电压比较电路
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电压比较器电路。
电压比较器是比较两个电压和开关输出或高或低的状态,取决于电压较高的电路。
一个基于运放电压比较器上显示。
图1显示了一个电压比较器的反相模式图显示了在非反相模式下的电压比较。
电压比较器非反相比较在非反相比较器的参考电压施加到反相输入电压进行比较适用于非反相输入。
每当进行比较的电压(Vin)以上的参考电压进入运放的输出摆幅积极饱和度(V+),和副反之亦然。
实际上发生了什么是VIN和Vref(VIN-VREF)之间的差异,将是一个积极的价值和由运放放大到无穷大。
由于没有反馈电阻Rf,运放是在开环模式,所以电压增益(AV)将接近无穷。
+所以最大的可能值,即输出电压摆幅,V。
请记住公式AV=1+(Rf/R1)。
当VIN低于VREF,反向发生。
反相比较在相比较的情况下,参考电压施加到非反相输入和电压进行比较适用于反相输入。
每当输入电压(Vin)高于VREF,运放的输出摆幅负饱和。
倒在这里,两个电压(VIN-VREF)之间的差异和由运放放大到无穷大。
记住公式AV=-Rf/R1。
在反相模式下的电压增益的计算公式是AV=-Rf/R1.Since没有反馈电阻,增益将接近无穷,输出电压将尽可能即负,V-。
实际电压比较器电路一种实用的非基于UA741运放的反相比较器如下所示。
这里使用R1和R2组成的分压器网络设置参考电压。
该方程是VREF=(五+/(R1+R2)的)×R2的。
代入这个方程电路图值,VREF=6V。
当VIN高于6V,输出摆幅?+12V直流,反之亦然。
从A+/-12V 直流双电源供电电路。
电压比较器的使用741一些其他的运放,你可能会感兴趣的相关电路1求和放大器:总结放大器可以用来找到一个信号给定数量的代数和。
2。
集成使用运放:对于一个集成的电路,输出信号将输入信号的积分。
例如,一个集成的正弦波使余弦波,方波一体化为三角波等。
3。
反相放大器:在一个反相放大器,输出信号将输入信号的倒版,是由某些因素放大。
电压比较器电路图单限比较器电路OH。
图1B为其传输特性。
图3为某仪器中过热检测保护电路。
它用单电源供电,1/4LM339的反相输入端加一个固定的参考电压,它的值取决于R1于R2。
UR=R2/(R1+R2)*UCC。
同相端的电压就等于热敏元件RT的电压降。
当机内温度为设定值以下时,“+”端电压大于“-”端电压,UO 为高电位。
当温度上升为设定值以上时,“-”端电压大于“+”端,比较器反转,UO输出为零电位,使保护电路动作,调节R1的值可以改变门限电压,既设定温度值的大小。
图3迟滞比较器图1不难看出,当输出状态一旦转换后,只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值,输出电压的值就将是稳定的。
但随之而来的是分辨率降低。
因为对迟滞比较器来说,它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。
迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度,这是它的一个优点。
除此之外,由于迟滞比较器加的正反馈很强,远比电路中的寄生耦合强得多,故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。
图2图3为某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分。
电网电压正常时,1/4LM339的U4<2.8V,U5=2.8V,输出开路,过电压保护电路不工作,作为正反馈的射极跟随器BG1是导通的。
当电网电压大于242V时,U4>2.8V,比较器翻转,输出为0V,BG1截止,U5的电压就完全决定于R1与R2的分压值,为2.7V,促使U4更大于U5,这就使翻转后的状态极为稳定,避免了过压点附近由于电网电压很小的波动而引起的不稳定的现象。
由于制造了一定的回差(迟滞),在过电压保护后,电网电压要降到242-5=237V时,U4<U3,电磁炉才又开始工作。
这正是我们所期望的。
图3双限比较器(窗口比较器)R1<UIN<UR2),输出为高电位(UO=UOH)。
当UIN不在门限电位范围之间时,(UIN>UR2或UIN<UR1)输出为低电位(UO=UOL),窗口电压ΔU=UR2-UR1。
十六 电压比较电路一、电压比较器的基本概念:电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路,是组成非正弦波发生电路的基本单元电路,在测量和控制中有着相当广泛的应用。
电压比较器的功能是对两个输入电压的大小进行比较,并根据比较结果输出高、低两个电平。
此外,由于高电平相当于逻辑“1”,低电平相当逻辑“0”,所以比较器可作为摸拟与数字电路之间的接口电路.由于比较器输出只有两个状态,因此,用作比较器的运放将工作在开环或正反馈的非线性状态。
电压比较器的电路符号二、电压比较器的基本特性:1. 输出 高电平(U oH )和低电平(U oL )用运放构成的比较器,其输出的高电平U OH 和低电平U OL 可分别接近于正电源电压(U CC )和负电源电压(-U CC )。
