高二物理竞赛:反向输入的迟滞比较器 课件

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高二物理竞赛:反向输入的迟滞比较器 课件

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(共12张PPT)
反向输入的迟滞比较器
反向输入的迟滞比较器?
R2将uo反馈到运放的同相端与R1一起构成正反馈,其正反馈系数F为
上门限电压
下门限电压
弛张振荡器?
弛张振荡器即方波–三角波产生器。对于方波信号发生器,其状态有时维持不变,而有时则发生突跳。为区别于正弦振荡器,人们将这种有张有弛的信号发生器称之为弛张振荡器。
弛张振荡器必须是一个正反馈电路,它由两部分组成:一部分是状态记忆电路;另一部分是定时电路,即控制状态转换时间的电路。如图3.2.1所示,一般用迟滞比较器作为状态记忆电路,而用积分器作为定时电路。 ?
该电路传输特性分析:
? 因为信号加在运放反相端,所以ui为负时,uo必为正,且等于高电平UoH=UCC。此时,同相端电压(U+)为参考电平Ur1:
(3.1.2)
当ui由负逐渐向正变化,且ui =Uf=Ur1时,输出将由高电平转换为低电平。我们称uo从高到低所对应的ui转换电平为上门限电压,记为UTH。即
(3.1.3)
而后,ui再增大,uo将维持在低电平。注意此时比较器的参考电压Ur也将发生变化,即
(3.1.4)
可见,当ui由正变负的比较电平将是Ur2(负值),故只有当ui变得比Ur2更负时,uo才又从低变高。所以,称Ur2为下门限电压,记为UTL,即
(3.1.5)
特点:输出端从高电平跳变到低电平对应的阈值电压与从低电平跳变到高电平对应的阈值电压不同!
综上所述,迟滞比较器的传输特性曲线如图3.1.6(b)所示。由于它像磁性材料的磁滞回线,因此称之为迟滞比较器或滞回比较器。迟滞比较器的上、下门限之差称之为回差,用ΔU表示:
(3.1.6)
正是由于回差的存在,才提高了比较器的抗干扰能力。
如图3.1.7所示。由于使电路输出状态跳变的输入电压不发生在同一电平上,当ui上叠加有干扰信号时,只要该干扰信号的幅度不大于回差ΔU,则该干扰的存在就不会导致比较器输出状态的错误跳变。
?应该指出,回差ΔU的存在使比较器的鉴别灵敏度降低了。输入电压ui的峰峰值必须大于回差,否则,输出电平不可能转换。?
图3.1.7迟滞比较器输出波形
2)同相输入迟滞比较器?
电路如图3.1.8(a)所示,信号与反馈都加到运放同相端,而反相端接地(U-=0)。只有当同相端电压U+=U-=0时,输出状态才发生跳变。而同相端电压等于正反馈电压与ui在此端分压的叠加。据此,可得该电路的上门限电压和下门限电压分别为
(3.1.7)
(3.1.8)
其传输特性如图3.1.8(b)所示。
? 迟滞比较器又名施密特触发器或双稳态电路,它有两个状态,且具有记忆功能。
图3.1.8同相输入迟滞比较器及其传输特性
(a)电路;(b)传输特性曲线
【例 3.1.2】电路如图3.1.9(a)所示,输入电压ui的波形如图3.1.9(b)所示,试画出uo1 、uo2的波形图。
图 3.1.9 电路图与波形图
解: A1为反相比例放大器,A2为反相输入迟滞比较器,传输特性如图3.1.10(a)、(b)所示。
波形如图3.1.9(c) 所示。
波形如图3.1.9(d) 所示。
图3.1.10 A1、A2传输特性

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