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LM393电压比较器

LM393电压比较器
LM393电压比较器

LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器,该电压比较器的特点是:1)失调电压小,典型值为2mV;2)电源电压范围宽,单电源为2-36V,双电源电压为±1V-±18V;3)对比较信号源的内阻限制较宽;4)共模范围很大,为0~(Ucc-1.5V)Vo;5)差动输入电压范围较大,大到可以等于电源电压;6)输出端电位可灵活方便地选用,集电极开路输出,后面要加上拉电阻。

LM339集成块采用C-14型封装,图1为外型及管脚排列图。由于LM339使用灵活,应用广泛,所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器,如IR2339、ANI339、SF339,LM290

1、LM393(两路的)等,它们的参数基本一致,可互换使用。

图 1

LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端,用“+”表示,另一个称为反相输入端,用“-”表示。用作比较两个电压时,任意一个输入端加一个固定电压做参考电压(也称为门限电平,它可选择LM339输入共模范围(不超过电源电压的任意一点)的任何一点),另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时,输出管截止(),相当于输出端开路(输出高电平)。当“-”端电压高于“+”端时,输出管饱和,相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态,因此,把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管,在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻(称为上拉电阻,选3-15K)。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时,它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外,各比较器的输出端允许连接在一起使用。

单限比较器电路图2a给出了一个基本单限比较器。输入信号Uin,即待比较电压,它加到同相输入端,在反相输入端接一个参考电压(门限电平)Ur。当输入电压Uin>Ur时,输出为高电平UO H。图2b为其传输特性。

图2

图3为某仪器中过热检测保护电路。它用单电源供电,1/4LM339的反相输入端加一个固定的参考电压,它的值取决于R1于R2。UR=R2/(R1+R2)*UCC。同相端的电压就等于热敏元件Rt的电

压降。当机内温度为设定值以下时,“+”端电压大于“-”端电压,Uo为高电位。当温度上升为设定值以

上时,“-”端电压大于“+”端,比较器反转,Uo输出为零电位,使保护电路动作,调节R1的值可以改

变门限电压,既设定温度值的大小。

图 3

迟滞比较器迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。前面介绍的单限比较器,如果输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰,则输出电压就会产生相应的抖动(起伏)。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。

迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。

单限比较器,如果输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰,则输出电压就会产生相应的

抖动(起伏)。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。

图1a给出了一个迟滞比较器,人们所熟悉的“史密特”电路即是有迟滞的比较器。

图1b为迟滞比较器的传输特性。

不难看出,当输出状态一旦转换后,只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值,输出电压的值就将是稳定的。但随之而来的是分辨率降低。因为对迟滞比较器来说,它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度,这是它的一个优点。除此之外,由于迟滞比较器加的正反馈很强,远比电路中的寄生耦合强得多,故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。

迟滞比较器

迟滞比较器的输出VO与输入VI不成线性关系,输出电压的转换临界条件是

门限电压VP(同相输入端的电压)≈VN(反相输入端的电压)=VI(参考基准电压)

VP=VN=[(R1×VREF)/(R1+R2)]+[(R2×VO)/(R1+R2)] (公式-1)

根据输出电压VO的不同值(VOH或VOL)可以分别求出上门限电压VT+和下门限电压VT-分别为:VT+={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOL](公式-2)

VT-={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOH](公式-3)

那麽门限宽度为:

ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)(公式-4)

已知工作电压=12V

基准电压VREF=1V

输入电压VI=1~5V

R1=1000Ω=1KΩ R2=1000000Ω=1MΩ

反馈系数=R1/(R1+R2)=0.000999

比较器输出电压VOH=12V, VOL=0V

而比较器的门限宽度/输出电压=反馈系数

即反馈系数×输出电压=门限宽度

0.000999×12=0.011988≈0.012V

根据(公式-2)VT+={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOL]

={[1+(1000/1000000)]×1}-[(1000/1000000)×0] =1.001-0

=1.001(V)

根据(公式3)VT-={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOH]

={[1+(1000/1000000)]×1}-[(1000/1000000)×12] =1.001-0.012

=0.989(V)

根据(公式-4)ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)

=(1000/1000000)×12

=0.012(V)

验证 VT+-VT- =1.001-0.989=0.012(V)

可以通过改变R2达到改变反馈系数来调节ΔVT的范围。

例如将R2改为10KΩ时,则

ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)

=(1000/10000)×12

=1.2(V)

例如将R2改为100KΩ时,则

ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)

=(1000/100000)×12

=0.12(V)

图1a给出了一个迟滞比较器,人们所熟悉的“史密特”电路即是有迟滞的比较器。图1b为迟滞比较器的传输特性。

图 1

不难看出,当输出状态一旦转换后,只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值,输出电压的值就将是稳定的。但随之而来的是分辨率降低。因为对迟滞比较器来说,它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度,这是它的一个优点。除此之外,由于迟滞比较器加的正反馈很强,远比电路中的寄生耦合强得多,故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。

如果需要将一个跳变点固定在某一个参考电压值上,可在正反馈电路中接入一个非线性元件,如晶体二极管,利用二极管的单向导电性,便可实现上述要求。图2为其原理图。

图 2

图3为某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分。电网电压正常时,1/4LM339的U4<2.8V,U 5=2.8V,输出开路,过电压保护电路不工作,作为正反馈的射极跟随器BG1是导通的。当电网电压大