2. 鉴别灵敏度理想的电压比较器,在高、低电平转换的门限U T 处具有阶跃的传输特性。
这就要求运放:实际运放的A Ud 不为无穷大。
在U T 附近存在着一个比较的不灵敏区。
在该区域内输出既非U OH ,也非U OL ,故无法对输入电平大小进行判别。
显然,A Ud 越大,则不灵敏区就越小,称比较器的鉴别灵敏度越高。
3.转换速度作为比较器的另一个重要特性就是转换速度,即比较器输出状态发生转换所需要的时间。
ud A =∞u u EEu -u +通常要求转换时间尽可能短,以便实现高速比较。
为此可对比较器施加正反馈,以提高转换速度。
理想集成运放非线性应用时的特点非线性应用的条件:运放开环或施加正反馈。
非线性应用特点:反相电压比较器 电路如图所示, 输入信号U i 加在反相端,参考电压U r 加在同相端。
i < u r , u o =u OH i > u r , u o =u OL当该电路的参考电压为零时,则为反相过零比较器。
0o CC oL o CC oHi i u u u U U u u u U U +--+-+==>≈-=<≈+=同相电压比较器电路如图所示,输入信号U i加在同相端,参考电压U r 加在反相端。
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D 变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。
本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路,并介绍一些常用的电压比较器。
什么是电压比较器简单地说,电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的,这里不介绍),并判断出其中哪一个电压高,如图1所示。
图1(a)是比较器,它有两个输入端:同相输入端(“+”端) 及反相输入端(“-”端),有一个输出端Vout(输出电平信号)。
另外有电源V+及地(这是个单电源比较器),同相端输入电压VA,反相端输入VB。
VA和VB的变化如图1(b)所示。
在时间0~t1时,VA>VB;在t1~t2时,VB>VA;在t2~t3时,VA>VB。
在这种情况下,Vout的输出如图1(c)所示:VA>VB时,Vout输出高电平(饱和输出);VB>VA时,Vout输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把VA输入到反相端,VB输入到同相端,VA及VB 的电压变化仍然如图1(b)所示,则Vout输出如图1(d)所示。
与图1(c)比较,其输出电平倒了一下。
输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。
如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样,它的输出特性如图2(b)所示。
VB>VA 时,Vout输出饱和负电压。
如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较,如图3(a)所示。
此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V(地电平),如图3(b)所示,它一般用作过零检测。
比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的,比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。
由于比较器电路应用较为广泛,所以开发出了专门的比较器集成电路。
电压比较器电路图,电压比较器的应用电压比较器电路图>OH。
图1b为其传输特性。
电压比较器基本原理及设计应用本文主要介绍电压比较器基本概念、工作原理及典型工作电路,并介绍一些常用的电压比较器。
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。
什么是电压比较器简单地说,电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的,这里不介绍),并判断出其中哪一个电压高,如图1所示。
图1(a)是比较器,它有两个输入端:同相输入端(“+”端) 及反相输入端(“-”端),有一个输出端Vout(输出电平信号)。
另外有电源V+及地(这是个单电源比较器),同相端输入电压VA,反相端输入VB。
VA和VB 的变化如图1(b)所示。
在时间0~t1时,VA>VB;在t1~t2时,VB>VA;在t2~t3时,VA>VB。
在这种情况下,Vout的输出如图1(c)所示:VA>VB时,Vout输出高电平(饱和输出);VB>VA 时,Vout输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把VA输入到反相端,VB输入到同相端,VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示,则Vout输出如图1(d)所示。
与图1(c)比较,其输出电平倒了一下。
输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。
