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电压比较器(过零比较器)

电压比较器(过零比较器)
电压比较器(过零比较器)

常见电压比较器分析比较

常见电压比较器分析比较 电压比较器通常由集成运放构成,与普通运放电路不同的是,比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号,运放就会进入非线性区,属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时,虚断路原则仍成立,虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。 一、零电平比较器(过零比较器) 电压比较器是将一个模拟输入信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较和鉴别的电路。 参考电压为零的比较器称为零电平比较器。按输入方式的不同可分为反相输入和同相输入两种零电位比较器,如图1(a)、(b)所示 图1 过零比较器 (a)反相输入;(b)同相输入 通常用阈值电压和传输特性来描述比较器的工作特性。 阈值电压(又称门槛电平)是使比较器输出电压发生跳变时的输入电压值,简称为阈值,用符号UTH表示。

估算阈值主要应抓住输入信号使输出电压发生跳变时的临界条件。这个临界条件是集成运放两个输入端的电位相等(两个输入端的电流也视为零),即U+=U–。对于图1(a)电路,U–=Ui, U+=0, UTH=0。 传输特性是比较器的输出电压uo与输入电压ui在平面直角坐标上的关系。 画传输特性的一般步骤是:先求阈值,再根据电压比较器的具体电路,分析在输入电压由最低变到最高(正向过程)和输入电压由最高到最低(负向过程)两种情况下,输出电压的变化规律,然后画出传输特性。 二、任意电平比较器(俘零比较器) 将零电平比较器中的接地端改接为一个参考电压UR(设为直流电压),由于UR的大小和极性均可调整,电路成为任意电平比较器或称俘零比较器。

图2 任意电平比较器及传输特性 (a)任意电平比较器;(b)传输特性 图3 电平检测比较器信传输特性 (a)电平检测比较器;(b)传输特性 电平电压比较器结构简单,灵敏度高,但它的抗干扰能力差。也就是说,如果输入信号因干扰在阈值附近变化时,输出电压将在高、低两个电平之间反复地跳变,可能使输出状态产生误动作。为了提高电压比较器的抗干扰能力,下面介绍有两个不同阈值的滞回电压比较器。 三、滞回电压比较器 滞回比较器又称施密特触发器,迟滞比较器。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。

电压比较器实验报告

85 专业:电气工程卓越 人才 姓名:卢倚平 学号: ________ 验 … 一 二、实验内容 五、思考题及实验心得 一、实验目的 了解电压比较器与运算放大器的性能区别: 二、实验数据记录、处理与分析 ①【过零电压比较器电路】 过零电压比较器是电压比较电路的基本结构,它可将交流信号转化为同频率 的双极性矩形波。常用于测量正弦波的频率相位等。当输入电压in< 输出out = 0L ;反之,当输入电压in N out 时,输出out = OH 。 实验仿真: 课程名称: 电路打电r 技术实於 指导老师: 周箭 成绩: 实验名称: 电压比较器及其应用 实验类型: 电子电路实验同组 学生姓名: 邓江毅 三、主要仪器设备 四、实验数据记录、处理与分析 一、实验目的 2. 举握电压比较器的结构及特点; 3. 掌握电压比较器电圧传输特性的测试方法: 4. 学习比较器在电路设计中的应用。

不疲器?5(£C1I JS J 时同270.001ms 270.001 ms 0.000s JIf 「反向—] 通道 上 ?4.998 V -4.998 V 0.000 V 通道丿 -17.847V -17.847 V 0.000 V H as 12^1 时基_ 标度:10 msX)iv X轴位移(格):0 通ilA 刻度: 20 VQ2 Y轴位移 (格):0 通ilB ____ 刻度:5 VQiv Y轴位移 (榆:0 L保Q外触发 触发 边沿:SB 0回国] 水 平:0 ~ 实测实验记录: 由于时间不足,没有做过零比较器的相关实测 ②【基本单门限比较器电路】 单门限比较器的输入信号Vin接比较器的同相输入端,反相输入端接参考电 压Vref (门限电平)。当输入电压Vin>Vref 输出为高电平VOH:当输入电压Vin