于242V时,U4>2.8V,比较器翻转,输出为0V,BG1截止,U5的电压就完全决定于R1与R2的分压值,为2.7V,促使U4更大于U5,这就使翻转后的状态极为稳定,避免了过压点附近由于电网电压很小的波动而引起的不稳定的现象。由于制造了一定的回差(迟滞),在过电压保护后,电网电压要降到242-5=237V时,U4

图 3

双限比较器(窗口比较器)图1电路由两个LM339组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时(UR1UR2或Uin

用LM339组成振荡器图1为有1/4LM339组成的音频方波振荡器的电路。改变C1可改变输出方波的频率。本电路中,当C1=0.1uF时。f=53Hz;当C1=0.01uF时,f=530Hz;当C1=0.001 uF时,f=5300Hz。

LM339还可以组成高压数字逻辑门电路,并可直接与TTL、CMOS电路接口。

CLN2726089@https://www.sodocs.net/doc/c514821372.html,

二、硬件电路设计的学习试验步骤:

1、电阻器的功能作用、认识、分类、读数、参数选择、设计。

2、电容器的功能作用、特性、认识、分类、读数、参数选型、电路设计、好坏判断。

3、电感线圈的功能作用、特性、认识、分类、读数、参数选型、电路设计、好坏判断及变压器原理。

4、二极管的功能作用、特性、认识、分类、参数选型、电路设计、好坏判断;

5、基于二极管的整流、稳压、保护、双电源变换等电路的设计应用。

6、三极管的结构特点、放大、反相、开关原理,和三极管的工作点计算和参数选择。

7、基于二、三极管的串联型稳压电源原理分析和电路设计、调试、检修。撑握三极管和放大、复合放大、电路的反馈设计。

8、基于三极管的音频功率放大器设计调试各检修。

9、基于TDA2003等音频功放集成电路的硬件设计调试。

10、光藕、可控硅、IGBT、继电器、固态继电器的工作原理和参数选型。

12、集成运放的基本特性、基于运放组成的同相放大、反相放大、加法器,减法器、仪表运算放大器

的工作原理及实验;撑握运算放大器在电路中的应用设计。

14、基于霍尔传感器的距离检测;撑握霍尔传感器、运算放大器和比较器在电路中的设计应用。

15、运算放大器在电路中的选型与技术参数识别、好坏判断。能够选择好的电路,符合设计要求。

16、基于热电偶的信号调理、由运放组成的V/I恒流源4-20mA变送器的设计。撑握工业应中变送器的

设计与运算放大器在电路中作信号调理中的设计应用。

17、基于电压比较器的工作原理与设计应用。撑握比较器在电路中的信号检测与控制设计应用。

18、硬件电路中电源电路的种类和设计应用;撑握电源电路中常用的稳压芯片原理与电路设计方法和芯

片型号参数的选择。

19、PWM脉宽调制原理、开关式升压降压电源的工作原理与应用设计;撑握开关电源的工作原理和开

关电源选型维修技术。

20、无线为数据信号传送; 撑握高频信号的传送,无线信号的调制与解调原理、常用无线模块的控制原

理与电路设计。

21、555定时器的应用。

22、USB转串口电路的设计;

23、232转485,422信号的电路设计;

24、步进电机控制电路的设计;

25.直流电机频率与速度的检测

PROTEL99

三、项目的开发设计综合能力提高:

电压比较器原理介绍

一、电压比较器原理 电压比较器是集成运放非线性应用电路,常用于各种电子设备中,那么什么是电压比较器呢? 它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较,在二者幅度相等的附近,输出电压将产生跃变,相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。 图1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,加在运放的同相的输入端,输入电压ui加在反相的输入端。 图1电压比较器原理图(a)及传输特性(b) (a)电路图 (b)传输特性当ui<U R时,运放输出高电平,稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压U Z,即 u O=U Z 当ui>U R时,运放输出低电平,DZ正向导通,输出电压等于稳压管的正向压降U D,即 uo=-U D 因此,以U R为界,当输入电压ui变化时,输出端反映出两种状态,高电位和低电位。 表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线,称为传输特性。图1(b)为(a)图比较器的传输特性。 常用的电压比较器有过零电压比较器、具有滞回特性的过零比较器、滞回电压比较器,窗口(双限)电压比较器。 二、集成电压比较器简介 作用:可将模拟信号转换成二值信号,即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。应用:作为模拟电路和数字电路的接口电路。 特点:比集成运放的开环增益低,失调电压大,共模抑制比小;但其响应速度快,传输延迟时间短,而且不需外加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS和ECL等集成数字电路;有些芯片带负载能力很强,还可直接驱动继电器和指示灯(例如LM311)。 三、电压比较器的应用 电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路,并介绍一些常用的电压比较器。 电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的,这里不介绍),并判断出其中哪一个电压高,如图1所示。图1(a)是比较器,它有两个输入端:同相输入端(“+”端) 及反相输入端(“-”端),有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器),同相端输入电压V A,反相端输入V B。V A和V B的变化如图1(b)所示。

电压比较器电路图

电压比较器电路图 单限比较器电路 OH。图1B为其传输特性。 图3为某仪器中过热检测保护电路。它用单电源供电,1/4LM339的反相输入端加一个固定的参考电压,它的值取决于R1于R2。UR=R2/(R1+R2)*UCC。同相端的电压就等于热敏元件RT的电压降。当机内温度为设定值以下时,“+”端电压大于“-”端电压,UO为