如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样,它的输出特性如图2(b)所示。
VB>VA时,Vout输出饱和负电压。
如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较,如图3(a)所示。
此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V(地电平),如图3(b)所示,它一般用作过零检测。
比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的,比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。
电压比较电路电压比较器是一种可变电阻,有许多不同的形状。
我们学过的电压比较器的形状有:圆柱形、长方形、正方形、三角形、锯齿形、“ 1”字形、“ T”字形等。
今天,我们要做一个跟它很相似的电路——电压比较电路。
在电路中,我们将可以把比较器看作开关。
要想使这个电路工作,我们必须使用开关才行。
比较器应该是有四个引脚,其中有两个是正极引脚,另外两个是负极引脚。
我们知道,导线具有电阻。
因此我们可以认为导线的电阻就是比较器的电阻。
也就是说,导线的电阻值越大,那么,电路里所需要的电阻值也就越大。
如果将电压比较器接入电路时,会影响电路工作的效率。
这时,我们就需要在电路中串联一个可变电阻,将比较器的电阻进行改变。
这样,我们就能根据所要求的电压值的大小,改变可变电阻的大小。
小红、小刚和小林为了进行实验,他们用了好几节干电池,并且将电压表并联在干电池上,制成了一个简易的电压表。
第二天早晨,他们带着电压表去上学,发现有一节干电池已经没电了,而他们的电压表还指示出几百伏的高压。
他们感到很奇怪,于是就回家找出电压表。
当他们观察电压表时,发现电压表还是坏的。
他们觉得非常奇怪,不明白为什么会这样。
小林和小红带着疑问来找我们问个究竟。
小红说:“老师,你可以帮助我们解决问题吗?”“当然可以!”小林和小红异口同声地说。
小红说:“这是怎么回事呢?”“这是因为你们的电压表连电源都没有接入,当然就显示不出来啦!”小红恍然大悟。
小林说:“老师,我知道电压表坏了是什么原因了。
”“是谁弄坏了电压表呢?”我问道。
小林说:“是小红和小刚。
”我又问:“他们为什么不检查一下电路呢?”“因为他们要赶快交卷子,所以只顾着做试卷了,哪还记得检查电路啊!”小林无奈地说。
“对呀,只顾着写作业了,哪还记得检查电路啊!”小红补充说。
原来,小红、小刚和小林都只顾着做作业,忘记检查电路了,这才造成了干电池用完了,而电压表指示出几百伏的高压。
通过这件事,我懂得了无论做什么事情,都要细心地去检查每一个细节,不然的话,就可能会造成失败。
快来看看电压比较器的电路构成、原理框图及引脚功
能
首先,电压比较器它可用作模拟电路和数字电路的接口,其次还可以用作波形产生和变换电路等。
利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。
电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路,是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。
常用的电压比较器有单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、三态电压比较器等。
电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。
电压比较器的功能:比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平,表示两个输入电压的大小关系):当”+”输入端电压高于”-”输入端时,电压比较器输出为高电平;当”+”输入端电压低于”-”输入端时,电压比较器输出为低电平;可工作在线性工作区和非线性工作区。
工作在线性工作区时特点是虚短,虚断;工作在非线性工作区时特点是跳变,虚断;由于比较器的输出只有低电平和高电平两种状态,所以其中的集成运放常工作在非线性区。
从电路结构上看,运放常处于开环状态,又是为了使比较器输出状态的转换更加快速,以提高响应速度,一般在电路中接入正反馈。
电压比较器的原理框图及其引脚功能
电压比较器内部含输入级、中间放大器和输出级电路,我们需要掌握的是输入端和输出端之间的关系,由此分析电路原理和找到故障检测方法。
如前述,运算放大器开环应用时,即为(不太精确的)电压比较器。
但放大器的比较特性并不理想,专业的设计和专业的性能需要由专业器件来保障,在应用到电压比较器的场所,大多还是采用专用的电压比较器。
其中,集电极开。
十六电压比较电路
一、电压比较器的基本概念:
电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路,是组成非正弦波发生电路的基本单元电路,在测量和控制中有着相当广泛的应用。
电压比较器的功能是对两个输入电压的大小进行比较,并根据比较结果输出高、低两个电平。
此外,由于高电平相当于逻辑“1”,低电平相当逻辑“0”,所以比较器可作为摸拟与数字电路之间的接口电路.