电压比较器LM393学习资料

电压比较器L M3 93

电压比较器LM393 【教材分析】 “电压比较器”这部分内容是上海市劳动技术教材(科教版)高二年级第二章控制技术里面电子控制系统部分的内容。理解掌握电压比较器电路的工作原理对于后续“光电自动循迹小车”控制原理部分的学习非常重要。 LM393数字电路作为一个新的知识点,如果结合“光电自动循迹小车”电路图讲解,由于还涉及到输入输出部分的分析,很多学生理解起来有困难。只有将电压比较器在电路中的功能及应用讲清讲透彻,在这个基础条件上再让学生学习制作“光电自动循迹小车”能起到事半功倍的效果。 本节课从电压比较器接法分析和实验验证入手,一步步引导学生深入探讨,然后结合生活实例让学生动手设计制作“光控照明电路”,在实践中加深 学生对于电压比较器的理解掌握。 【学情分析】 由于高二已进行文理分班,考虑到本班级是文科班,在课堂教学内容安排 上我尽量降低难度,在理论知识讲解上要透彻,在实践操作指导上要细致,能让大多数学生都能体验技术设计的过程,感受技术活动的乐趣。 在前阶段的学习中学生已经认识了基本的电子元器件如电阻、发光二极 管、传感器等,用电子实验板搭建过几个简单电路,也了解了一些数字集成电路的知识。通过生活实例讲解电压比较器作用后,让学生通过实验板搭建实验验证,在此过程中学生既能理解电压比较器功能,又能了解LM393的电路接 法。在此基础上结合生活实际启发学生设计制作“光控照明电路”,引导学生拓宽思路,开拓视野,有助于培养学生分析问题解决问题的能力,有助于学生

综合设计能力的提高。 【教学目标】 1、知识与技能 (1)初步学会识读集成电路LM393的内部结构和引脚图。 (2)理解电压比较器在电路中的作用和接入电路的方法。 (3)学会用集成电路LM393设计制作简单的电子作品。 2、过程与方法 (1)共同探讨电压比较器接入电路的方法,选择合适电子元器件在电子实验板上搭建验证电路,探究电压比较器电路的工作原理。 (2)联系生活实际,通过分析、设计、制作、调试“光控照明电路”,进一步了解电压比较器在实际电路中的作用,提高分析问题、解决问题的能力。 3、情感态度与价值观 (1)通过电压比较器电路分析、在电子实验板上组装与实验调试,达到“理论一实践一理论”相结合,激发学习兴趣,增强创新意识,合作意识。 (2)通过“光控照明电路”的设计和制作,感悟数字技术对改善生活的作用,激发学习科学技术、应用科学技术的热情。 【教学重点与难点】 1、重点:电压比较器电路的工作原理 2、难点:电压比较器接入电路的方法 【教学器材】 教具:多媒体课件、多媒体实物投影

电压比较器原理介绍

一、电压比较器原理 电压比较器是集成运放非线性应用电路,常用于各种电子设备中,那么什么是电压比较器呢? 它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较,在二者幅度相等的附近,输出电压将产生跃变,相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。 图1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,加在运放的同相的输入端,输入电压ui加在反相的输入端。 图1电压比较器原理图(a)及传输特性(b) (a)电路图 (b)传输特性当ui<U R时,运放输出高电平,稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压U Z,即 u O=U Z 当ui>U R时,运放输出低电平,DZ正向导通,输出电压等于稳压管的正向压降U D,即 uo=-U D 因此,以U R为界,当输入电压ui变化时,输出端反映出两种状态,高电位和低电位。 表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线,称为传输特性。图1(b)为(a)图比较器的传输特性。 常用的电压比较器有过零电压比较器、具有滞回特性的过零比较器、滞回电压比较器,窗口(双限)电压比较器。 二、集成电压比较器简介 作用:可将模拟信号转换成二值信号,即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。应用:作为模拟电路和数字电路的接口电路。 特点:比集成运放的开环增益低,失调电压大,共模抑制比小;但其响应速度快,传输延迟时间短,而且不需外加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS和ECL等集成数字电路;有些芯片带负载能力很强,还可直接驱动继电器和指示灯(例如LM311)。 三、电压比较器的应用 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。 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V A,反相端输入V B。V A和V B的变化如图1(b)所示。