高电位。当温度上升为设定值以上时,“-”端电压大于“+”端,比较器反转,UO输出为零电位,使保护电路动作,调节R1的值可以改变门限电压,既设定温度值的大小。 图3 迟滞比较器 图1 不难看出,当输出状态一旦转换后,只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值,输出电压的值就将是稳定的。但随之而来的是分辨率降低。因为对迟滞比较器来说,它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度,这是它的一个优点。除此之外,由于迟滞比较器加的正反馈很强,远比电路中的寄生耦合强得多,故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。 图2 图3为某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分。电网电压正常时,1/4LM339的U4<,U5=,输出开路,过电压保护电路不工作,作为正反馈的射极跟随器BG1是导通

的。当电网电压大于242V时,U4>,比较器翻转,输出为0V,BG1截止,U5的电压就完全决定于R1与R2的分压值,为,促使U4更大于U5,这就使翻转后的状态极为稳定,避免了过压点附近由于电网电压很小的波动而引起的不稳定的现象。由于制造了一定的回差(迟滞),在过电压保护后,电网电压要降到242-5=237V时,U4UR2或UIN

LM339电压比较器原理应用

四电压比较器LM339的8个典型应用例子 LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器,该电压比较器的特点是:1)失调电压小,典型值为2mV;2)电源电压范围宽,单电源为2-36V,双电源电压为±1V-±18V;3)对比较信号源的内阻限制较宽;4)共模范围很大,为0~(Ucc-1.5V)Vo;5)差动输入电压范围较大,大到可以等于电源电压;6)输出端电位可灵活方便地选用。 LM339集成块采用C-14型封装,图1为外型及管脚排列图。由于LM339使用灵活,应用广泛,所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器,如IR2339、ANI339、SF339等,它们的参数基本一致,可互换使用。 LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端,用“+”表示,另一个称为反相输入端,用“-”表示。用作比较两个电压时,任意一个输入端加一个固定电压做参考电压(也称为门限电平,它可选择LM339输入共模范围的任何一点),另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时,输出管截止,相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时,输出管饱和,相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态,因此,把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管,在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻(称为上拉电阻,选3-15K)。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时,它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外,各比较器的输出端允许连接在一起使用。 单限比较器电路 图2a给出了一个基本单限比较器。输入信号Uin,即待比较电压,它加到同相输入端,在反相输入端接一个参考电压(门限电平)Ur。当输入电压Uin>Ur时,输出为高电平UOH。图2b为其传输特性。

电压比较器

模拟电子技术自主设计实验 姓名:林启震班级:04101 学号1120410121 实验日期:5.27 台号:教师签字: 电压比较器 一、实验目的 1、掌握电压比较器的分析及其计算 2、学习测试比较器的方法 二、实验仪器 1、双踪示波器 2、信号发生器 3、数字万用表 4、直流电源。 三、实验原理及测量方法 电压比较器(通常称为比较器)的功能是比较两个电压的大小。例如,将一个信号电压Ui和另一个参考电压Ur进行比较,在Ui>Ur和Ui0时,Uo为低电平 Ui<0时,Uo为高电平 集成运放输出的高低电平值一般为最大输出正负电压值U om (a)电路图(b)电压传输特性曲线 图1 过零比较器 2、滞回电压比较器 滞回电压比较器是由集成运放外加反馈网络构成的正反馈电路,如图2所示。Ui为信号电压,Ur为参考电压值,输出端的稳压管使输出的高低电平值为±Uz。可以看出,此电路形成的反馈为正反馈电路。

(a )电路图 (b )电压传输特性曲线 图2 反向滞回电压比较器 电压比较器的特性可以用电路的传输特性来描述,它是指输出电压与输入电压的关系曲线,如图1(b )为过零比较器的电压传输特性曲线。 可以看出,当输入电压从低逐渐升高或从高逐渐降低经过0电压时,Uo 会从一个电平跳变为另一个电平,称0为过零比较器的阈值。阈值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。 滞回电压比较器的电压传输特性曲线如图2(b )所示。 曲线表明,当输入电压由低向高变化,经过阈值1TH U 时,输出电平由高电平(Uz )跳变为低电平(-Uz )。 2123z TH R U U R R = + 当输入电压由高向低变化,经过阈值2TH U 时,输出电平由低电平(-Uz)跳变为高电平(Uz)。 2123z TH R U U R R -= + 3、电压比较器的测试 测试过零比较器时,可以用一个低频的正弦信号输入至比较器中,直接用双踪示波器监看输出和输入波形,当输入信号幅度适中时,可以发现输入电压大于零、小于零时,输出的高、低电平变化波形,即将正弦波变换为方波。 滞回电压比较器测试时也可由用同样的方法,但在示波器上读取上、下阈值时,误差较大。采用直流输入信号的方案较好,调节输入信号变化,测出输出电平跳变时对应的输入电压值即为阈值。 四、实验内容 1、 过零比较器 (1)连接图1(a )实验电路,检查无误后,接通12V ±直流电源 (2)测量当Ui 悬空时,Uo 的值 (3)调节信号源,使输出频率为100Hz ,有效值为1V 的正弦波信号,并输入至Ui 端,用示波器观察比较器的输入Ui 与输出Uo 波形并记录 (4)改变信号发生器的输出电压Ui 幅值,用示波器观察Uo 变化,测出电压传

