电平不易改变。 输出电平不易改变。
D1截止 D2导通
D2
T
晶体管T饱和导通 晶体管 饱和导通 输出电压
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模拟电子技术基础
(c) 当 A1输出低电平 A2输出低电平 D1截止
时
– A1 + – A2 +
D1
D2
T
D2截止
晶体管T截止 晶体管 截止 输出电压
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模拟电子技术基础
传输特性
O
窗口比较器的主要应用 工业控制系统，测量温度、压力、液面等的范围。 工业控制系统，测量温度、压力、液面等的范围。
_
b1 b2
+
Dz
传输特性
(c)
当
时 |uI|<KUZ Uo= –UZ
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输出维持原状态
模拟电子技术基础
_
b1 b2
+
Dz
传输特性
当 输出维持原状态
时 Uo=UZ |uI|<KUZ
O
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模拟电子技术基础
同相 输入 迟滞 比较 器传 输特 性
O
具有逆时针 旋转的特性
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模拟电子技术基础
7.4
电压比较器
功能 —— 用来比较输入电压相对大小 比较电压（基准电压或参考电平） 比较电压（基准电压或参考电平） 输入端的信号 输入电压 输出端的信号状态 —— 高电平和低电平 工作原理—— 输入电压偏离参考电压时，输出电压将 工作原理 输入电压偏离参考电压时， 发生从高到低（或从低到高）的跃变（ 发生从高到低 （ 或从低到高 ） 的跃变 （ 称之为比较器 翻转） 翻转）。
O
t
输出信号
O
t
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(2) 同相输入迟滞比较器 a.电路 . b.特性分析 . 由图可知
b1 b2
_ +
Dz
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_
b1 b2
+
Dz
根据比较器的特性， 根据比较器的特性，当 令
时电路翻转。 时电路翻转。
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_
b1 b2
+
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模拟电子技术基础
c. 特性平移的迟滞比较器 _
b1 b2
图中
+
Dz
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_
b1 b2
+
Dz
令 即 得电路的翻转电平为
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传输特性
O
迟滞回环沿着 坐标横轴平移
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2. 窗口比较器 (1) 电路 – A1 + – A2 +
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改进型的零电平比较器
R
传输特性
限流电阻
_ D2 +
+ _
D1
DZ
+ _
O
输入保护电路 双向限幅稳压管 输出电压
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2．非零电平比较器 ．
R
传输特性
_ +
+ _
UR
DZ
+ _
O
单门限电压比较器的特点
电路简单 灵敏度高 抗干扰能力差
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7.4.1
单门限电压比较器
R b1 _
1. 零电平比较器 (1) 电路组成 (2) 电路特点 a. 运放工作于开环状态 b. ， +
_
b2
+
+ _
c. 输出电压 O ≈ ±VCC 输出电压u
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(3) 工作原理 a. 当 b. 当 时， 时， +
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+
Dz
模拟电子技术基础
a. 工作原理 输出电压 + 反馈电压 _
_ +
Dz
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模拟电子技术基础
_ + + _ uI (a) 当uO=UZ时 如果 uI < UR uO
O
Dz
传输特性
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模拟电子技术基础
_ + + _ (b) 当uI>UR=KUZ时， 此时 只要 uI>UR
D1
D2
T
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2. 工作原理 （设 ）
– A1 + – A2 + A2输出低电平
D1
D2
T
(a) 当
时
A1输出高电平 D1导通 输出电压
D2截止
晶体管T饱和导通 晶体管 饱和导通
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(b) 当
时
– A1 + – A2 +
D1
A1输出低电平 A2输出高电平
反相输入迟滞比较器传输特性 反相输入迟滞比较器传输特性
O
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迟滞比较器的特点 (1) 提高了电路抗干扰能力 (2) 降低了电路的灵敏度 (3) 不能分辨 不能分辨2KUZ范围内变化的信号
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不能分辨区
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说明迟滞比较器抗干扰性能的波形图 输入信号 干扰
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得比较器的翻转电平为
即当u ± 即当 I=±KUZ时uO=0
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_
b1 b2
+
Dz
传输特性
(a) 当 只要 即
时
Uo=+UZ
O
uI> –KUZ
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_
b1 b2
+
Dz
传输特性
(b) 当 只要
时 uI<KUZ Uo= –UZ
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Dz
传输特性
uI
O
uO
模拟电子技术基础
_ + + _ (c) 当uO= –UZ时 如果 uI > UR uI
O
Dz
传输特性
uO
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_ + + _ (d) 当uI<UR = –KUZ时, 此时 只要 uI<UR ，
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传输特性
uI
O
uO
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7.4.3
集成电压比较器 LM111系列的封装形式和引脚排列 系列的封装形式和引脚排列
GND IN+ IN– –VCC
1 2 3 4
+ _
8 7 6 5
+VCC OUT BAL/S BAL
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LM111系列典型应用电路 系列典型应用电路 具有选通的接法
+5V
基本应用电路
选通
3 2 6 5 8 7 1 4 3 k
T
C
6 _ 3 2 5 1 8 7
R5
3k
+
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LM111系列实现的施密特电路 系列实现的施密特电路 电路
3Κ
传输特性
3 2
– +
7
O
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单门限比较器抗干扰性能差的波形图 输入电压 比较电压U 比较电压 R 干扰
O
t 误动作
输出电压
O
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7.4.2 多门限电压比较器 1．迟滞比较器 ． 1) 反相输入迟滞比较器 _ + + _
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_ 引入正反馈 + _ 加速输出翻转过程 正反馈的作用 给电路提供双极性参考电平