当前课程知识点：模拟电子技术基础(应用部分) > 第四周 > 8.10 电压比较器概述 > 电压比较器概述
集成运放
引入负反馈之后
可以构成两种基本的应用电路
一种就是运算电路
还有一种叫做有源滤波器
那么如果集成运放
是处在开环的状态
或者仅仅引入正反馈
那它将构成一种典型的电路
叫做电压比较器
下面我们首先讲述一下
电压比较器的概述
电压比较器它的功能是什么呢
顾名思义就是比较电压的大小
那么输入信号是一个模拟信号
输出信号表示它比较的结果
所以它的特点
从输出上看 不是高电平
就是低电平
我们称这样的信号叫做二值信号
这个信号和数字信号很相像
那么在数字电路里边的信号
就是一种不是高电平
就是低电平的信号
那当然输入电压
要和一个电压去比较
那这个比较的那个基准的电压
我们就称它为阈值电压
使得输出电压从高电平
跃变成低电平
或者从低电平跃变为高电平的
输入电压
就称为阈值电压
电压比较器特别广泛的应用在
报警电路里边
实际上报警电路
也是应用非常广泛的
几乎在各行各业中
都要有一些应用
包括我们家庭的一些电器里边
也有报警电路
电压比较器的描述方法
是用电压传输特性来描述的
电压传输特性指的就是
输出电压uO
和输入电压uI
它们之间的函数关系
即然输出是一个二值信号
而输入是一个模拟信号
所以用电压传输特性来描述它
最为形象
那么电压传输特性呢
一共有三个要素
一个就是输出的高低电平
到底有多少
再有一个就是阈值电压是多少
还有一个很重要的问题
就是输入电压过阈值电压的时候
输出电压到底是从高电平
跃变成低电平
还是从低电平跃变成为高电平
我们下面看看几种常用的
电压比较器
一种叫做单限比较器
某一个电压比较器
单限电压比较器
它的电压传输特性就是这种样子的
那就是输入信号
从小逐渐升高
升高到一定程度
就会使得输出从低电平
一下跃变成为高电平
比如说温度报警
假如说我们定为200度就要报警
那就是说在这个没跃变之前
温度所转化成的电信号表述
没有超过温度的极限值
而一旦当它超过200度的时候
它就跃变成了高电平
然后用这个高电平去驱动
比如说报警灯 铃声 等等等等
这样的电路
就是只有一个阈值电压
我们称为它叫单限比较器
单限比较器在报警的时候很灵敏
所以假如在这个阈值电压附近
有干扰信号
加在了输入信号上
这个电压比较器的输出
可能就会来回的从低电平
变化为高电平
又从高电平变化为低电平
在生活里面
其实我们有一个体会
有时候需要有一定的惯性
比如说我们在浴室里面
调整两个水龙头
一个是冷水龙头
一个是出热水的龙头
当我们调节的时候
假如你感觉到水的温度太低
于是你就加热水
当你感觉到这热水合适的时候
你会发现一个现象
这个水的温度
在继续往上升高
所以你又要调凉水
因此我们在调节的时候
需要有一个预知
要知道它是有这样的一个惯性的
那样在报警电路里边
就有一种电路叫做
滞回比较器
滞回比较器它的传输特性是这样的
这是某一个滞回比较器的
电压传输特性
我们看它的特点是什么呢
就是它从比较低的电压
逐渐增大
这是指的输入电压
增大到一定程度的时候
就会使得输出电压
从高电平跃变成为低电平
而当从比较高的输入电压
逐渐降低的时候
我们看它到这个阈值电压的时候
它并不产生跃变
而是继续减小
减小到另外一个阈值电压的时候
输出电压才从低电平
跃变成为高电平
也就是说从信号变化方向不同
使得输出产生跃变的阈值电压
是不同的
我们称这两个阈值电压的
差值的绝对值
叫做回差电压
那么它有什么好处呢
也就是说当输入电压
假如在这两个阈值电压之间的时候
它已经是一个高电平了
那么输入电压有一定的变化的时候
输出并不产生跃变
