3.6 电压比较器在线视频

下面讲第三章第六节

电压比较器

什么时候会要用电压比较器呢

当我们需要比较两个电压值的大小的时候

就需要用电压比较器

电压比较器

它的输出是高电平或者低电平

于是就可以把电压器看作是

将模拟信号转换成

一个一位的数字信号的这样一种电路了

电压比较器可以用集成运放开环

或者是引入正反馈来实现

当然也可以用集成的电压比较器

在实际应用中可以选择集成电压比较器

它应用起来比较方便

那下面我们看

为什么它应用起来会比较方便

首先集成电压比较器

它的响应速度比较快

而一般的集成运放组成的电压比较器

响应速度会慢一些

所以在需要稍微快速响应的地方

就需要用集成电压比较器

另外集成电压比较器还有一个很好的特点

就是它可以直接驱动数字电路

而运放组成的电压比较器输出端

可能要接限幅电路

才能够去驱动数字电路

另外集成电压比较器

它对它的电压放大倍数

也就是开环增益要求比较低

因为它是实现比较

而不是电压放大

那这样的话在设计集成电压比较器的时候

就可以简单一些

那么它的设计的成本会相对比较低

接下来我们看一下集成电压比较器

它的输出级的结构

那么它的输出级的结构

也就决定了它的输出数字信号的类型

和它的驱动的能力

根据它的输出级的形式可以分为三种

第一种叫推拉式输出型

这种形式的电压比较器

它的输出是两个相同的管子

比如说相同的两个晶体管或者是场效应管

第二种是互补输出型

互补输出型的集成电压比较器

它的输出端是两个互补的不同的管子

比如说一个是NPN晶体管

一个是PNP晶体管

第三种是集电极或漏极开路输出型

那这时候它的输出端只有一个管子

如果是晶体管

那么它的集电极是开路的

没有接到电路里头去

如果是场效应管

那么它的漏极是开路的

那下面我们来看一些例子

首先看一个TL712

它的输出端是推拉式的输出型

我们可以看到

它是采用了两个同类型的NPN的晶体管

第二种是TLC3702

它的输出端是互补输出型的

是采用CMOS管

也就是一个PMOS管和一个NMOS管

第三种是集电极开路输出的

这个是LM393

那么我们可以看到它的输出端

有一个晶体管

它的集电极是开路输出的

没有接到电路里头去

那下面我们就来看一些例子

电压比较器提供的厂商主要有两个

一个是AD公司

一个是TI公司

那么它们的集成电压比较器

都有很多可选择的

我们举一些例子

比如说AD公司

它就有高速高精度型的集成电压比较器

AD790

它的延迟时间是45纳秒

然后它的失调电压是250微伏

所以速度高

然后精度也高

另外它还有一种高速型的

比如说ADCP566

那么它的延迟时间更短是250皮秒

但是相对的失调电压会大一些

是1毫伏

TI公司也有类似的产品

比如说它的高速高精度型的TL3016

它的延迟时间是7.6纳秒

然后失调电压是0.5毫伏

另外它也有不同输出结构的

这个集成电压比较器

在这就不再一一念了

那么下面我们就讲一个应用的例子

以单电源集电极开路输出的

集成电压比较器LMV393为例

来设计三种不同的电压比较器

第一种就是简单的单限电压比较器

集成电压比较器开路的时候

就可以组成单限电压比较器

那么它的输入信号vi

从它的一个输入端进去

另外一个端要接参考电压

它的参考电压可以通过它的电源正5伏

和两个电阻来分压产生

它的输出端因为是开路的

所以要通过一个上拉电阻R1

接到直流电源正5伏上面

那它的电压比较器的传输特性

我们来看一下

从传输特性我们可以看出来

它输出的高低电平

分别是正5伏和接近于0伏

然后它的被比较的电压的大小

也就是它的阈值是约等于2.5伏

于是它就把模拟的输入电压

变成了一个数字电压

再来看它组成的滞回比较器

滞回比较器需要引一个正反馈

那么这时候它通过电阻R1和R2

将输出电压引回到它的同相端

来形成一个正反馈

同样它的输出端也需要通过上拉电阻R3

接到它的电源正5伏上面

那么这个电压比较器

它的传输特性是这个样子

滞回比较器它有两个阈值

一个是0伏 一个是2.5伏

那么这时候电压比较器

它通过输入电压变化的时候

在通过阈值的时候也会发生翻转

但是它并不是通过两个阈值都会翻转

而是要根据具体的情况来动作

例如如果是输入电压从小往大变化

那么这时候

它只经过这个右边的这个阈值才翻转

而当输入电压从大往小变化的时候

它只经过左边的这个阈值才翻转

所以虽然有两个阈值

但是它并不是说一经过阈值

它就翻转

而是要看情况

那这样的话这个电压比较器

它可以将一个输入信号的波形进行整形

或者是把它变换为一个矩形波

我们来看一下

当输入信号是正弦波的时候

那么正弦波在幅值下降的过程中

在通过左边的这个阈值的时候

它会发生翻转

而在它的幅值在上升的过程中

会通过右边的这个阈值发生翻转

于是就可以把一个交流变化的一个信号

转换为一个矩形波

实现波形的变化或者是整形

接下来再看第三种电压比较器

也就是窗口比较器

那么窗口比较器

实际上是由两个单限比较器组成的

我们看到电路图中有两个集成电压比较器

这两个集成电压比较器都是开环的

分别组成一个单限的电压比较器

输入电压分别从它们的一个端输入

而另外一个端接一个参考电压

这个参考电压实际上也就是阈值电压

因为有两个单限比较器

所以它有两个阈值

输出端通过线与以后

再接一个上拉电阻R1接到正5伏

那这时候它的传输特性是这个样子

这是一个上窗口的一个电压比较器

在它的窗口内输出是高电平

而在窗口的旁边是低电平

对于窗口比较器它也有两个阈值

但是与滞回比较器不同的是

输入电压在变化

经过两个阈值的时候它都会翻转

无论你是从大往小变化

还是从小往大变化

它都会翻转

那我们来看一下

窗口比较器也可以把一个输入的模拟信号

比如说正弦波转换为矩形波

那这时候我们可以看到

在正弦波幅值下降的过程中

遇到两个阈值的时候它都会翻转

在上升的过程中也一样

遇到两个阈值它都翻转

于是它就把正弦波信号转换为矩形波

由于它翻转的频率快一些

所以输出信号的频率也高一些

感谢您的观看