几种电压比较器的说明和比较教学资料文档格式.docx
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见图8.2.1,请注意横、纵坐标标度的不同
(1)
从途中可化称
(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:
单限比较器
迟滞比较器(Schmitt)
双限比较器(窗口比较器)
二.
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
ΔUi>
UR
Uo=+Uom
ΔUi<
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。
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Uoc>
0时,即
当Uoc<
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)
其特点抗干扰能力较强。
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。
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
|UOH|=|UOL|或|UOH|≠|UOL|根据输出是否有箝位电路而定。
二种基型迟滞比较器
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,Ui<
U+,Uo=Uoff=+UZ
(始终稳定)
此时
Δ当Ui从低值↑
若Ui≥U+时,Uo从+UZ↓
-UZ
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,
ΔUi无论从足够低或足够高单调增加或单调减少,Uo仅翻转一次,即过了阀值后就维持在一种稳态。
因为当过阀值电压后,Uo从低变为高或从高变为低了,正反馈到Ur(Uth)端,使该阀值电压变高或变低了。
只要门限宽度ΔUT=UTH-UTL
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。
同相迟滞比较器
见图
8.2.6
注×
×
:
Ui
和Ur的位置应该互换一下
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
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,Uth=Ui=Ur(R1+R2)/R1–R2Uo/R1,(Uo=+-Uz)
四.
双限比较器
(窗口比较器)
其特点是Ui单调升或单调降,Uo均有两次突变,与单限比较器和迟滞比较器有区别,因此它可以判别Ui是否在两个电平之间。
它实际上由二个单限开环比较器组成,D1,D2作用为隔断,Uo1,Uo2连接通路,避免Uo1,Uo2极性相反时,互为对方提供低阻通路而造成运放损坏。
URL(<
URH)
URH(>
URL)
ΔURL<
Ui<
URH
Δ采用上面窗口比较器可以区分三极管β是否在需要范围内,比如记为合格范围为
50<
β100,其它β<
50或β>
100均要取出,则可用发光二极管亮表示一种越限极警,不亮记为可通过即β合格。
Δ改接一下上述输入输出回路即方便可得
分析上面的等效三极管电路,e端接15v,b端通过下拉电阻接地,从而b端电压为(15-0.7)v,c端同样接下拉电阻接地,只要c端的Ui电压比b端电压低,就能保证集电结的反偏
要区分β=50,100
找出时应得URL及URH
对应图
8.2.7(b)
传输特性可画出β与Uo的关系
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