电压比较器教程文件

电压比较器

实验十集成运放基本应用之三——电压比较电路 姓名:班级:学号:实验时间: 一、实验目的 1、掌握比较器的电路构成及特点 2、学会测试比较器的方法 二、实验原理 1、图1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,输入电压Ui加在反相输入端。图1(b)为(a)图比较器的传输特性。 (a) 图1 电压比较器 (b) 当UiUR时,运放输出低电平,Dz正向导通,输出电压等于稳压管的正向压降UD,即:Uo=-UD。 因此,以UR为界,当输入电压Ui变化时,输出端反映两种状态。高电位和低电位。 2、常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器(又称Schmitt触发器)、双限比较器(又称窗口比较器)等。 (1)、图2过零比较器 D1D2为幅稳压管。信号从运放的反相端输入,参考电压为零。当u1>0 时,u0=-(Uz+U D),当u1<0时,u0=+(Uz+U D)

(a) 图2 过零比较器 (b) (2)、图3为滞回比较器。 过零比较器在实际工作时,如果Ui恰好在过零值附近,则由于零点漂移的存在,Uo将不断由一个极限值转换到另一个极限值,这在控制系统中,对执行机构将是很不利的。为此就需要输出特性具有滞回现象。如图3所示: (a) (b) 图3 滞回比较器 从输出端引入一个电阻分压支路到同相输入端,若Uo 改变状态,U∑ 点也随着改变点位,使过零点离开原来位置。当Uo 为正(记作U D )U∑=[ R2/( R2+ R f )]* U D ,则当UD> U∑后,Uo 再度回升到UD,于是出现图(b)中所示的滞回特性。- U∑ 与U∑ 的差别称为回差。改变R2 的数值可以改变回差的大小。 三、实验设备与器件 1、±12V直流电源 2、直流电压表 3、函数信号发生器 4、交流毫伏表 5、双踪示波器 6、运算放大器μA741×2 7、稳压管2CW231×1 8、二极管4148×2 9、电阻器等

电压比较器电路图

电压比较器电路。 电压比较器是比较两个电压和开关输出或高或低的状态,取决于电压较高的电路。一个基于运放电压比较器上显示。图1显示了一个电压比较器的反相模式图显示了在非反相模式下的电压比较。 电压比较器 非反相比较 在非反相比较器的参考电压施加到反相输入电压进行比较适用于非反相输入。每当进行比较的电压(Vin)以上的参考电压进入运放的输出摆幅积极饱和度(V+),和副反之亦然。实际上发生了什么是VIN和Vref(VIN-VREF)之间的差异,将是一个积极的价值和由运放放大到无穷大。由于没有反馈电阻Rf,运放是在开环模式,所以电压增益(AV)将接近无穷。+所以最大的可能值,即输出电压摆幅,V。请记住公式AV=1+(Rf/R1)。当VIN低于VREF,反向发生。 反相比较

在相比较的情况下,参考电压施加到非反相输入和电压进行比较适用于反相输入。每当输入电压(Vin)高于VREF,运放的输出摆幅负饱和。倒在这里,两个电压(VIN-VREF)之间的差异和由运放放大到无穷大。记住公式AV=-Rf/R1。在反相模式下的电压增益的计算公式是AV=-Rf/R1.Since没有反馈电阻,增益将接近无穷,输出电压将尽可能即负,V-。 实际电压比较器电路 一种实用的非基于UA741运放的反相比较器如下所示。这里使用R1和R2组成的分压器网络设置参考电压。该方程是VREF=(五+/(R1+R2)的)×R2的。代入这个方程电路图值,VREF=6V。当VIN高于6V,输出摆幅?+12V直流,反之亦然。从A+/-12V 直流双电源供电电路。 电压比较器的使用741

一些其他的运放,你可能会感兴趣的相关电路 1求和放大器:总结放大器可以用来找到一个信号给定数量的代数和。 2。集成使用运放:对于一个集成的电路,输出信号将输入信号的积分。例如,一个集成的正弦波使余弦波,方波一体化为三角波等。 3。反相放大器:在一个反相放大器,输出信号将输入信号的倒版,是由某些因素放大。 4,仪表放大器:这是一个类型的差分放大器输入额外的缓冲阶段。输入阻抗高,易于匹配结果。仪表放大器具有更好的稳定性,高共模抑制比(CMRR),低失调电压和高增益。

电压比较器

实验十集成运放基本应用之三——电压比较电路 姓名:班级:学号:实验时间: 一、实验目的 1、掌握比较器的电路构成及特点 2、学会测试比较器的方法 二、实验原理 1、图1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,输入电压Ui加在反相输入端。图1(b)为(a)图比较器的传输特性。 (a) 图1 电压比较器 (b) 当UiUR时,运放输出低电平,Dz正向导通,输出电压等于稳压管的正向压降UD,即:Uo=-UD。 因此,以UR为界,当输入电压Ui变化时,输出端反映两种状态。高电位和低电位。 2、常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器(又称Schmitt触发器)、双限比较器(又称窗口比较器)等。 (1)、图2过零比较器 D1D2为幅稳压管。信号从运放的反相端输入,参考电压为零。当u1>0时,u0=-(Uz+U D),当u1<0时,u0=+(Uz+U D) (a) 图2 过零比较器(b)

