比較器和波形發(fā)生器

1、比較器和波形發(fā)生器3.1 電壓比較器(Comparer) 電壓比較器的功能比較兩輸入信號(hào)大小，并以輸出高、低電平來(lái)指示。 電壓比較器的特點(diǎn)輸入模擬量，輸出數(shù)字量。實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量間的轉(zhuǎn)換。 電壓比較器工作原理 只要開(kāi)環(huán)Aud很大，則u+、u-間的微小差值，即可使運(yùn)放輸出工作在飽和狀態(tài)。 由)(douuAuu可知u+ u- uo=Uomax（正飽和值） u+ u- uo=-Uomin （負(fù)飽和值） u+ = u- 邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換 因此1、單限電壓比較器類(lèi)型基本比較器簡(jiǎn)單比較器(單門(mén)限)窗口比較器(雙門(mén)限)滯回比較器(施密特觸發(fā)器)8uIuOOuIuO1) 過(guò)零電壓比較器uI 0UOmaxUOma

2、xUOHUOLtuO0tuI0特點(diǎn)：運(yùn)放開(kāi)環(huán)工作。 OuIuO2) 同相輸入單門(mén)限比較器8uIUREFUZUZUREFuI UREF門(mén)限電壓 UT特點(diǎn):1)工作在非線性區(qū)2) )不存在虛短不存在虛短 ( (除了除了uI = UREF 時(shí)時(shí)) ) 3) )存在虛斷存在虛斷門(mén)限電壓 UT = UREF 單限比較器優(yōu)點(diǎn)： 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可不計(jì)有限KCMR的影響。 單限比較器缺點(diǎn)： 電路抗干擾能力差。 例如：過(guò)零比較器，當(dāng)門(mén)限電平附近出現(xiàn)干擾信號(hào)時(shí)，輸出會(huì)出現(xiàn)誤操作。 tvO0vIt02、窗口比較器uO88U1U2uIV1V2uO1uO2設(shè) U1 U2 ，比較器采用單電源uIuO1 uO2 V1 V2

3、uO U1U2 uI U1UOmax截止 導(dǎo)通UZ0UOmax0導(dǎo)通 截止UZ00截止 截止0UZOuIuOU1U2應(yīng)用舉例1 三極管 值分選電路885 V2.5 VV1V2V+15 V10 k20 k20 k430 k1 M5 k1.5 k3CG50 100，LED 不亮。分析電路是否滿足要求： 100，LED 亮，解IB = (15 0.7 ) /1430= 0.01 mA當(dāng) 50 時(shí)，IC 0.5 mA，UC 100 時(shí)，IC 1 mA，UC 5 V V1 導(dǎo)通，LED 亮當(dāng) 50 100 時(shí)，2.5 V UC uP 時(shí)， uO = UZ當(dāng) uI uP 時(shí)， uO = +UZ當(dāng) uI =

4、 uP 時(shí)， 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)212Z1REFTRRRURUU 212Z1REFTRRRURUU 例：R1 = 30 k，R2 =15 k,UZ = 6 V, UREF = 0, 求 UT。)(V 23015156 V)( 23015156-TT UU，特點(diǎn)：2)傳輸特性RR18uIUREFR2R3UZuOOuIuOUT+UTUZUZ當(dāng) uI 逐漸增大時(shí) 只要 uI UT+ ，則 uO = UZ當(dāng) uI 逐漸減小時(shí)只要 uI U T ，則 uO = UZ一旦 uI UT ，則 uO = UZ上門(mén)限下門(mén)限U = UT+ UTU回差電壓uI 上升時(shí)與上門(mén)限比,uI 下降時(shí)與下門(mén)限比。 滯回比較器優(yōu)點(diǎn)： 電

5、路抗干擾能力強(qiáng)。 例：反相輸入滯回比較器的比較特性如圖示，在已知輸入信號(hào)時(shí)，試畫(huà)輸出信號(hào)波形。uI (V)uo(V)0比較特性7-7-66uI (V)t010-106- 6tuO (V)07-72. 同相型滯回比較器R1R8uIUREFR2R3UZuO212Z1IPRRRURuu 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)，uP = uN = UREFREF212Z1I URRRURu 即即若 UREF = 012ZT RRUU 則則12ZTRRUU 傳輸特性O(shè)uIuOUT+UTUZUZU = UT+ UT12Z2RRU 應(yīng)用舉例抗干擾OuIUTuOUOHUOLOOuIUT-UT+UOHUOLO整形OuIUT+UT-OuOU