电压比较器工作原理及应用实例

电压比较器工作原理及应用实例 时间:2011-11-24来源:作者:方佩敏 来源:https://www.wendangku.net/doc/2212548790.html, 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。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。 图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路,输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端,VB通过输入电阻R1接在反相端,RF为反馈电阻,若不考虑输入失调电压,则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为: Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2,R3=RF,则 Vout=RF/R1(VA-VB),RF/R1为放大器的增益。当R1=R2=0(相当于R1、R2短路),R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时,Vout=∞。增益成为无穷大,其电路图就形成图4(b)的样子,差分放大器处于开环状态,它就是比较器电路。实际上,运放处于开环状态时,其增益并非无穷大,而Vout输出是饱和电压,它小于正负电源电压,也不可能是无穷大。

电压比较器原理分析(学年论文)

电压比较器原理分析 目录 第一章绪论 (2) 第二章电压比较器原理图 (2) 第三章电压比较器工作原理及应用 (3) 3.1 什么是电压比较器 (3) 3.2 电压比较器的工作原理 (5) 3.3 比较器与运放的差别 (5) 第四章比较器典型应用电路分析 (6) 4.1 散热风扇自动控制电路 (6) 4.2窗口比较器 (9) 参考文献 (11)

第一章绪论 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。本文主要讲述各种电压比较器及其对应的应用电路,讲述各种电压比较器的特点及其电压传输特性,同时阐述电压比较器的组成特点和分析方法。 电压比较器是集成运放非线性应用电路,他常用于各种电子设备中,那么什么是电压比较器呢?下面我给大家介绍一下,它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较,在二者幅度相等的附近,输出电压将产生跃变,相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。 图1 图1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,加在运放的同相的输入端,输入电压UI加在反相的输入端。 第二章电压比较器原理图 电压比较器可将模拟信号转换成二值信号,即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。因此,可用电压比较器作为模拟电路和数字电路的接口电路。集成电压比较器虽然比集成运放的开环增益低,失调电压大,共模抑制比小,但其响应速度快,传输延迟时间短,而且一般不需要加限幅电路就可以直接驱动TTL、CMOS和ECL等集成数字电路;有些芯片带负载能力强,还可以直接驱动继电器和指示灯。 按一个器件上所含有电压比较器的个数,可分为单、双和四电压比较器;按功能,可分为通用性高速型低功耗型低电压型和高精度型电压比较器;按输出方式,可分为普通集电极(或漏极)开路输出或互补输出三种情况。集电极(或漏极)开路输出电压必须在输出端接一个电阻至电源,若一个为高电平,则另一个必为低电平。 此外,还有的集成电压比较器带有选通断,用来控制电路是处于工作状态,还是处于禁止状态。所谓工作状态,是指点乱编电压传输特性工作;所谓禁止状态,是指电路不按电压传输特性工作,从输出端看进去相当于开路,即处于高阻状态。 下面是对具体电压比较器的功能电路分析:(A)电路图1传输特性当UI<UR时,运放输出高电平,稳压管DZ反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压UZ,即UO=UZ

电压比较器教程文件

电压比较器

实验十集成运放基本应用之三——电压比较电路 姓名:班级:学号:实验时间: 一、实验目的 1、掌握比较器的电路构成及特点 2、学会测试比较器的方法 二、实验原理 1、图1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,输入电压Ui加在反相输入端。图1(b)为(a)图比较器的传输特性。 (a) 图1 电压比较器 (b) 当UiUR时,运放输出低电平,Dz正向导通,输出电压等于稳压管的正向压降UD,即:Uo=-UD。 因此,以UR为界,当输入电压Ui变化时,输出端反映两种状态。高电位和低电位。 2、常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器(又称Schmitt触发器)、双限比较器(又称窗口比较器)等。 (1)、图2过零比较器 D1D2为幅稳压管。信号从运放的反相端输入,参考电压为零。当u1>0 时,u0=-(Uz+U D),当u1<0时,u0=+(Uz+U D)