(2)、图3为滞回比较器。 过零比较器在实际工作时,如果Ui恰好在过零值附近,则由于零点漂移的存在,Uo 将不断由一个极限值转换到另一个极限值,这在控制系统中,对执行机构将是很不利的。为此就需要输出特性具有滞回现象。如图3所示: (a) (b) 图3 滞回比较器 从输出端引入一个电阻分压支路到同相输入端,若Uo 改变状态,U∑ 点也随着改变点位,使过零点离开原来位置。当Uo 为正(记作U D )U∑=[ R2/(R2+ R f )]* U D ,则当UD> U∑后,Uo 再度回升到UD,于是出现图(b)中所示的滞回特性。- U∑ 与U∑ 的差别称为回差。改变R2 的数值可以改变回差的大小。 三、实验设备与器件 1、±12V直流电源 2、直流电压表 3、函数信号发生器 4、交流毫伏表 5、双踪示波器 6、运算放大器μA741×2 7、稳压管2CW231×1 8、二极管4148×2 9、电阻器等 四、实验内容 1、过零电压比较器 (1)如图5所示在运放系列模块中正确连接电路,并接通±12V电源。 图5 过零比较器

LM324电压比较器电路图和应用

电压比较器基本原理及设计应用 本文主要介绍电压比较器基本概念、工作原理及典型工作电路,并介绍一些常用的电压比较器。 电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。 什么是电压比较器 简单地说,电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的,这里不介绍),并判断出其中哪一个电压高,如图1所示。图1(a)是比较器,它有两个输入端:同相输入端(“+”端) 及反相输入端(“-”端),有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器),同相端输入电压VA,反相端输入VB。VA和VB的变化如图1(b)所示。在时间0~t1时,VA>VB;在t1~t2时,VB>VA;在t2~t3时,VA>VB。在这种情况下,Vout的输出如图1(c)所示:VA>VB时,Vout输出高电 平(饱和输出);VB>VA时,Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。

如果把VA输入到反相端,VB输入到同相端,VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示,则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较,其输出电平倒了一下。输出电平变化与VA、VB的输入端有关。 图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样,它的输出特性如图2(b)所示。VB>VA时,Vout输出饱和负电压。

如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较,如图3(a)所示。此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。如果这参考电压是0V(地电平),如图3(b)所示,它一般用作过零检测。 比较器的工作原理 比较器是由运算放大器发展而来的,比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛,所以开发出了专门的比较器集成电路。 图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路,输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端,VB通过输入电阻R1接在反相端,RF为反馈电阻,若不考虑输入失调电压,则其输出电压Vout与VA、VB及4 个电阻的关系式为:Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2,R3=RF,则Vout=RF/R1(VA-VB),RF/R1为放大器的增益。当R1=R2=0(相当于R1、R2短路),R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时,Vout=∞。增益成为无穷大,其电路图就形成图4(b)的样子,差分放大器处于开环状态,它就是比较器电路。实际上,运放处于开环状态时,其增益并非无穷大,而Vout输出是饱和电压,它小于正负电源电压,也不可能是无穷大。

电压比较器资料讲解

电压比较器 电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路,是组成非正弦波发生电路的基本单元电路,在测量和控制中有着相当广泛的应用。 电压比较器的功能是对两个输入电压的大小进行比较,并根据比较结果输出高、低两个电平。此外由于高电平相当于逻辑“1”,低电平相当逻辑“0”,所以比较器可作为摸拟与数字电路之间的接口电路. 由于比较器输出只有两个状态,因此,用作比较器的运放将工作在开环或正反馈的非线性状态。 电压比较器的电路符号 电压比较器的基本特性 1. 输出 高电平(U oH )和低电平(U oL ) 用运放构成的比较器,其输出的高电平UoH 和低电平UoL 可分别接近于正电源电压(UCC)和负电源电压(-UCC)。 2. 鉴别灵敏度 理想的电压比较器,在高、低电平转换的门限UT 处具有阶跃的传输特性。 这就要求运放: 实际运放的Aud 不为无穷大。在UT 附近存在着一个比较的不灵敏区。在该区域内输出既非UoH ,也非UoL ,故无法对输入电平大小进行判别。 显然,Aud 越大,则不灵敏区就越小,称比较器的鉴别灵敏度越高。 3.转换速度 作为比较器的另一个重要特性就是转换速度,即比较器输出状态发生转换所需要的时间。 ud A = ∞ u u EE u -u +

通常要求转换时间尽可能短,以便实现高速比较。为此可对比较器施加正反馈,以提高转换速度。 理想集成运放非线性应用时的特点 非线性应用的条件:运放开环或施加正反馈。 非线性应用特点: 反相电压比较器 电路如图所示, 输入信号u i 加在反相端,参考电压u r 加在同相端。 u i < u r , u o =U OH ui > ur , uo=UOL 。 同相电压比较器 电路如图所示, 输入信号u i 加在同相端,参考电压u r 加在反相端。 ui < ur , uo=UOL ui > ur , uo=UOH 当参考电压为零时,则为同相过零比较器。 o CC oL o CC oH i i u u u U U u u u U U +--+ -+==>≈-=<≈+=

电压比较器电路图,电压比较器的应用

电压比较器电路图,电压比较器的应用 电压比较器电路图 >OH。图1b为其传输特性。

电压比较器基本原理及设计应用 本文主要介绍电压比较器基本概念、工作原理及典型工作电路,并介绍一些常用的电压比较器。 电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。 什么是电压比较器 简单地说,电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的,这里不介绍),并判断出其中哪一个电压高,如图1所示。图1(a)是比较器,它有两个输入端:同相输入端(“+”端) 及反相输入端(“-”端),有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器),同相端输入电压VA,反相端输入VB。VA和VB 的变化如图1(b)所示。在时间0~t1时,VA>VB;在t1~t2时,VB>VA;在t2~t3时,VA>VB。在这种情况下,Vout的输出如图1(c)所示:VA>VB时,Vout输出高电平(饱和输出);VB>VA 时,Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。

