1、模拟电子技术基础 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院 主讲 赵建辉 第八章波形的发生与信号转换 2 电压比较器 8 1正弦波振荡电路8 2电压比较器8 3非正弦波发生电路8 4利用集成运放实现波形转换8 5锁相环及其应用 X 第8章波形发生与转换 本节课内容 8 2电压比较器 重点 工作原理及典型应用难点 1 电压比较与运算放大的区别2 滞回比较电路 3 比较器的典型应用 分析与设计 本节重点难点 问题提出 1 什么是比较器 二值化 2 有何作用 模拟 数字转换 3 比较器与放大的本质区别 4 为何要引入滞回比较 波形转换基础 5 比较电路的分析方法 阈值及阈值点转换关系 6 比较器的典型
2、应用 那些类型 8 2 1概述 比较与放大电路的区别联系 电压比较 实现信号的二值化 非线性 运算放大 实现信号的比例关系 线性 叠加原理 电压比较 对两个 多个 模拟信号进行比较 并输出高 低两种电压作为比较结果 二值化 相当于集成运放工作在非线形区 应用及分析方法均不同 一 电压比较器的电压传输特性 比较器三要素 1 输出电平 UOH和UOL 2 阈值电压 UT UThreshHold 3 阈值点输出变化方向 UOH UOL还是UOL UOH 电压比较器 二 集成运放的非线性工作区 引入正反馈 开环工作 比较器 非线性 特点 1 开环或正反馈 2 虚断 不 虚短 3 输入电阻很大 4 输出
3、电阻很小 三 比较器种类 比较器分类 特点及应用 模 数转换 二值化 单限比较 单门限 单跳变 如开关控制滞回比较 双门限 单跳变 抗干扰窗口比较 双门限 双跳变 如 窗口 检测 单限比较 滞回比较 窗口比较 8 2 2单限比较器 一 过零比较器 过零点 输入保护输出限幅 输入保护输出限幅 输出限幅原理 非线性 运放处于线性状态 但外围电路有非线性元件 稳压二极管 R 限流电阻 一般取100 DZ双向稳压管 另一种形式的限幅器 双向稳压管并联于负反馈回路上 当时 当时 双向稳压管不通 断开 运放工作在线性状态 传输特性 二 一般单限比较器 参考电压 输入电压 令 分析方法 1 确定UOH UO
4、L2 确定UT U U 3 确定UO变化方向 考虑 参考电压和输入电压分别接正负输入端接法 例 8 2 1 UZ 6V 已知输入 求输出波形 三角波 占空比为50 的双极性方波 例 8 2 1 UZ 5V R1 R2 5K UREF 2V 已知输入波形 求输出波形 三角波 占空比为20 的双极性方波 8 2 3滞回比较器 滞回比较器 单限比较引入正反馈 阈值点 UT1 UI 0 阈值点 UT2 UI 0 uI从右至左 上跳变 uI从左至右 不跳变 uI从左至右 下跳变 uI从右至左 不跳变 是否跳变决定于变化方向 滞回特性 迟滞比较器抗干扰模型示意 门限偏移的滞回比较器 例 R1 10k R2
5、 20k UOM 12V UREF 9V 输入ui为如图所示的波形时 画出输出uo的波形 根据传输特性画输出波形图 例8 2 3 设计一个电压比较器 传输特性如图所示 解 根据传输特性 输入作用于同相端 无偏移门限 电路如图所示 8 2 4窗口比较器 双限比较器 工作原理 1 D1 D2的作用 或 2 窗口方式选择 3 DZ限幅作用 问题 如果要求传输特性反相 如何解决 为何一般运放 比较器没有 线与 功能 8 2 5集成电压比较器 内容电压比较器集成运放 开环增益 失调电压 共模抑制 响应速度 传输延迟 小大小快小 大小大慢大 追求目的不同 不可混用 常用芯片 LM119 319 电压比较器总结 1 比较器 运放 工作在非线性区域 快速通过线性区通过开环 正反馈实现 2 通过电压传输特性描述 而非放大倍数Au 3 电压传输特性的三要素 输出电平UOH UOL阈值电压 门限电压 UT阈值点处的跳变方向 过零附近经过放大区 作业 P 4658 15 8 18
