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1、一、概述一、概述1. 电压比较器的功能：比较电压的大小。 广泛用于各种报警电路。 输入电压是连续的模拟信号；输出电压表示比较的结果，只有高电平和低电平两种情况。 使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。2. 电压比较器的描述方法 :电压传输特性 uOf(uI)电压传输特性的三个要素：（1）输出高电平UOH和输出低电平UOL（2）阈值电压UT（3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向第1页/共31页3. 几种常用的电压比较器（1）单限比较器：只有一个阈值电压（3）窗口比较器： 有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。（2）滞回比较器：具有滞回特性 输入电压的变化方向不同，阈值电压也不
2、同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压T2T1UUU第2页/共31页4 4、集成运放的非线性工作区电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈集成运放工作在非线性区的特点1) 净输入电流为02) uP uN时， uOUOM uP 0 时 uO UOM; uI 0 时 uO UOM 集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入端，需加输入端限幅电路。集成运放的净输入电压最大值为UD第4页/共31页输出限幅电路 为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1)UOH UOL UZUOH UZ UOL UD 不可缺少！第5页/共31
3、页输出限幅电路uO UZ（1）保护输入端（2）加速集成运放状态的转换电压比较器的分析方法：电压比较器的分析方法：（1 1）写出 uP、uN的表达式，令uP uN，求解出的 uI即为UT；（2 2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；（3 3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向。第6页/共31页2. 一般单限比较器得令, 0PNI211REF212NuuuRRRURRRu（1）若要UTURH时，uO1= uO2= UOM，D1导通，D2截止； uO= UZ。 当uIURH时，uO2= uO1= UOM，D2导通，D1截止； uO= UZ 。 当URLuI URH
4、时， uO1= uO2= UOM，D1、D2均截止； uO= 0。第11页/共31页CCVEEV特点：1. 无需限幅电路，根据电源电压确定所需高、低电平；2. 可直接驱动集成数字电路；3. 响应速度快；4. 可具有选通端；5. 电源电压升高，工作电流增大，工作速度加快。五、集成比较器五、集成比较器某型号集成比较器的等效电路第12页/共31页讨论二讨论二 已知某型号集成电压比较器内部等效电路如图（a）所示，试求解图（b）（e）各电路的电压传输特性。第13页/共31页讨论三讨论三 已知各电压比较器的电压传输特性如图所示，说出它们各为哪种电压比较器；输入电压为5sint (V)，画出各电路输出电压的
5、波形。 你能分别组成具有图示电压传输特性的电压比较器电路吗？同相输入单限比较器反相输入滞回比较器窗口比较器第14页/共31页讨论四：讨论四：求解图示各电路的电压传输特性。AuIUREFuO第15页/共31页定时器的结构和工作原理定时器的结构和工作原理71COTHTR+UCCuo5k5k5kV265843R + +A1 + +A2DQQRDSD电平触发端电平触发端电压控制端复位端电平有效放电端4.516V第16页/共31页71COTHTR+UCCuo5k5k5kV265843R + +A1 + +A2DQQRDSD001R=0时，Q=1 、Q=0 ，uo=0，V导通。第17页/共31页71COT
6、HTR+UCCuo5k5k5kV265843R + +A1 + +A2DQQRDSDR=0时，Q=1 、Q=0 ，uo=0，V饱和导通。R=1、UTH2UCC/3、UTRUCC/3时，RD=0、SD=1，Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。2UCC/3UCC/30011第18页/共31页71COTHTR+UCCuo5k5k5kV265843R + +A1 + +A2DQQRDSDR=0时，Q=1 、Q=0 ，uo=0，V饱和导通。R=1、UTH2UCC/3、UTRUCC/3时，RD=0、SD=1，Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。2UCC/3UCC/31001R=1、UTH2UCC/3、