我们叫这时候它有一定的
抗干扰能力
那么显然抗干扰的能力
和灵敏度之间
就是一个矛盾了
单限的比较器
它很灵敏
只要在UT附近输出就要产生变化
而滞回比较器在这个滞回环里
输出的电平是不变的
那既然输出的电平是不变的
有了抗干扰的能力
那么也就使得它灵敏度不够
因而回差电压到底定多少
那要看我们需要它有多大的
抗干扰能力
要看这个电路
它的工作的环境
和我们的需求
还有一种电压比较器
我们叫它窗口比较器
它指的是这样的应用
比如说 在制药厂里面 发酵罐
它要控制这个发酵罐里边的温度
既不能太低又不能太高
比如说要控制在180度
到200度这样的区间里
低于180度 它要报警
需要调节这个系统
高于200度 它也要报警
也需要调整这个系统
那这个时候我们所需要的就是
这种窗口比较器了
这是某一个窗口比较器的
电压传输特性
从这里我们可以看到
当uI小于UT1 大于
UT2的时候
它的输出都是高电平
也就是说需要报警的
而只有在UT1和UT2之
间
电路工作正常
对一个发酵罐来讲
控制在这样的一个温度范围里边
它制出来的药品可能就是
优质率最高
成品率最高
那么我们比较窗口比较器
和单限比较器
和滞回比较器
它们之间的差别就在于
虽然滞回比较器有一个滞回环
但是如果输入信号是单调
变化的时候
输出电压只跃变一次
单限比较器也是这样的
所以单限比较器
和滞回比较器共同的特点
是信号单调变化
输出电压只跃变一次
而窗口比较器
它的特点就是输入电压
单调变化的时候
输出电压是跃变两次的
在电压比较器里边
集成运放是工作在非线性区的
这时候在大多数的集成运放
都是工作在开环的
或者是仅仅引了正反馈的
这样的情况下
也就是这两种情况
就是这不引任何反馈
然后这个地方呢
是引正反馈
从输出端引回到同相输入端
这要说明的是反馈通路
应该是一个无源的回路
通常就是一个电阻的回路
那么这时候集成运放
尤其对于理想运放来讲
它的传输特性就是这样的
也就是说在这里
它的输出只可能有两种的情况
一种就是uP > uN
它输出的就是正的UOM
而uP < uN的时候
它输出的就是负的UOM
由于集成运放输入电阻无穷大
所以它的净输入电流为0
这样我们就可以跟
引入负反馈时候的情况相比了
引入负反馈的时候
既有虚断又有虚短
而在这我们要注意
它只有虚断没有虚短
这样的一个特点
这一部分的教学基本要求
会看
就是会判别电路
判别这个电路是否是电压比较器
是哪种电压比较器
是否有电压比较器
从我们前面的分析
大家就可以看到
如果一个集成运放
没有人反馈或者仅仅引的正反馈
它一定是电压比较器
然后它是哪种呢
在我们后面的分析里边
大家会逐步的清楚
怎么去定性的分析电压比较器
然后会通过电压传输特性
判别它属于哪种电压比较器
其实刚才我们所做的
就是从它的电压传输特性上
来看它的特点
从而决定它是每一种电压比较器
会算
就是会求解电路的电压传输特性
就是我们刚才所讲的三个要素
会选
就是根据需求选择合适的电压比较器
以及这个电压比较器里面
电路的参数
-7.1模拟电子技术基础（应用部分）概述
-7.2 由集成运放组成的运算电路概述
-7.3 反相输入比例运算电路
-7.4 同相输入比例运算电路
-7.5 反相求和运算电路
--反相求和运算电路
-7.6 同相求和运算电路
--同相求和运算电路
-实验一：单端输入双端输出电路
-7.7 加减运算电路
--加减运算电路
-7.8 关于比例及加减运算电路的讨论
-7.9 积分运算电路
--积分运算电路
-7.10 微分运算电路
--微分运算电路
-第一周作业
--第一周作业题
-EDA1 解一元多次方程
--解一元多次方程
