2022-2023学年高二物理竞赛课件：电压比较器

电压比较器 电压比较器 电压比较器的功能： 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的 大小和极性。 用途： 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合 。 运放工作在开环状态或引入正反馈。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 理想运放工作在饱和区的特点： 1. 输出只有两种可能 +Uo (sat) 或–Uo (sat) 当 u+> u－ 时， uo = +Uo (sat) u+< u－ 时， uo = – Uo (sat) 不存在 “虚短”现象 2. i+= i－  0 仍存在“虚断”现象 电压传输特性 uo u+– u– –Uo(sat) +Uo(sat) 饱和区 O 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) 运放处于开环状态 1. 基本电压比较器 阈值电压(门限电平)：输出跃变所对应的输入电压。 ui uo O UR UR uo ui R2 + +  –  R1 + – + + – – 当 u+>u– 时，uo= +Uo (sat) u+<u– 时，uo= –Uo (sat) 即 ui<UR 时，uo = +Uo (sat) ui >UR 时，uo = – Uo (sat) 可见，在 ui =UR 处输出电压 uo 发生跃变。 参考电压 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 ui t O UR O uo t +Uo (sat) –Uo (sat) t1 t2 单限电压比较器： 当 ui 单方向变化时， uo 只变化一次。 UR uo ui R2 + +  –  R1 + – + + – – 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 ui >UR，uo=+ Uo (sat) ui <UR，uo= –Uo (sat) UR uo ui R2 + +  –  R1 + – + + – – ui uo UR R2 + +  –  R1 + – + + – – –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR 输入信号接在反相端 输入信号接在同相端 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 UR uo ui R2 + +  –  R1 + – + + – – ui uo UR R2 + +  –  R1 + – + + – – O t +Uo(sat) –Uo(sat) uo 输入信号接在反相端 输入信号接在同相端 ui t O UR O uo t +Uo (sat) –Uo (sat) t1 t2 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 7 输出带限幅的电压比较器 设稳压管的稳定电压为UZ， 忽略稳压管的正向导通压降 则 ui < UR，uo = UZ ui >UR，uo = –UZ UZ –UZ uo' R DZ UR uo ui R2 + +  –  R1 + – + + – – 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR ui<UR 时，uo' = +Uo (sat) ui >UR 时，uo' = – Uo (sat) 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 过零电压比较器 利用电压比较器 将正弦波变为方波 UR uo ui R2 + +  –  R1 + – + + – – 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR= 0 t ui O t uo +Uo(sat) –Uo(sat) O 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 2. 滞回比较器 上门限电压 下门限电压 电路中引入正反馈 (1) 提高了比较器的响应速度； (2) 输出电压的跃变不是发生 在同一门限电压上。 RF 当 uo = + Uo(sat)， 则 当 uo = – Uo(sat)， 则 门限电压受输 出电压的控制 R2 uo ui + +  –  R1 + – + – －  － 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 上门限电压 U'+ ： ui 逐渐增加时的门限电压 下门限电压U"+： ui 逐渐减小时的门限电压 ui