如果把VA输入到反相端,VB输入到同相端,VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示,则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较,其输出电平倒了一下。输出电平变化与VA、VB的输入端有关。 图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样,它的输出特性如图2(b)所示。VB>VA时,Vout输出饱和负电压。

实验十二 电压比较器

实验十二电压比较器 学院:信息科学与技术学院专业:电子信息工程 姓名:刘晓旭 学号:2011117147

一.实验目的 1.掌握电压比较电路的分析及计算 2.学会测试电压比较器的方法 二.实验仪器 双踪示波器,信号发生器,数字发生器,直流电源 三.预习要求 1.复习电压比较器的工作原理 2.计算图1实验电路的阈值,画出电路的电压传输特性曲线 3.分析各实验电路,画出当输入为正弦波时的输出波形图。 4.根据实验内容自拟实验数据记录表格。 四.实验原理 电压比较器(通常称为比较器)的功能是比较两个电压的大小。例如,将 一个信号电压u i 和另一参考电压U R 进行比较,在u I >U R 和u I 0 时,u o 为低电平 u i < 0 时,u o 为高电平 集成运放输出的高低电平值一般为最大输出正负电压值U 0m 。 图1.过零比较器

2.滞回电压比较器 滞回电压比较器是由集成运放外加反馈网络构成的正反馈电路,如图 2 所示。 u i 为信号电压,U R 为参考电压值,输出端的稳压管使输出的高低电平值为±U Z 。可以看出,此电路形成的反馈为正反馈电路。 图2反相滞回电压比较器 电压比较器的特性可以用电路的传输特性来描述,它是指输出电压的关系曲线,如图1(b)为过零比较器的电压传输特性曲线。 可以看出,当输出电压从低逐渐升高或从高逐渐降低讲过0电压时,u o 会从一个电平跳变为另一个电平,称0为过零比较器的阈值。阈值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。 滞回电压比较器的电压传输特性曲线如图2(b)所示。 曲线表明,当输入电压由低向高变化,经过阈值U TH1时,输出电平由高电平跳变为低电平。 3 221 R R U R U Z TH += 当输入电压从高向低变化经过阈值U TH2时,输出电压由低电平跳变为高电平, 3 222R R U R U Z TH +-= 3.电压比较器的测试 测试过零比较器时,可以用一个低频的正弦信号输入至比较器中,直接用双踪示波器监视输出和输入波形,当输入信号幅度适中时,可以发现输入电压大于0,小于0时,输出的高低电平变化波形,即将正弦波变换成方波。 滞回电压比较器测试时也可以用同样的方法,但是在示波器上读取上下阈值

集成运放组成的电压比较器

1. 功能及应用:主要用来判断输入信号电位之间的相对大小,它至少有两个输入端及一个输出端,通常用一个输入端接被比较信号U i ,另一个则接基准电压 V R 定门限电压(或称阀值)的U T 。输出通常仅且仅有二种可能即高、低二电平的 矩形波,应用于模-数转换,波形产生及变换,及越限警等。 2. 运放的工作状态:开环和正反馈应用:运放在线性运用时,由于开环增益一般在105以上,所以其对应的输入的线性范围很小,U i 数量级,为了拓宽其线性范围就必须引入负反馈,降低其开环增益。而比较器则希望其输入的线性范围越小越好(即比较灵敏度越高)采用开环或使开环增益更高的正反馈应用。在这儿有必要重复展现运放开环电压传输特性。见图8.2.1,请注意横、纵坐标标度的不同 (1) 从途中可化称 (2) 若U i 发出变化,使Uo从负波饱和值突变到正饱和值,只在经过极窄的线性区 时,才遵循在线性工作时才特有的“虚短”,其它时刻“虚短”不复存在。 (3) 若横坐标采用与纵坐标相同的标尺,则线性部分特性与纵轴合拢。 (4) 若用正反馈使Aod↑,则可缩短状态的转换时间。 3. 分类: (1) 单限比较器 (2) 迟滞比较器(Schmitt) (3) 双限比较器(窗口比较器) 二. 单限比较器 1. U i 与U R 分别接运放两输入端的开环串接比较器,见图8.2.2 模拟与电源技术社区https://www.sodocs.net/doc/c514821372.html,/

ΔU i>U R Uo=+Uom ΔU i

LM311电压比较器(含内部电路图,参数)

LM311 LM211中文资料 时间:2009-08-06 20:01:15 来源:资料室作者: LM111/LM211/LM311电压比较器集成电路 该LM111,LM211和LM311的电压比较器设计运行在更宽的电源电压:从标准的±15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。其输出兼容RTL,DTL和TTL以MOS电路。此外,他们可以驱动继电器,开关电压高达50V,电流高达50mA。 LM111 LM211 绝对最大额定值: Total Supply Voltage (V84) 总供给电压(V84)36V Output to Negative Supply Voltage (V74)输 出到负电源电压(V74) 50V Ground to Negative Supply Voltage (V14) 地到负电源电压(v14) 30V Differential Input Voltage 差分输入电压±30V Input Voltage (Note 4) 输入电压(注4)±15V Output Short Circuit Duration 输出短路持续 时间10秒 10 sec Operating Temperature Range 工作温度范围LM111?55℃ to 125℃LM211?25℃ to 85℃ LM111 LM211 电气特性: Parameter 参数Conditions 测试条件Mi n 最 小 Typ 典 型 M a x 最 大 U n i t s 单 位 Input Offset Voltage 输入偏移电压(注7)TA=25℃, RS≤50k0.7 3 m V Input Offset Current 输入失调电流TA=25℃ 4.0 1 n A Input Bias Current 输入偏置电流TA=25℃60 1 n A