由于比较器输出只有两个状态,因此,用作比较器的运放将工作在开环或正反馈的非线性状态。
电压比较器的电路符号
二、电压比较器的基本特性:
1. 输出高电平(U oH )和低电平(U oL )
用运放构成的比较器,其输出的高电平U OH 和低电平U OL 可分别接近于正电源电压(U CC )和负电源电压(-U CC )。
2. 鉴别灵敏度
理想的电压比较器,在高、低电平转换的门限U T 处具有阶跃的传输特性。
这就要求运放:
实际运放的A Ud 不为无穷大。
在U T 附近存在着一个比较的不灵敏区。
在该区域内输出既非U OH ,也非U OL ,故无法对输入电平大小进行判别。
显然,A Ud 越大,则不灵敏区就越小,称比较器的鉴别灵敏度越高。
3.转换速度
作为比较器的另一个重要特性就是转换速度,即比较器输出状态发生转换所需要的时间。
ud A =∞
u u EE
u -u +
通常要求转换时间尽可能短,以便实现高速比较。
为此可对比较器施加正反馈,以提高转换速度。
理想集成运放非线性应用时的特点
非线性应用的条件:运放开环或施加正反馈。
非线性应用特点:
反相电压比较器电路如图所示,输入信号U i 加在反相端,参考电压U r 加在同相端。
<u r , u o =u OH
> u r , u o =u OL
当该电路的参考电压为零时,则为反相过零比较器。
0o CC oL o CC oH
i i u u u U U u u
u U U +--+-+
==>≈-=<≈+=
同相电压比较器电路如图所示,输入信号U i加在同相端,参考电压U r加在反相端。
i< u r,u o=u ol
u i> u r,u o=u oH
当参考电压为零时,则为同相过零比较器。
其传输特性U O= f ( u i )
简单比较器应用中存在的问题
1. 输出电压转换时间受运放的限制,使高频脉冲的边缘不够陡峭;
2. 抗干扰能力差。
在比较门限处,输出将产生多次跳变。
为了解决以上两个问题,在比较器中引入正反馈,构成所谓“迟滞比较器”。
这种比较器具有很强的抗干扰能力,同时由于正反馈加速了状态转换,从而改善了输出波形的边缘。
迟滞比较器又称施密特触发器,滞回比较器。
这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时,它有两个阈值,且不相等,其传输特性具有“滞回”曲线的形状。
滞回比较器也有反相输入和同相输入两种方式。
UR是某一固定电压,改变UR值能改变阈值及回差大小。
以图2.1(a)所示的反相滞回比较器为例,计算阈值并画出传输特性
图2.1 滞回比较器及其传输特性:
(a)反相输入;(b)同相输入
1.正向过程
正向过程的阈值为
形成电压传输特性的abcd段
2,负向过程
负向过程的阈值为
形成电压传输特性上defa段。
由于它与磁滞回线形状相似,故称之为滞回电压比较器。
利用求阈值的临界条件和叠加原理方法,不难计算出图2.1(b)所示的同相滞回比较器的两个阈值
两个阈值的差值ΔUTH=UTH1–UTH2称为回差。
由上分析可知,改变R2值可改变回差大小,调整UR可改变UTH1和UTH2,但不影响回差大小。
即滞回比较器的传输特性将平行右移或左移,滞回曲线宽度不变。
图2.2 比较器的波形变换
(a)输入波形;(b)输出波形
例如,滞回比较器的传输特性和输入电压的波形如图2.3(a)、(b)所示。
根据传输特性和两个阈值(UTH1=2V, UTH2=–2V),可画出输出电压uo的波形,如图2.3(c)所示。
从图(c)可见,ui在UTH1与UTH2之间变化,不会引起uo的跳变。
但回差也导致了输出电压的滞后现象,使电平鉴别产生误差。
三、比较器的应用
3.1.窗口比较器
窗口比较器的电路如图3.1所示。
电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成。
设R 1 =R 2,则有:
图3.1窗口比较器
窗口比较器的电压传输特性如下图3.2所示.