7、UTRUCC/3时，RD=1、SD=1，Q、Q不变，uo不变，V状态不变。11第19页/共31页71COTHTR+UCCuo5k5k5kV265843R + +A1 + +A2DQQRDSDR=0时，Q=1 、Q=0 ，uo=0，V饱和导通。R=1、UTH2UCC/3、UTRUCC/3时，RD=0、SD=1，Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。2UCC/3UCC/31100R=1、UTH2UCC/3、UTRUCC/3时，RD=1、SD=1，Q、Q不变，uo不变，V状态不变。R=1、UTH2UCC/3、UTRUCC/3时，RD=1、SD=0，Q=0、Q=1，uo=1，V截止。第20页/共31页
8、单稳态触发器单稳态触发器2UCC/3CRui8 47 3 6 5552 5 10.01FuoUCCuiuotttP00(a) 电路(b) 工作波形uct0输出脉冲宽度 tp。 tp1.1RC第21页/共31页2UCC/3CRui8 47 3 6 5552 5 10.01FuoUCCuiuotttP00uct0接通UCC后瞬间，UCC通过R对C充电，当uc上升到2UCC/3时，比较器A1输出为0，将触发器置0，uo0。这时Q=1，放电管V导通，C通过V放电，电路进入稳态。ui到来时，因为uiUCC/3，使A20，触发器置1，uo又由0变为1，电路进入暂稳态。由于此时Q=0，放电管V截止，UCC经
9、R对C充电。虽然此时触发脉冲已消失，比较器A2的输出变为1，但充电继续进行，直到uc上升到2UCC/3时，比较器A1输出为0，将触发器置0，电路输出uo0，V导通，C放电，电路恢复到稳定状态。第22页/共31页uo&uiuAuo(a) 电路示意图(b) 波形图单稳态触发器uououiuAtp单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用uiuotp第23页/共31页CR1uc8 47 3 6 5552 5 10.01FuoUCCR2ucuotttP1tP20UCC/32UCC/30(a) 电路(b) 工作波形接通UCC后，UCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2UCC/3时，uo=0，V导通，C通过R
10、2和T放电，uc下降。当uc下降到UCC/3时，uo又由0变为1，V截止，UCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。无稳态触发器无稳态触发器第24页/共31页CR1uc8 47 3 6 5552 5 10.01FuoUCCR2ucuotttP1tP20UCC/32UCC/30第一个暂稳态的脉冲宽度 tp1，即 uc从 UCC/3 充电上升到 2UCC/3 所需的时间：tp10.7(R1+R2)C第二个暂稳态的脉冲宽度 tp2，即 uc从 2UCC/3 放电下降到 UCC/3 所需的时间：tp20.7R2C振荡周期：Ttp1tp20.7(R12R2)C第2
11、5页/共31页C1R1uo18 47 3 6 5552 5 10.01Fuo1UCCR2(a) 电路(b) 工作波形C2R3uo28 47 3 6 5552 5 10.01Fuo2R4C将振荡器的输出电压uo1，接到振荡器中555定时器的复位端（4脚），当uo1为高电平时振荡器振荡，为低电平时555定时器复位，振荡器停止震荡。第26页/共31页Rui8 46 7 555 32 5 1uo1+UCCuiuott00(a) 电路(b) 工作波形+UCC1uouCOUT+UT2UCC/3UCC/3控制电压调节回差（1）0iu时，RD=1、SD=0，触发器置 1，即1Q、0Q，uo1uo1。ui升高时
12、，在未到达 2UCC/3 以前，uo1uo1 的状态不会改变。施密特触发器施密特触发器第27页/共31页Rui8 46 7 555 32 5 1uo1+UCCuiuott00(a) 电路(b) 工作波形+UCC1uouCOUT+UT2UCC/3UCC/3控制电压调节回差（1）0iu时，RD=1、SD=0，触发器置 1，即1Q、0Q，uo1uo1。ui升高时，在未到达 2UCC/3 以前，uo1uo1 的状态不会改变。（2）ui升高到 2UCC/3 时，比较器 A1输出跳变为 0、A2输出为 1，触发器置0，即跳变到0Q、1Q，uo1、uo也随之跳变到 0。此后，ui继续上升到最大值，然后再降低
13、，但在未降低到 UCC/3 以前，0o1u、0ou的状态不会改变。第28页/共31页Rui8 46 7 555 32 5 1uo1+UCCuiuott00(a) 电路(b) 工作波形+UCC1uouCOUT+UT2UCC/3UCC/3控制电压调节回差（1）0iu时，RD=1、SD=0，触发器置 1，即1Q、0Q，uo1uo1。ui升高时，在未到达 2UCC/3 以前，uo1uo1 的状态不会改变。（2）ui升高到 2UCC/3 时，比较器 A1输出跳变为 0、A2输出为 1，触发器置0，即跳变到0Q、1Q，uo1、uo也随之跳变到 0。此后，ui继续上升到最大值，然后再降低，但在未降低到 UCC/3 以前，0o1u、0ou的状态不会改变。（3）ui下降到 UCC/3 时，比较器 A1输出为 1、A2输出跳变为 0，触发器置 1，即跳变到1Q、0Q，uo1、uo也随之跳变到 1。此后，ui继续下降到0，但1o1u、1ou的状态不会改变。第29页/共31页施密特触发器的应用施密特触发器的应用CMOSMOC 等正弦波振荡器11(a) 慢输入波形的 TTL 系统接口(b) 整形电路的输入、输出波形输入输出UT+UT1输入输出UT+UT(c) 幅度鉴别的输入、输出波形(d) 多谐振荡器CRucuouo第30页/共31页感谢您的观看！第31页/共31页