[集成运放组成的电压比较器.docVIP

1.?功能及应用：主要用来判断输入信号电位之间的相对大小，它至少有两个输入端及一个输出端，通常用一个输入端接被比较信号Ui，另一个则接基准电压VR?定门限电压(或称阀值)的UT。输出通常仅且仅有二种可能即高、低二电平的矩形波，应用于模－数转换，波形产生及变换，及越限警等。 2.?运放的工作状态：：运放在线性运用时，由于开环增益一般在105以上，所以其对应的输入的线性范围很小，Ui数量级，为了拓宽其线性范围就必须引入负反馈，降低其开环增益。。在这儿有必要重复展现运放开环电压传输特性。见图8.2.1，请注意横、纵坐标标度的不同 ? (2)?若Ui发出变化，使Uo从负波饱和值突变到正饱和值，只在经过极窄的线性区 ????时，才遵循在线性工作时才特有的“虚短”，其它时刻“虚短”不复存在。 (3)?若横坐标采用与纵坐标相同的标尺，则线性部分特性与纵轴合拢。 (4)?若用正反馈使Aod↑，则可缩短状态的转换时间。 3.?分类： (1)?单限比较器 (2)?迟滞比较器(Schmitt) (3)?双限比较器(窗口比较器) 二.?单限比较器 1.?Ui与UR分别接运放两输入端的开环串接比较器，见图8.2.2 ? ΔUiUR?Uo=+Uom ΔUiUR?Uo=-Uom ΔUi=UR?Uo发生翻转(或称突变) UT=UR?谶纬门限电压或阀值，若UR=0称为过零比较器 Δ当Ui与UR互换位置，此时Uo以Ui=UR为对称轴与交换量对称。 2.?Ui与UR并联在运放同一输入端时的开环并接比较器?见图8.2.3 ? Δ在同相端可作Therenin等效 ? 当Uoc0时，即?Uo=+Uom 当Uoc0时，即?Uo=-Uom 可见 Δ若把运放的同相端与反相端互换，则与图8.2.2(b)类同 三.?迟滞比较器(正反馈比较器) 抗干扰能力较强。在单限比较器种，如果Ui受到干扰，在阀值附近回出现Ui+ΔUi(干扰信号多出现在阀值电压上，下波动，以致出现条纹误翻转，而迟滞比较器利用其传输特性的回差电压，输入的干扰信号不能使状态误翻转。 1.?两种迟滞比较器的传输特性?见图8.2.4 动画演示? 迟滞比较器在单调区间内只能变化一次； 对于反相：Ui从小变到大时，Uo一直为高电平，只有当Ui到达上门限电压时，Uo翻转为低电平，之后随着Ui不断增大，Uo始终为低；在Ui减小时，必须减到下门限电压时，Uo才会翻转为高电平 对于同相：Ui从小变到大时，Uo一直为低电平，只有当Ui到达上门限电压时，Uo翻转为高电平，之后随着Ui不断增大，Uo始终为高；在Ui减小时，必须减到下门限电压时，Uo才会翻转为低电平 ? 　? Δ同相型：Ui接运放同相端 反相型：Ui接运放反相端 Δ均由二根传输特性(1)，(2)合成，同相型.?当Ui从低值↑≥UTH，Uo从UOL↑UOH；当Ui从高值↓≤UTL时，Uo从UOH↓UOL。??? 反相型则类同。 Δ?UTH，UTL为二个阀值，ΔUT(回差)＝UTH－UTL Δ?|UOH|=|UOL|或|UOH|≠|UOL|根据输出是否有箝位电路而定。 2.?二种基型迟滞比较器 (1)?反相型迟滞比较器?见图8.2.5 ? Ui=U－，Uo被箝位在±UZ，避免运放计入过饱和。 假设Ui在足够低时，UiU+，Uo=Uoff=+UZ?(始终稳定) 此时 Δ当Ui从低值?若Ui≥U+时，Uo从+UZ?-UZ 此时 Δ当Ui从高值至Ui≤，Uo从-UZ+UZ Δ门限宽度ΔUT=UTH-UTL= Δ当UR=0时， 幅度大于UI ?在阀值电压波动的幅度，Uo就不会翻转了，所以比单限比较器抗干扰能力强多了。 (2)?同相迟滞比较器?见图?8.2.6 ? UTL=U－ 设Ui足够低，使U+? U－=UR，Uo=UoL=-UZ?(初始稳态) 若要使Uo从-UZ上升到+UZ，必须使Ui↑，以致使U+≥U－=UR才行，而此时对应UR的Ui=UTH Δ当Ui从低值，使 即?此时Uo从-UZ+UZ Δ当Ui从高值，使时所对应的Ui=UTL 即?此时Uo从+UZ-UZ ? 同上面反相型类同，Ui单调升或单调降，Uo只改变一次状态，过了阀值后只维持在一种稳态上。 我的理解：首先求出阀值电压；阀值电压是在放大器处在线性区域时求得的，不过在正反馈中，线性区域很窄。在该区域，才可以用到虚断和虚短的概念。 （在正反馈状态下，只有在输出电压发生跳变瞬间，集成运放两个输入端之间的电压才可近似等于0，才能用到虚断和虚短的） Vp=Vn=Ur Vr=R1*Ui/(R1+R2)+ R2*Uo/(R1+R2)????? （1） 而门限电压是对于输入电压来说的，当输入电压大于或小于这个Uth时，输出就会有跳变。所以 ?? 当Ui= Uth时，这时的输入电压就是门限电压： 而由（1）式可求出