(a) 图2 过零比较器 (b) (2)、图3为滞回比较器。 过零比较器在实际工作时,如果Ui恰好在过零值附近,则由于零点漂移的存在,Uo将不断由一个极限值转换到另一个极限值,这在控制系统中,对执行机构将是很不利的。为此就需要输出特性具有滞回现象。如图3所示: (a) (b) 图3 滞回比较器 从输出端引入一个电阻分压支路到同相输入端,若Uo 改变状态,U∑ 点也随着改变点位,使过零点离开原来位置。当Uo 为正(记作U D )U∑=[ R2/( R2+ R f )]* U D ,则当UD> U∑后,Uo 再度回升到UD,于是出现图(b)中所示的滞回特性。- U∑ 与U∑ 的差别称为回差。改变R2 的数值可以改变回差的大小。 三、实验设备与器件 1、±12V直流电源 2、直流电压表 3、函数信号发生器 4、交流毫伏表 5、双踪示波器 6、运算放大器μA741×2 7、稳压管2CW231×1 8、二极管4148×2 9、电阻器等

LM339电压比较器原理应用

四电压比较器LM339的8个典型应用例子 LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器,该电压比较器的特点是:1)失调电压小,典型值为2mV;2)电源电压范围宽,单电源为2-36V,双电源电压为±1V-±18V;3)对比较信号源的内阻限制较宽;4)共模范围很大,为0~(Ucc-1.5V)Vo;5)差动输入电压范围较大,大到可以等于电源电压;6)输出端电位可灵活方便地选用。 LM339集成块采用C-14型封装,图1为外型及管脚排列图。由于LM339使用灵活,应用广泛,所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器,如IR2339、ANI339、SF339等,它们的参数基本一致,可互换使用。 LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端,用“+”表示,另一个称为反相输入端,用“-”表示。用作比较两个电压时,任意一个输入端加一个固定电压做参考电压(也称为门限电平,它可选择LM339输入共模范围的任何一点),另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时,输出管截止,相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时,输出管饱和,相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态,因此,把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管,在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻(称为上拉电阻,选3-15K)。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时,它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外,各比较器的输出端允许连接在一起使用。 单限比较器电路 图2a给出了一个基本单限比较器。输入信号Uin,即待比较电压,它加到同相输入端,在反相输入端接一个参考电压(门限电平)Ur。当输入电压Uin>Ur时,输出为高电平UOH。图2b为其传输特性。

电压比较器原理及使用

实验十电压比较器的安装与测试 一.实验目的 1.了解电压比较器的工作原理。 2.安装和测试四种典型的比较器电路:过零比较器、电平检测器、滞回比较器和窗口比较器。 二.预习要求 1.预习过零比较器、电平检测器、滞回比较器和窗口比较器的工作原理。 2.预习使用示波器测量信号波形和电压传输特性的方法。 三.实验原理 电压比较器的基本功能是能对两个输入电压的大小进行比较,判断出其中那一个比较大。比较的结果用输出电压的高和低来表示。电压比较器可以采用专用的集成比较器,也可以采用运算放大器组成。由集成运算放大器组成的比较器,其输出电平在最大输出电压的正极限值和负极限值之间摆动,当要和数字电路相连接时,必须增添附加电路,对它的输出电压采取箝位措施,使它的高低输出电平,满足数字电路逻辑电平的要求。 下面讨论几种常见的比较器电路。 基本过零比较器(零电平比较器) 过零比较器主要用来将输入信号与零电位进行比较,+15V 以决定输出电压的极性。电路如图1所示:u i 2 7 放大器接成开环形式,信号u i从反向端输入,同μA7416u o 相端接地。当输入信号u i< 0时,输出电压u o为正极限34 值U OM;由于理想运放的电压增益A u→∞,故当输-15V 入信号由小到大,达到u i = 0 时,即u -= u + 的时刻, 输出电压u o 由正极限值U OM 翻转到负极限值-U OM。图 1 反向输入过零比较器 当u i >0时输出u o为负极限值-U OM。因此,输出翻转的临界条件是u + = u - = 0。 即:+U OM u i< 0 u o = (1) -U OM u i >0 其传输特性如图2(a)所示。所以通过该电路输出的电压值,就可以鉴别输入信号电压u i是大于零还是小于零,即可用做信号电压过零的检测器。

