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【圖】什么叫零交比較器?零交比較器的功能
(2023/4/11 0:12:00)
什么叫零交比較器?零交比較器的功能

什么叫零交比較器?零交比較器的功能



零交比較器的功能是將輸入信號與零電位進(jìn)行比較,測定輸入電壓是大于零還是小于零,用輸出電壓是高或低電平給出判斷的結(jié)果。圖5.4-63示出了零交比較器的電路。



圖5.4-63的零交比較器,是同相端接地,反相端接輸入信號,相對零電平進(jìn)行比較。對圖5.4-63的零交比較器,又稱為反相零交比較器,若將圖5.4-63中輸入信號加在同相端,使反相接地,就得到了同相零比較器。





實(shí)際上,由于運(yùn)放輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流的影響,使輸入信號U1在稍許偏離零的電壓上發(fā)生切換。如圖5.4-62所示。所以在實(shí)際應(yīng)用中,使用調(diào)零電路對失調(diào)進(jìn)行補(bǔ)償,才能使信號在0V時比較器切換。調(diào)零電路吸能在一定溫度下,對失調(diào)進(jìn)行補(bǔ)償。對由于溫漂引起的失調(diào)還會使切換點(diǎn)發(fā)生稍許偏移。



圖5.4-64示出了有補(bǔ)償失調(diào)的零交比較器和用零交比較器用作整形電路的波形圖。








任意電平比較器



1、雙端輸入式電壓比較器



圖5.4-65為雙端輸入式比較器。將基準(zhǔn)電壓UR加在運(yùn)放的同相端,比較信號U4加在反相端。實(shí)現(xiàn)電壓比較。當(dāng)UR為零時,就成為零交比較器。其工作原理與零交比較器相同,只是切換點(diǎn)電壓不是0V而是基準(zhǔn)電壓UR的值。當(dāng)U1大于UM時,比較器輸出作出0的響應(yīng)。



2、單端輸入式電壓比較器



單端輸入式比較器是將輸入信號和基準(zhǔn)信號都加在比較器的反相端,使電路工作在反相輸入狀態(tài),輸入信號將不引進(jìn)共模電壓,因此,特別適用于基準(zhǔn)電平超過運(yùn)放共模電壓范圍的情況。圖5.4-66示出了單端輸入式比較器的電路。





該電路的門限電位為





由此得出





由式可知,改變R2/R1的比值,或者改變基準(zhǔn)電壓UR,都能方便地調(diào)節(jié)門限電位。



該電路缺點(diǎn)是輸入阻抗低,當(dāng)R2/R1的值比較大時,失調(diào)電壓U10及其溫漂對電路的影響也變大。






電平滯后比較器





圖5.4-67是反相型滯后比較器。由圖中可以看出,引進(jìn)正反饋后,使電路產(chǎn)生兩個門限電壓UTH和-UTH,它們是使比較器翻轉(zhuǎn)的切換點(diǎn)。UTH和-UTH的差值△UTH是門限寬度,即是滯后電壓。忽略運(yùn)放的失調(diào),用疊加原理可得雙向翻轉(zhuǎn)閥值為





由上式可見,改變UR可調(diào)節(jié)閥值而不影響滯后電壓,就使設(shè)計(jì)者有了根據(jù)預(yù)計(jì)的最大噪聲電壓的值而選較比其大些的門限寬度△UTH,使電路具有一個等于門限寬度的內(nèi)建抗噪聲度。每當(dāng)比較器切換, 小于門限寬度的干擾將不會引起再切換,不會造成錯誤的動作。這一優(yōu)越的特性,使有滯后特性的比較器成為用途最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的一種電路。



圖5.4-67中的二極管VD和穩(wěn)壓管VZ是后級電路電平需要所加的反饋限幅元件,C1是加速電容,超加速轉(zhuǎn)換過程,減小比較器響應(yīng)時間的作用。為了得到最小的失調(diào)誤差,應(yīng)使R1=R2||R1。



圖5.4-67B示出了這種電平滯后比較器的傳輸特性圖,由圖中看出具有下行遲滯特性,簡稱下行特性,又稱下行遲滯比較器。



如將圖5.4-67的U1和UR對換,經(jīng)上述同樣的分析,則遲滯特性將由下行特性變成上行特性,又稱上行遲滯特性由下行特性變成上行特性,又稱上行遲滯比較器。






窗口電壓比較器



窗口電壓比較器如圖5.4-68所示。圖中比較器A1的同相端設(shè)置在參考上限電平UH=UL+KUZ上,比較器A2的反相端設(shè)置在參考下限電平UL上。同一輸入信號加在兩個比較器上,與兩個參考電平同時比較,可以看出,只有當(dāng)UL﹤U1﹤UH時,兩個比較器輸出均是高電平,把兩個比較器輸出均是高電平,把兩個比較器輸出“與”起來,輸出UO也是邏輯電平1。這種情況只有在UL﹤U1﹤UH范圍內(nèi)才會發(fā)生。這個電路產(chǎn)生了一個窗口范圍,它用邏輯1輸出來表明輸入信號落在UL和UH所予定的范圍之中。當(dāng)U1﹤UL或U1﹥UH時,輸出邏輯電平是零,說明輸入信號落在窗口之外。所以窗口電壓比較器廣泛用于分選和自動控制系統(tǒng)中。







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