-7.11 对数运算电路和指数运算电路
-7.12 模拟乘法器简介
--模拟乘法器简介
-7.13 模拟乘法器在运算电路中的应用
-实验二 正弦波电压倍频电路
-7.14 关于运算电路的讨论
-7.15 有源滤波器概述
--有源滤波器概述
-7.16 一阶低通滤波器
--一阶低通滤波器
-7.17 二阶低通滤波器
--二阶低通滤波器
-7.18 其它滤波器
--其它滤波器
-实验三 滤波电路的应用
--滤波电路的应用
-第二周作业
--第二周作业题
-8.1 正弦波振荡的条件
--正弦波振荡的条件
-8.2 正弦波振荡的组成及分类
-EDA2 正弦波振荡电路的起振和稳幅过程
-8.3 RC串并联选频网
--RC串并联选频网
-8.4 RC桥式正弦波振荡电路
-8.5 RC正弦波振荡电路的讨论
-实验四 正弦波振荡电路的测试
-8.6 变压器反馈式正弦波振荡电路
-8.7 电感反馈和电容反馈式正弦波振荡电路
-8.8 LC正弦波振荡电路的讨论
-第三周作业
--第三周作业题
-8.9 石英晶体正弦波振荡电路
-8.10 电压比较器概述
--电压比较器概述
-8.11 过零比较器
--过零比较器
-8.12 一般单限比较器
--一般单限比较器
-8.13 滞回比较器
--滞回比较器
-8.14 窗口比较器与集成比较器
-8.15 关于电压比较器的讨论
-8.16 常见非正弦波和矩形波发生电路的组成
-第四周作业题
-8.17 矩形波发生电路
--矩形波发生电路
-8.18 三角波-方波发生电路
-8.19 锯齿波发生电路和压控振荡电路
-EDA3 三角波发生电路->锯齿波发生电路->压控振荡电路的结构变化
-实验五 非正弦波发生电路的测试
-8.20 波形变换电路
--波形变换电路
-EDA4 波形变换电路的设计与实现
-8.21 信号转换电路
--信号转换电路
-8.22 关于信号转换电路的讨论
-9.1 概述
--概述
-9.2 变压器耦合功率放大电路
-第五周作业
--第五周作业题
-实验六 压控振荡电路的参数选择与调试
-9.3 OTL电路
--OTL电路
-9.4 OCL电路和BTL电路
-9.5 OCL电路最大输出功率及效率的估算
-9.6 OCL电路中晶体管的选择
-实验七 功放管及其散热器展示
-9.7 功率放大电路的讨论一（读图练习）
-9.8 功率放大电路的讨论二（电路的识别和故障分析）
-10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
-10.2 单相半波整流电路
--单相半波整流电路
-第六周作业
--第六周作业题
-EDA5 数字式仪表的设计与仿真
--数字式仪表的设计
-10.3 单相桥式整流电路
--单相桥式整流电路
-10.4 电容滤波电路
--电容滤波电路
-10.5 其它滤波电路
--其他滤波电路
-10.6 稳压电路的性能指标及稳压二极管
-10.7 稳压管稳压电路的工作原理和主要性能指标
-10.8 稳压管稳压电路的设计
-实验八 稳压管稳压电路的设计及实现
-10.9 串联型稳压电路的组成
-10.10 串联型稳压电路中调整管的选择
-第七周作业
--第七周作业题
-10.11 关于串联型稳压电路的讨论
-10.12 集成三端稳压器及其基本用法
-10.13 基准电压源三端稳压器及其基本用法
-实验九 稳压电源性能指标的测试
-10.14 关于线性稳压电源的讨论
-10.15 开关型稳压电路的特点和基本原理
-10.16 串联开关型稳压电路
-10.17 并联开关型稳压电路
-第八周作业
--第八周作业题
-调查问卷
-期末考试