6、OHUOLOuIUT+UT-OuOUOHUOLuO3.2 波形發(fā)生器1. 矩形波發(fā)生器R1C8R2R3UZuOR積分電路 滯回比較器UZ uO uCtUT+UT-UZ振蕩頻率212ZTRRRUU 212ZTRRRUU )21ln(212RRRCT Tf1 占空比 = 50% 矩形波高電平時(shí)間與其周期T之比稱為占空比，方波的占空比為50%。顯然，為了改變輸出方波的占空比，應(yīng)改變電容器C的充電和放電時(shí)間常數(shù)，即可得占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器。 -+RWR1R2CucuoD1D2abc反相積分電路方波發(fā)生器電路一：方波發(fā)生器 矩形波積分電路三角波2. 三角波發(fā)生器+RR1R2C+uc-+RR2Cuo此

7、電路要求前后電路的時(shí)間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。dtuRCuoo11+RR1R2C+uc-+RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波發(fā)生器確定，其幅值也由周期T和參數(shù)R、C決定。0uo1tUom-Uom電路二：電路一的改型+A1A2uouo1R02R01RCR2R1反相積分電路滯回比較器特點(diǎn)：由滯回比較器和反相積分器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，滯回比較器的輸出作為反相積分器的輸入，反相積分器的輸出又作為滯回比較器的輸入。+uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL滯回比較器回顧:omHURRU21omLURRU21上下門(mén)限電壓：回顧:反相積分器dtuRCuio1ui-+RR2Cuoui=-Uui=+

8、Utuo0+Uom-UomomHURRU21omLURRU21+A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1tUOMUOMuotUHULdtuRCuoo11周期和頻率計(jì)算tuoUHULT+A1A2uouo1R02R01RCR2R1RCRRf124214RRCRT T1T2LHTOMUUdtURC101HLTOMUUdtURC201TTT5 . 021omTOMURRdtURC215 . 0021電路三：是電路二的改型電路調(diào)整電位器 RW 可以使三角波上下移動(dòng)。即給純交流的三角波疊加了一個(gè)直流分量。+E-ERW+A1A2uouo1R02R01RCR2R1第 6 章集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用tu

9、oT1T2-+R2R1+RR2CuoR+T1 時(shí)間段，電容 C 通過(guò) R 放電T2 時(shí)間段，電容 C 通過(guò) R 充電充放電的 時(shí)間T1、T2可通過(guò) R、R調(diào)整。當(dāng)R=0時(shí)，則為鋸齒波發(fā)生器。電路四：是電路二的改進(jìn)電路uo1被嵌位于Uz第 6 章集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用3.鋸齒波發(fā)生器uot-+R2R1+R4CuoR+R3改變?nèi)遣òl(fā)生器中積分電路的充放電時(shí)間常數(shù)，使放電的時(shí)間常數(shù)為0，即把三角波發(fā)生器轉(zhuǎn)換成了鋸齒波發(fā)生器。couuuct-+R2R1+R4CuoR+R3ZTZURRdtURC21021212RRCRT *4.壓頻轉(zhuǎn)換電路ZHURRU21ZLURRU21 |ui | UZ+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2couu 把鋸齒波發(fā)生器積分電路的充電電壓由uo1變?yōu)閡i ，則鋸齒波發(fā)生器轉(zhuǎn)變?yōu)閴侯l轉(zhuǎn)換電路。即輸出uo的頻率由輸入電壓ui的大小決定。設(shè) uo1=+UZ ，則D2截止，D1導(dǎo)通， ui 給電容C充電， uo下降，當(dāng)uo下降到U+L時(shí)uo1翻轉(zhuǎn)到-UZ ，這時(shí)， D1截止，D2導(dǎo)通，電容C快速放電，uo上升，當(dāng)uo上升到U+H時(shí)uo1翻轉(zhuǎn)到+U