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电压比较器
电压比较器
电压比较器的基本特性?
电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小，据此决定输出是高电平还是低电平。
高电平相当于数字电路中的逻辑“1”，低电平相当于逻辑“0”。
比较器输出只有两个状态，不论是“1”或是“0”，比较器都工作在非线性状态。
注意：在运算电路中所使用的“虚地”概念在非线性条件下不满足；只在临界状态时才可使用。
图3.1.1 电压比较器的符号及传输特性
1. 高电平(UoH)和低电平(UoL)?
电压比较器可以用运放构成，也可用专用芯片构成。用运放构成的比较器，其高电平UoH可接近于正电源电压(UCC)，低电平UoL可接近于负电源电压(-UEE)。
专用比较器的输出电平一般与数字电路兼容，即
UoH＝3.4V左右， UoL＝－0.4V左右。
2.鉴别灵敏度?
在实际电路中，集成运放和专用比较器芯片的Aud不为无穷大，ui在ur附近的一个很小范围内存在着一个比较器的不灵敏区。如图3.1.1(b)中虚线所示的输入电压变化范围，在该范围内输出状态既非UoH，也非UoL，故无法实现对输入电平大小进行判别。 Aud越大，则这个不灵敏区就越小，工程上称比较器的鉴别灵敏度越高。?
3.转换速度?
转换速度是比较器的另一个重要特性，即比较器的输出状态产生转换所需要的时间。通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。
比较器的转换速度与器件压摆率SR有关，SR越大，输出状态转换所需的时间就越短，比较器的转换速度越高。
3.1.2 电压比较器的开环应用––简单比较器?
1.过零比较器?
令参考电平ur=0。
若Ui ＞0，uo =UoL
若Ui＜0，uo =UoH
这种电路可做为零电平检测器。该电路也可用于“整形”，将不规则的输入波形整形成规则的矩形波。
问题：若参考电平ur≠0。而是接参考电压UREF，输出波形会有什么样的变化？
图3.1.2过零比较器及脉宽调制器输出波形
(a)过零比较器整形波形；(b)脉宽调制器输出波形
【例 3.1.1】电路及输入信号波形 分别如图3.1.3(a)、(b)所示，其中C为交流耦合电容，试分别画出 和 的波形图。
3.1.3迟滞比较器––正反馈比较器––双稳态触发器?
1.简单比较器应用中存在的问题?
一是输出电压转换时间受比较器翻转速度（压摆率SR）的限制，导致高频脉冲的边缘不够陡峭(如图3.1.5(a)所示)；
二是抗干扰能力差，如图3.1.5(b)所示，若ui在参考电压ur(=0)附近有噪声或干扰，则输出波形将产生错误的跳变，直至ui远离ur值才稳定下来。如果对受干扰的uo波形去计数，计数值必然会多出许多，从而造成极大的误差。
图3.1.5 简单比较器输出波形边缘不陡峭及受干扰的情况
(a)输出波形边缘不陡峭 (b)受干扰情况
2.迟滞比较器电路及传输特性?
为了解决以上两个问题，可将比较器设置两个阈值，只要干扰信号不超过这两个阈值，比较器就不会跳变，从而提高比较器的抗干扰能力。利用这种思想设计出来的电压比较器称为迟滞比较器，或称施密特触发器。电路是在简单比较器基础上增加了正反馈电路实现的。正反馈也加快了翻转速度。
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