比较器工作原理及应用

电压比较器(以下简称比较器)就是一种常用得集成电路。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,并介绍一些常用得电压比较器。 什么就是电压比较器 简单地说,电压比较器就是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较得,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)就是比较器,它有两个输入端:同相输入端(“ + ” 端)及反相输入端(“一”端),有一个输出端Vou t (输出电平信号)。另外有电源V+ 及地(这就是个单电源比较器),同相端输入电压VA,反相端输入VB。V A与VB得变化如图1(b )所示。在时间0~ t 1时,V A > V B ;在上1?t 2时,V B > VA ;在上2~t3时,V A> VB。在这种情况下,Vo u t得输出如图1 (c)所示:V A>VB 时,Vou t输出高电平(饱与输出);V B >V A时,V o u t输出低电平。根据输出电平得高低便可知道哪个电压大.

如果把V A 输入到反相端,V E 输入到同相端,VA 及V B 得电压变化仍然如图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 、VE 得输入 端有关。 图2⑻就是双电源(正负电源)供电得比较器?如果它得 VA 、VB 输入电压如图1 (b )那样,它得输出特性如图2(b)所示。VB > V A 时,Vou t 输出饱与负电压。 国1 ■KT \ I V 咚庄

LM339比较器应用电路

lm339应用电路图:LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器,该电压比较器的特点是:失调电压小,典型值为2mV;电源电压范围宽,单电源为2-36V,双电源电压为±1V-±18V;对比较信号源的内阻限制较宽;共模范围很大,为0~(Ucc-1.5V)Vo;差动输入电压范围较大,大到可以等于电源电压;输出端电位可灵活方便地选用。 LM339集成块采用C-14型封装,图1为外型及管脚排列图。由于LM339使用灵活,应用广泛,所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器,如IR2339、ANI339、SF339等,它们的参数基本一致,可互换使用。 LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端,用“+”表示,另一个称为反相输入端,用“-”表示。用作比较两个电压时,任意一个输入端加一个固定电压做参考电压(也称为门限电平,它可选择LM339输入共模范围的任何一点),另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时,输出管截止,相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时,输出管饱和,相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态,因此,把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管,在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻(称为上拉电阻,选3-15K)。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时,它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外,各比较器的输出端允许连接在一起使用。 单限比较器电路 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

电压比较器资料讲解

电压比较器 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 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UoH 和低电平UoL 可分别接近于正电源电压(UCC)和负电源电压(-UCC)。 2. 鉴别灵敏度 理想的电压比较器,在高、低电平转换的门限UT 处具有阶跃的传输特性。 这就要求运放: 实际运放的Aud 不为无穷大。在UT 附近存在着一个比较的不灵敏区。在该区域内输出既非UoH ,也非UoL ,故无法对输入电平大小进行判别。 显然,Aud 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 i < u r , u o =U OH ui > ur , uo=UOL 。 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。 ui < ur , uo=UOL ui > ur , uo=UOH 当参考电压为零时,则为同相过零比较器。 o CC oL o CC oH i i u u u U U u u u U U +--+ -+==>≈-=<≈+=

