電子技術基礎 課件 模電 7.4 電壓比較器

7.4

電壓比較器電壓比較器是用來比較輸入電壓相對大小的電路

電壓比較器至少有兩個輸入端和一個輸出端，其中一個輸入端接參考電平（或基準電壓），另一個接被比較的輸入信號。

當輸入信號略高于或低于參考電壓時，輸出電壓將發(fā)生躍變，但輸出信號只有兩種可能的狀態(tài)，不是高電平，就是低電平。

電壓比較器廣泛應用于波形變換、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動檢測與控制等方面

比較器輸入的是模擬信號，輸出的則是數(shù)字信號，是模擬電路與數(shù)字電路之間的接口電路。O+

-

傳輸特性

=VCC/AuAu為運算放大器的電壓放大倍數(shù)運算放大器的工作原理uI<0，uO

-VCC由于Au=105~108，

0uI>0，uO

VCC可以認為：+_+__+7.4

電壓比較器7.4.1.單門限電壓比較器1.零電平比較器（2）電路特點a.運放工作于開環(huán)狀態(tài)c.輸出電壓uO≈±VCC（1）電路組成b.，Rb2b1+_+__+7.4

電壓比較器a.當

時，b.當

時，（3）

工作原理（4）

傳輸特性O（理想運放的開環(huán)增益無窮大）uI與零電平（電位）進行比較，故稱為零電平比較器。Rb2b1+_+__+7.4

電壓比較器O理想特性實際特性不靈敏區(qū)7.4

電壓比較器（5）

電路存在的問題a.輸出電壓基本由電源電壓確定b.輸出電平易受電源波動、飽和深度的影響c.輸出電平不易改變Rb2b1+_+__+7.4

電壓比較器改進型的零電平比較器限流電阻

雙向限幅穩(wěn)壓管輸出電壓

輸入保護電路傳輸特性ORDZ+_+_+_D1D27.4

電壓比較器2.非零電平比較器電路簡單靈敏度高抗干擾能力差單門限電壓比較器的特點O傳輸特性RDZ+_+_+_UR7.4

電壓比較器tOOt干擾

干

擾比較電壓UR誤動作誤動作單門限比較器抗干擾性能差的波形圖7.4

電壓比較器1)電路組成(1)反相輸入遲滯電壓比較器7.5.2多門限電壓比較器1.遲滯電壓比較器Dz+_+_7.4

電壓比較器給電路提供雙極性參考電平加速輸出翻轉(zhuǎn)過程引入正反饋正反饋的作用Dz+_+_7.4

電壓比較器反饋電壓輸出電壓2)工作原理當uI>UR時，uO=–UZ當uI<UR時，uO=+UZ由圖可知:Dz+_+_7.4

電壓比較器如果uI<UR當uO=UZ時(a)uOuI傳輸特性ODz+_+_7.4

電壓比較器uOuIO此時只要uI>UR傳輸特性(b)當uI>UR=KUZ時，Dz+_+_7.4

電壓比較器uOuI傳輸特性O此時(c)當uI<UR=–KUZ時,只要uI<UR，Dz+_+_7.4

電壓比較器O反相輸入遲滯比較器傳輸特性具有順時針旋轉(zhuǎn)的特性7.4

電壓比較器遲滯比較器的特點:(a)提高了電路抗干擾能力(b)降低了電路的靈敏度(c)不能分辨2KUZ范圍內(nèi)變化的信號O不能分辨區(qū)7.4

電壓比較器OttO說明遲滯比較器抗干擾性能的波形圖干擾干擾7.4

電壓比較器(2)同相輸入遲滯比較器1)電路組成2)電路分析由圖可知Dz+_b1b27.4

電壓比較器根據(jù)比較器的特性，當uB2=uB1時電路翻轉(zhuǎn)

故令Dz+_b1b27.4

電壓比較器得比較器的翻轉(zhuǎn)電平為:式中即當uI=±KUZ時，ub2=0Dz+_b1b27.4

電壓比較器O只要Uo=+UZuI>–KUZ傳輸特性當時(a)Dz+_b1b27.4

電壓比較器O只要Uo=–UZuI<KUZ傳輸特性當時(b)Dz+_b1b27.4

電壓比較器O輸出維持原狀態(tài)Uo=–UZ|uI|<KUZ傳輸特性當時

(c)Dz+_b1b27.4

電壓比較器O輸出維持原狀態(tài)Uo=UZ|uI|<KUZ傳輸特性當時Dz+_b1b27.4

電壓比較器O同相輸入遲滯比較器傳輸特性具有逆時針旋轉(zhuǎn)的特性7.4

電壓比較器1)電路組成(3)特性平移的遲滯電壓比較器2)電路分析圖中Dz+_b1b27.4

電壓比較器即令得電路的翻轉(zhuǎn)電平Dz+_b1b27.4

電壓比較器O遲滯回環(huán)沿著坐標橫軸平移7.4

電壓比較器【例1】在圖（a）所示電路中，已知R2=50k

，R2=100k

，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=9V。輸入電壓uI的波形如圖(b)所示，試畫出uO的波形。（a）Dz+_+_7.4

電壓比較器【解1】已知比較器的輸出高、低電平分別為9V、-9V門限電壓為畫出電壓傳輸特性Dz+_+_7.4

電壓比較器畫出uO的波形Dz+_+_7.4

電壓比較器【例2】設計一個電壓比較器，使其具有如圖所示的電壓傳輸特性，要求所用電阻值在20~100k

之間?！窘狻坑呻妷簜鬏斕匦钥芍?，電路為一同相輸入的遲滯電壓比較器。輸出電壓門限電壓為

3V

7.4

電壓比較器由比較器的門限電壓得若取R2=25k

，則R3取50k

7.4

電壓比較器2.窗口比較器(1)電路組成窗口比較器用來檢測輸入信號是否位于兩個指定門限（參考電平）之間A1D1D2A2––++T7.4

電壓比較器D1導通D2截止A1輸出高電平A2輸出低電平當時(a)輸出電壓2.工作原理（設）晶體管T飽和導通A1D1D2A2––++T7.4

電壓比較器A2輸出高電平當時(b)輸出電壓A1輸出低電平D1截止D2導通晶體管T飽和導通A1D1D2A2––++T7.4

電壓比較器晶體管T截止A2輸出低電平當時(c)輸出電壓A1輸出低電平D1截止D2截止A1D1D2A2––++T7.4

電壓比較器工業(yè)控制系統(tǒng)，測量溫度、壓力、液面等的范圍窗口比較器的主要應用：O傳輸特性7.4

電壓比較器【例】某溫度控制電路原理圖如圖所示。圖中，當直流繼電器KM的線圈流過規(guī)定電流時，其觸點就會吸合；Rt是負溫度系數(shù)的熱敏電阻。(a)分析電路的工作原理(b)說明二極管D的作用7.4

電壓比較器(a)在圖所示電路中，測溫電橋R1、R3、RW和Rt的A、B兩點連接到比較器的輸入端，其輸出控制晶體管T是否導通，從而控制直流繼電器KM的線圈是否流過規(guī)定電流，最終控制加熱器是否通電加熱?！窘狻?.4

電壓比較器

電位器RW用來設定溫度，調(diào)節(jié)RW即可改變A點的電壓。

溫度較低時，熱敏電阻Rt的電阻很大，B點的電壓高于A點電壓，比較器輸出高電平，晶體管T導通，繼電器KM的觸點吸合，加熱器接通電源進行加熱，溫度升高。7.4

電壓比較器

隨著溫度的上升，Rt的阻值減小，B點的電位降低。當UAB