电压比较器的使用

探讨探讨电压比较器电压比较器电压比较器之作用之作用之作用 作者: Radim Smat 意法半导体应用工程师 引言 比较器在最常用的简单集成电路中排名第二,仅次于排名第一的运算放大器。在各类出版物中可以经常看到运算放大器的理论,关于运算放大器的设计和使用方法的图书也非常多,可是我们却很难找到关于比较器的理论研究,究其原因,比较器本身功能十分简单,只用于比较电压,然后根据比较结果,把输出电压设定在数字低态或高态。 很多人认为比较器类似于没有反馈引脚的运算放大器,真实情况并不是这样,当使用比较器防止负面的意外事件时,我们应该了解更多的技术背景知识。 比较器比较器可以用运算放大器代替吗可以用运算放大器代替吗可以用运算放大器代替吗?? 在开环或高增益配置中用运算放大器代替比较器是十分常见的,虽然最好是使用专门优化的比较器,但是用运算放大器代替比较器也是可以的。运算放大器是一种为在负反馈条件下工作设计的电子器件,设计重点是保证这种配置的稳定性,压摆率和最大带宽等其它参数是放大器在功耗与架构之间的折衷选择;相反,比较器是为无负反馈的开环结构内工作设计的,这些器件通常不是通过内部补偿的,因此速度即传播延迟以及压摆率(上升和下降时间)在比较器上得到了最大化,总体增益通常也比较小。 用运算放大器代替比较器不会使性能得到优化,而且功耗速度比将会很低。如果反过来,用比较器代替运算放大器,情况则会更坏。通常情况下比较器不能代替运算放大器,在负反馈条件下,比较器很可能会出现工作不稳定的情况。 总之,我们可以说,比较器和运算放大器是不能互换的,低性能设计除外。 产品描述 ST 最近新推出一系列轨对轨高速比较器:单比较器TS3021和双速比较器TS3022。在既需要低电流消耗又需要快速信号响应的应用中,如便携通信系统或高速采样系统, TS302x 的特性深受市场欢迎。 TS320x 系列产品采用双极晶体管和MOS 晶体管两种技术,其最大特点是功耗低、响应速度快,典型功耗达到(每个比较器)64μA ,典型响应速度33ns ,在0℃到+125℃民用工作温度范围内,工作电压范围1.8V 到5V ;在-40℃到+125℃工业工作温度范围内,工作电压范围2V 到5V ;TS302x 还提供最高200mA 的闩锁保护功能和高达2kV 的ESD 保护功

比较器电路

模拟电路设计(十七)非线形电路 Converter
作者: 时间:2009-02-20 来源:52RD 硬件研发
在 OP 增幅电路经常可以发现非线形电路的踪影,由于非线形电路涉及范围非常广泛,所以本文以常用的电 压比较器(Comparator)为主轴,探讨非线形电路的动作特性与使用技巧。 模拟电路可分成线形电路与非 线形电路两种。如图1所示输出、入两者呈直线关系的电路,就是一般所谓线形电路。输出、入两者的关系 通常是以传达关数 G(jω)表示,由于 G(jω) 的分子与分母两者都是使用 jω 的高次多项式,或许读者会认为 这样的电路无法变成直线性,不过若将 jω 固定(亦即频率维持一定)并改变输入振幅,输出、入两者就会变 成直线状,由此可知输入的一次关数电路等同于输出的线形电路,由于线形电路本身具备所谓的「重叠要素」, 而非线形电路的输入并不是一次关数的电路,所以不符合上述的基本要素。
图1 线形电路的输出入关系 非线形电路 图2是典型的非线形电路;图2(a)是电压比较器(comparator),它的动作原理与 OP 增幅电路相同,都是 利用大 gain 将非反相端子与反相端子之间的差动电压增幅输出。图2(b)~(f)为演算电路,这些电路都是 利用数字作演算,因此具有速度上的优点。

图2 各种非线形电路 有关无效时间电路,具体而言例如将输入信号转换成 A-D 进行数位演算,接着再作 D-A 转换输出的非线形 电路,就属于无效时间电路。一般延迟电路输出 step 应答时,通常输出 Level 会逐渐增,相较之下无效时 间电路即使输入信号,在一定时间内几乎不会进行任何输出,之后输出 Level 会突然变大,出现这种现象的 电路就是所谓的「无效时间电路」。由于数位演算具备高精度低成本等优点,因此目前广泛应用在类比电路, 不过这类电路的演算时间,与模拟/数字转换时间隐藏着「无效时间」等问题,尤其是负归返回路(return loop) 一旦出现无效时间时,即使变更输入也无法改变电路的输出特性。由于负归返会持续改变输出,结果反而造 成电路出现 over shoot 现象,因此负归返回路内如果含有非线形电路的话,一般而言比较不易获得稳定的 动作。 电压比较 IC 表1是典型的电压比较(comparator)IC 与 OP 增幅 IC NJM2904的规格;图3是各电压比较器 IC 的脚架 (pin)连接方法。根据表1的记载可知电压比较器都是利用 电压驱动。