电压比较器LM393

电压比较器LM393 【教材分析】 “电压比较器”这部分内容是上海市劳动技术教材(科教版)高二年级第二章控制技术里面电子控制系统部分的内容。理解掌握电压比较器电路的工作原理对于后续“光电自动循迹小车” 控制原理部分的学习非常重要。 LM393数字电路作为一个新的知识点,如果结合“光电自动循迹小车”电路图讲解,由于还涉及到输入输出部分的分析,很多学生理解起来有困难。只有将电压比较器在电路中的功能及应用讲清讲透彻,在这个基础条件上再让学生学习制作“光电自动循迹小车”能起到事半功倍的效果。 本节课从电压比较器接法分析和实验验证入手,一步步引导学生深入探讨,然后结合生活实例让学生动手设计制作“光控照明电路”,在实践中加深学生对于电压比较器的理解掌握。 【学情分析】 由于高二已进行文理分班,考虑到本班级是文科班,在课堂教学内容安排上我尽量降低难度,在理论知识讲解上要透彻,在实践操作指导上要细致,能让大多数学生都能体验技术设计的过程,感受技术活动的乐趣。 在前阶段的学习中学生已经认识了基本的电子元器件如电阻、发光二极管、传感器等,用电子实验板搭建过几个简单电路,也了解了一些数字集成电路的知识。通过生活实例讲解电压比较器作用后,让学生通过实验板搭建实验验证,在此过程中学生既能理解电压比较器功能,又能了解LM393的电路接法。在此基础上结合生活实际启发学生设计制作“光控照明电路”,引导学生拓宽思路,开拓视野,有助于培养学生分析问题解决问题的能力,有助于学生综合设计能力的提高。 【教学目标】 1、知识与技能 (1)初步学会识读集成电路LM393的内部结构和引脚图。 (2)理解电压比较器在电路中的作用和接入电路的方法。 (3)学会用集成电路LM393设计制作简单的电子作品。 2、过程与方法 (1)共同探讨电压比较器接入电路的方法,选择合适电子元器件在电子实验板上搭建验证电路,探究电压比较器电路的工作原理。 (2)联系生活实际,通过分析、设计、制作、调试“光控照明电路”,进一步了解电压比较器在实际电路中的作用,提高分析问题、解决问题的能力。 3、情感态度与价值观 (1)通过电压比较器电路分析、在电子实验板上组装与实验调试,达到“理论—实践—理论”相结合,激发学习兴趣,增强创新意识,合作意识。 (2)通过“光控照明电路”的设计和制作,感悟数字技术对改善生活的作用,激发学习科学技术、应用科学技术的热情。 【教学重点与难点】 1、重点:电压比较器电路的工作原理

电压比较器及其应用教学内容

电压比较器及其应用

电压比较器及其应用 在最常用的简单集成电路中,电压比较器仅次于排名第一的运算放大器而排名第二。各类教科书及相关出版物中可以经常看到关于运算放大器的理论、设计和使用方法的知识内容,而关于比较器的知识内容明显较少。我们在中等职业技术教学中,补充了一些知识内容,弥补这些不足。 一、电压比较器简介 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。其功能是比较两个输入电压(或者说一个基准电压和一个待比较电压)的大小,并用输出电压的高电平或低电平,表示两个输入电压比较的结果:当“+”输入端(同相输入端,下同)电压高于“-”输入端(反向输入端,下同)时,输出为高电平;当“+”输入端电压低于“-”输入端时,输出为低电平。电压比较器可以用作模拟电路和数字电路的接口,还可以用作波形的产生和变换等。利用电压比较器可将正弦波变换为同频率的方波或矩形波。 电压比较器的输入是线性量,而输出是开关量(高电平或低电平)。一般应用中,可以用线性运算放大器,在不加负反馈的情况下,构成电压比较器来使用。所有的运算放大器都可用作电压比较器,例如LM324、LM358、μ A741、TL081、OP27等,这些都可以做成电压比较器。LM339、LM393是专业的电压比较器,切换速度快,延迟时间小,可用在专门的电压比较场合。