当v I>V H 时,v O1为高电平,D3导通;v O2为低电平, D4截止,v O= v O1。
当v I<V L 时,v O2为高电平,D4导通;v O1为低电平,D3截止,v O= v O2。
当V H>v I> V L 时,v O1为低电平,v O2为低电平,D3、D4截止,v O 为低电平。
图3.2窗口比较器的电压传输特性
3.2比较器主要用来对输入波形进行整形,可以将不规则的输入波形整形为方波输出,其原理图如图3.3所示
D
L H D CC 212D CC L 2=)
2(2
1
)2(=
V V V V V R R R V V V +-=+
-
(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波
图3.3比较器原理图
非正弦波发生电路 1.方波发生电路
方波发生电路是由滞回比较电路和RC 定时电路构成的,电路如图3.4所示。
图3.4方波发生电路
电源刚接通时, 设 电容C 充电,升高。
参阅图3.5:
图3.5方波发生电路输出波形
2
1Z 2P Z O C ,,0R R V R V V v v +=
+==所以C
v
当时,,
所以电容C 放电,下降。
当,时,返回初态。
方波周期T用过渡过程公式可以方便 地求出
2.三角波发生电路
三角波发生器的电路如图3.6所示。
它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。
图3.6三角波发生器电路
(1)当v O1=+V Z 时,则电容C 充电, 同时v O 按线性逐渐下降,当使A1的V P 略低于V N 时,v O1从+V Z 跳变为-V Z 。
波形图参阅图3.7
图3.7三角波发生器电路输出波形
P N C V V v ≥=Z O V v -=2
1Z
2P R R V R V +-
=C v P N C V V v ≤=Z O V v +=)21ln(21
2
f R R C R T +
=
(2)在v O1=-V Z 后,电容C 开始放电,v O 按线性上升,当使A1的V P 略大于零时,v O1从-V Z 跳变为+ V Z ,如此周而复始,产生振荡。
v O 的上升时间和下降时间相等,斜率绝对值也相等,故v O 为三角波。
(3)输出峰值
(4)振荡周期:
3 . 锯齿波发生电路
锯齿波发生器的电路如图3.8所示。
显然,为了获得锯齿波,应改变积分器的充放电时间常数。
图中的二极管D 和R '将使充电时间常数减为(R ∥R')C ,而放电时间常数仍为RC 。
锯齿波电路的输出波形图如图3.9所示。
图3.8锯齿波电路
锯齿波周期可以根据时间常数和锯齿波的幅值求得。
锯齿波的幅值为:v o1m =|V z|= v om R 2/R 1v om = |V z| R 1/R 2于是有
Z 2
1
m o V R R V =
Z 2
1
m o V R R V -
=m o 2
/0
4
Z
21V dt R V C
T =⎰
2
14Z m o 444R C
R R V V C
R T ==RC R R T V R R T RC V 2
1
2z 2
12z 22==C R R R R T )'//(22
1
1=
图3.9锯齿波电路输出波形。