电压比较器数据处理

电压比较器 一、实验目的 1、 掌握电压比较器的电路构成及工作原理 2、 掌握电压比较器参数的测量方法 二、实验原理 1、集成运算放大器简介: 2、 理想运放的主要性能指标:A 0o o i o id ou u u R R u u u ==→∞→∞→i-–,,。i + 3、 集成运放在非线性应用: 运放在非线性应用时必须工作于开环或正反馈状态(虚短已不适用),输出电压只有高、低两种状态。若u +>u -,则u o =+u om (+u O m 为正输出饱和电压);若u +<u -,则u o =-u om (-u O m 为负输出饱和电压)。 电压比较器是运放的典型非线性应用,其功能是将输入电压与参考电压u REF 相比较。 三、实验步骤及数据处理 1. 单限电压比较器: (1)原理 图一、单限反相电压比较器 原理图分析: 当REF i u u >时,u o =+u om (+u O m 为正输出饱和电压);当REF i u u <时,u o =-u om (-u O m 为负输出饱和电压)。 (2)实验步骤及方法 a) 电源电压Ec =±5V (由实验箱提供),参考电压u REF += +1V (由GDP-3303D 直流稳压电 源)。 b) 输入信号u i (三角波):峰峰值u pp =5V ,频率=200Hz (u i 由DSO-x 2014A 示波器提供)。 c) 用示波器1、2通道同时观测输入、输出电压波形。 1通道观察输入电压波形(作触发源),2通道观察输出电压波形。示波器水平时基归零和垂直位移归零。 用示波器X -Y 模式测量电压传输特性曲线。 (3)实验数据处理

电压比较器及其应用

电压比较器及其应用 在最常用的简单集成电路中,电压比较器仅次于排名第一的运算放大器而排名第二。各类教科书及相关出版物中可以经常看到关于运算放大器的理论、设计和使用方法的知识内容,而关于比较器的知识内容明显较少。我们在中等职业技术教学中,补充了一些知识内容,弥补这些不足。 一、电压比较器简介 电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。其功能是比较两个输入电压(或者说一个基准电压和一个待比较电压)的大小,并用输出电压的高电平或低电平,表示两个输入电压比较的结果:当“+”输入端(同相输入端,下同)电压高于“-”输入端(反向输入端,下同)时,输出为高电平;当“+”输入端电压低于“-”输入端时,输出为低电平。电压比较器可以用作模拟电路和数字电路的接口,还可以用作波形的产生和变换等。利用电压比较器可将正弦波变换为同频率的方波或矩形波。 电压比较器的输入是线性量,而输出是开关量(高电平或低电平)。一般应用中,可以用线性运算放大器,在不加负反馈的情况下,构成电压比较器来使用。所有的运算放大器都可用作电压比较器,例如LM324、LM358、μA741、TL081、OP27等,这些都可以做成电压比较器。LM339、LM393是专业的电压比较器,切换速度快,延迟时间小,可用在专门的电压比较场合。 电压比较器有的使用单电源工作,如图1所示。有的单电源和双电源都可以使用,图2所示使用的就是双电源。我们经常使用的四电压比较器LM339,既可使用最大值36V的单 电源,也可使用±18V的双电源。电压比较器的输出端,有的自身可以输出高电平及低电平,例如输出级采用推挽式结构的;而有的电压比较器输出级是一只集电极开路的三极管,称作集电极开路输出,参见图3。也有场效应管漏极开路输出型,与集电极开路输出型类似。对于集电极开路输出和漏极开路输出的电压比较器,使用时要连接上拉电阻R,输出端才可能

常见电压比较器分析比较

常见电压比较器分析比较 电压比较器通常由集成运放构成,与普通运放电路不同的是,比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号,运放就会进入非线性区,属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时,虚断路原则仍成立,虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。 一、零电平比较器(过零比较器) 电压比较器是将一个模拟输入信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较和鉴别的电路。 参考电压为零的比较器称为零电平比较器。按输入方式的不同可分为反相输入和同相输入两种零电位比较器,如图1(a)、(b)所示 图1 过零比较器 (a)反相输入;(b)同相输入 通常用阈值电压和传输特性来描述比较器的工作特性。 阈值电压(又称门槛电平)是使比较器输出电压发生跳变时的输入电压值,简称为阈值,用符号UTH表示。

估算阈值主要应抓住输入信号使输出电压发生跳变时的临界条件。这个临界条件是集成运放两个输入端的电位相等(两个输入端的电流也视为零),即U+=U–。对于图1(a)电路,U–=Ui, U+=0, UTH=0。 传输特性是比较器的输出电压uo与输入电压ui在平面直角坐标上的关系。 画传输特性的一般步骤是:先求阈值,再根据电压比较器的具体电路,分析在输入电压由最低变到最高(正向过程)和输入电压由最高到最低(负向过程)两种情况下,输出电压的变化规律,然后画出传输特性。 二、任意电平比较器(俘零比较器) 将零电平比较器中的接地端改接为一个参考电压UR(设为直流电压),由于UR的大小和极性均可调整,电路成为任意电平比较器或称俘零比较器。

图2 任意电平比较器及传输特性 (a)任意电平比较器;(b)传输特性 图3 电平检测比较器信传输特性 (a)电平检测比较器;(b)传输特性 电平电压比较器结构简单,灵敏度高,但它的抗干扰能力差。也就是说,如果输入信号因干扰在阈值附近变化时,输出电压将在高、低两个电平之间反复地跳变,可能使输出状态产生误动作。为了提高电压比较器的抗干扰能力,下面介绍有两个不同阈值的滞回电压比较器。 三、滞回电压比较器 滞回比较器又称施密特触发器,迟滞比较器。这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时,它有两个阈值,且不相等,其传输特性具有“滞回”曲线的形状。 滞回比较器也有反相输入和同相输入两种方式。