电压比较器有的使用单电源工作,如图1所示。有的单电源和双电源都可以使用,图2所示使用的就是双电源。我们经常使用的四电压比较器LM339,既可使用最大值36V的单电源,也可使用±18V的双电源。电压比较器的输出端,有的自身可以输出高电平及低电平,例如输出级采用推挽式结构的;而有的电压比较器输出级是一只集电极开路的三极管,称作集电极开路输出,参见图3。也有场效应管漏极开路输出型,与集电极开路输出型类似。对于集电极开路输出和漏极开路输出的电压比较器,使用时要连接上拉电阻R,输出端才可能有高电平,如图4所示。上拉电阻R一端连接在比较器的输出端,另一端则有两种选择:一是连接在 芯片自身的电源端Vcc上, 如图4a,二是连接至另一独 立电源,如图4b中的Vcc2 上。其中第二种连接方法可 以用来改变传输电平,用低电平逻辑控制高电平逻辑,或者相反。 二、电压比较器应用中的问题 普通电压比较器的结构简单,灵敏度高,但是抗干扰能力差,例如图5所示的电压比较器电路,我们向“-”输入端施加一个缓慢变化的信号V in,当该信

电压比较器电路图,电压比较器的应用

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。

电压比较器

实验十集成运放基本应用之三——电压比较电路 姓名:班级:学号:实验时间: 一、实验目的 1、掌握比较器的电路构成及特点 2、学会测试比较器的方法 二、实验原理 1、图1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,输入电压Ui加在反相输入端。图1(b)为(a)图比较器的传输特性。 (a) 图1 电压比较器 (b) 当UiUR时,运放输出低电平,Dz正向导通,输出电压等于稳压管的正向压降UD,即:Uo=-UD。 因此,以UR为界,当输入电压Ui变化时,输出端反映两种状态。高电位和低电位。 2、常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器(又称Schmitt触发器)、双限比较器(又称窗口比较器)等。 (1)、图2过零比较器 D1D2为幅稳压管。信号从运放的反相端输入,参考电压为零。当u1>0时,u0=-(Uz+U D),当u1<0时,u0=+(Uz+U D) (a) 图2 过零比较器(b)

(2)、图3为滞回比较器。 过零比较器在实际工作时,如果Ui恰好在过零值附近,则由于零点漂移的存在,Uo 将不断由一个极限值转换到另一个极限值,这在控制系统中,对执行机构将是很不利的。为此就需要输出特性具有滞回现象。如图3所示: (a) (b) 图3 滞回比较器 从输出端引入一个电阻分压支路到同相输入端,若Uo 改变状态,U∑ 点也随着改变点位,使过零点离开原来位置。当Uo 为正(记作U D )U∑=[ R2/(R2+ R f )]* U D ,则当UD> U∑后,Uo 再度回升到UD,于是出现图(b)中所示的滞回特性。- U∑ 与U∑ 的差别称为回差。改变R2 的数值可以改变回差的大小。 三、实验设备与器件 1、±12V直流电源 2、直流电压表 3、函数信号发生器 4、交流毫伏表 5、双踪示波器 6、运算放大器μA741×2 7、稳压管2CW231×1 8、二极管4148×2 9、电阻器等 四、实验内容 1、过零电压比较器 (1)如图5所示在运放系列模块中正确连接电路,并接通±12V电源。 图5 过零比较器

电压比较器原理分析

电压比较器原理分析 第一章绪论 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。本文主要讲述各种电压比较器及其对应的应用电路,讲述各种电压比较器的特点及其电压传输特性,同时阐述电压比较器的组成特点和分析方法。 电压比较器是集成运放非线性应用电路,他常用于各种电子设备中,那么什么是电压比较器呢?下面我给大家介绍一下,它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较,在二者幅度相等的附近,输出电压将产生跃变,相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。 图1 图1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,加在运放的同相的输入端,输入电压UI加在反相的输入端。

