模电学习笔记34——电压比较器

教材：童诗白、华成英《模拟电子技术基础》（第五版） 高等教育出版社

视频教材：

第7章  波形的发生和信号的转换

7.2  电压比较器

（1）　功能：对输入信号进行鉴幅与比较。

7.2.1. 概述

一、电压比较器的电压传输特性

（1）　电压比较器中，输入信号是模拟信号，输出信号是比较的结果（高电平或低电平）。

（2）　使输出产生跃变的输入电压为阈值电压或转折电压。

（3）电压比较器的电压传输特性三要素

①　高电平UOH和低电平的数值UOL

②　阈值电压UT

③　输入电压变化且经过阈值电压时，输出电压跃变的方向 

三、电压比较器的种类

①　单限比较器：只有一个阈值电压，输入电压增大（或减小）过程中，当通过阈值电压时，输出电压从高电平跃变为低电平（或从低电平跃变为高电平）。

②　滞回比较器：有两个阈值电压，输入电压从小变大过程中使输出电压产生跃变的阈值电压，不等于输入电压从大变小过程中使输出电压产生跃变的阈值电压。

单限比较器和滞回比较器中，当输入电压沿单一方向变化时，输出电压只跃变一次。

③　窗口比较器：有两个阈值电压，输入电压从小变大或从大变小过程中使输出电压产生两次跃变。

二、集成运放的非线性工作区

①　电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈。

②　特点1：净输入电流为零

③　特点2：Up>uN时，uo=+Uom；Up<uN时，uo=-Uom；

7.2.2 单限比较器

一、过零比较器

（1）　过零比较器的电压传输特性三要素数值如图。

（2）   若想改变电压跃变方向，应将同相输入端接输入电压，反相输入端接地。

（3）　为限制集成运放的差模输入电压，保护其输入级，可加二极管限幅电路。R为限流电阻。

（4）　为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。R为限流电阻。

（5）限幅电路的稳压管还可跨接到集成运放的输入端和输出端之间，优点：保护输入端、加速集成运放状态的转换。

（6）电压比较器的分析方法：

①　写出up和uN的表达式，令up=uN，求出的ui即为UT；

②　根据输出端的限幅电路决定输出的高低电平；

③   根据输出电压作用于同相输出端或反相输入端决定输出电压的跃变方向。

二、一般单限比较器

（1）改变参考电压的大小和极性以及电阻R1、R2的阻值，就可以改变阈值电压的大小和极性

（2）若要改变跃变方向，则应将同相输入端和反相输入端的所接电路互换。

7.2.3  滞回比较器

 （1）单限比较器灵敏度高，但抗干扰能力差。

（2）滞回比较器具有滞回特性，因此具有一定的抗干扰能力。

7.2.4 窗口比较器

（1）工作原理如图

1.5. 集成电压比较器