第二章电压比较器原理图 电压比较器可将模拟信号转换成二值信号,即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。因此,可用电压比较器作为模拟电路和数字电路的接口电路。集成电压比较器虽然比集成运放的开环增益低,失调电压大,共模抑制比小,但其响应速度快,传输延迟时间短,而且一般不需要加限幅电路就可以直接驱动TTL、CMOS和ECL等集成数字电路;有些芯片带负载能力强,还可以直接驱动继电器和指示灯。 按一个器件上所含有电压比较器的个数,可分为单、双和四电压比较器;按功能,可分为通用性高速型低功耗型低电压型和高精度型电压比较器;按输出方式,可分为 普通集电极(或漏极)开路输出或互补输出三种情况。集电极(或漏极)开路输出电压必须在输出端接一个电阻至电源,若一个为高电平,则另一个必为低电平。 此外,还有的集成电压比较器带有选通断,用来控制电路是处于工作状态,还是处于禁止状态。所谓工作状态,是指点乱编电压传输特性工作;所谓禁止状态,是指电路不按电压传输特性工作,从输出端看进去相当于开路,即处于高阻状态。 下面是对具体电压比较器的功能电路分析:(A)电路图 1传输特性当UI<UR时,运放输出高电平,稳压管DZ反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压UZ,即UO=UZ 当UI>UR时,运放输出低电平,DZ正向导通,输出电压等于稳压管的正向压降UD,即 UO=-UD 因此,以UR为界,当输入电压UI变化时,输出端反映出两种状态,高电位和低电位。 表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线,称为传输特性。图3-1(B)为(A)

电压比较器工作原理及应用

电压比较器工作原理及应用 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。 图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路,输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端,VB通过输入电阻R1接在反相端,RF为反馈电阻,若不考虑输入失调电压,则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为: Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2,R3=RF,则 Vout=RF/R1(VA-VB),RF/R1为放大器的增益。当R1=R2=0(相当于R1、R2短路),R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时,Vout=∞。增益成为无穷大,其电路图就形成图4(b)的样子,差分放大器处于开环状态,它就是比较器电路。实际上,运放处于开环状态时,其增益并非无穷大,而Vout输出是饱和电压,它小于正负电源电压,也不可能是无穷大。

电压比较器电路图

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

全面分析运算放大器和电压比较器的区别

全面分析运算放大器和电压比较器的区别 作者: 运算放大器和比较器无论外观或图纸符号都差不多,那么它们究竟有什么区别,在实际维修中如何区分?今天我来图文全面分析一下,夯实大家的基础,让维修更上一层楼。 先看一下它们的内部区别图:

从内部图可以看出运算放大器和比较器的差别在于输出电路。运算放大器采用双晶体管推挽输出,而比较器只用一只晶体管,集电极连到输出端,发射极接地。比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻,该上拉电阻相当于晶体管的集电极电阻。 运算放大器可用于线性放大电路(负反馈),也可用于非线性信号电压比较(开环或正反馈)。

电压比较器只能用于信号电压比较,不能用于线性放大电路(比较器没有频率补偿)。 两者都可以用于做信号电压比较,但比较器被设计为高速开关,它有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。 运算放大器:做为线性放大电路,我这里就不多说了(以后有需要单独讨论放大器),这个在主板电路图很常见,一般用于稳压电路,使用负反馈电路它与晶体管配合相当于一个三端稳压器,但使用起来更灵活。如下图: 在许多情况下,需要知道两个信号中哪个比较大,或一个信号何时超出预设的电压(用作电压比较)。用运算放大器便可很容易搭建一个简单电路实现该功能。当V+电压大于V-电压时,输出高电平。当V+电压小于V-电压时,输出低电平。如下图:

分析一下电路,2.5v经电阻分压得到1V输入到V-端,当总线电压正常产生1.2v时,输入到V+,此时V+电压比V-电压高,输出一个高电平到CPU电源管理芯片的EN开启脚。如果总线电压没输出或不正常少于1v,此时V+电压比V-电压低,输出低电平。 电压比较器:当比较器的同相端电压(V+)低于反相端电压(V-)时,输出晶体管导通,输出接地低电平;当同相端电压高于反相端时,输出晶体管截止,通过上拉电阻的电源输出高电平。如下图:

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