, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
复习
1,电感反馈式正弦波振荡电路
2,电容反馈式正弦波振荡电路
3,石英晶体正弦波振荡电路
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
8.2 电压比较器
8.2.1 概述
一、电压比较器的电压传输特性
1,定义
uO=f(uI)
uI：模拟信号
uO＝
UOH（高电平）
UOL（低电平）
一般用曲线
描述
2,阈值电压
使 uO从 UOH跃变为 UOL，或从 UOL变为 UOH的输入电压，用 UT来
表示。
3,电压传输特性曲线的三要素
① 输出电平 UOH和 UOL
② 阈值电压 UT
③ uO跃变的方向
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二、集成运放的非线性工作区
1,电路特征,处于开环或引入正反馈状态
2,特点
① 具有“虚断”特点，不具有“虚短”特点；
② uO=
+UOM（ uP>uN）
－ UOM（ uP<uN）
电压传输特性如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
三、电压比较器的种类
① 单限比较器,只有一个阈值电压
② 滞回比较器,有两个阈值电压
③ 窗口比较器,有两个阈值电压
一次跃变
两次跃变
电压传输特性举例
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
8.2.2 单限比较器
一、过零比较器
1,电路组成
电路处于开环状态
2,工作原理
因阈值电压 UT=0，故
当 UI<0时,uO=+UOM
当 UI>0时,uO=-UOM
电压传输特性如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
说明 ① uO跃变方向相反的电压传输特性。
② 对集成运放输入级的保护
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
③ 过零比较器的实用电路
uI<0时,uO=+(UZ1+UD)
uI>0时,uO= - (UZ1+UD)
uI<0时,uO=+UZ
uI>0时,uO=-UZ
优点
① 对输入级有保护作用；
② 能加快 uO的变化速度。
uO=〒 uZ
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二、一般单限比较器
1,电路组成
2,工作原理
根据叠加原理得
R E F
21
2
I
21
1
N URR
Ru
RR
Ru
????
令 uN=uP=0,则阈值电压
R E F
2
1
T UR
RU ??
讨论 ① 当 uI<UT时,uO=UOH=+UZ
② 当 uI>UT时,uO=UOL=-UZ
若 UREF<0，则电压传输特性如图所示
说明 ① 改变阈值电压的大小和极性；
② 改变 uO的跃变方向。
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
分析电压传输特性的步骤,
（ 1）确定 uO的高电平 UOH和低电平 UOL；
（ 2）写出 uP和 uN的表达式，令 uP=uN求出阈值电压（ uI=uT）；
（ 3）由 uI所接入的端子决定 uI过 UT时 uO的跃变方向。
【 例 8.2.1】 在图（ a）所示电路中 UZ=〒 6V；在图（ b）所示电
路中,R1=R2=5kΩ,UREF＝ 2V,UZ=〒 5V,uI波形为三角波。试画
出 uO1和 uO2的波形。
【 解 】 由图（ a）可知，当 uI<0时,uO1=+UZ=+6V；
（ a） （ b）
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
当 uI>0时,uO1=-UZ=-6V
故 uO1波形如图所示
在图（ b）中
V2R E F
1
2
T ???? UR
RU
故当 uI<-2V时,uO2=+UZ=+5V
故当 uI>-2V时,uO2=-UZ=-5V
故 uO2波形如图所示
（ b）
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
8.2.3 滞回比较器
单限比较器的缺点,抗干扰能力差。
1,电路组成
特点,
① uI从反相输入端输入
② 电路引入正反馈
2,工作原理
由图知
ZO Uu ??
IN Uu ?
Z
21
2
P URR
Ru
???
令 uN=uP，则
Z
21
1
T URR
Ru
????
若 uI<-UT，则 uO=+UZ
若 uI>+UT，则 uO=-UZ
uO从 +UZ跃变为 -UZ的阈值电压为＋ UT
uO从 -UZ跃变为 +UZ的阈值电压为 -UT
电压传输特性如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
若 -UT<uI<+UT，则 uO=+UZ或 uO=-UZ
曲线具有方向性
说明
① 滞回比较器引入正反馈加快了 uO的转换速度
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
② 改变阈值电压的大小
Z
21
1
R E F
21
2
P URR
RU
RR
Ru
????
令 uN=uP,则
Z
21
1
R E F
21
2
T1 URR
RU
RR
Ru
????
Z
21
1
R E F
21
2
T2 URR
RU
RR
Ru
????
③ 改变输出电压的跃变方向
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
【 例 8.2.2】 如图所示电路，已知 R1=50kΩ,R2=100kΩ，稳压
管 〒 UZ=〒 9V，输入电压波形如图所示。试画出 uO的波形。
【 解 】
UOH=+UZ=+9V
UOL=-UZ=-9V
阈值电压 V3
Z
21
1
T ?????? URR
Ru
电压传输特性如图所示。 uO波形如图所示。 【 例 8.2.3】 （略）
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
8.2.4 窗口比较器 （双限比较器）
功能：检测出输入电压是否在两个给定的电压之间。
一、电路组成
二、工作原理
uI>URH,uO1=+UOM uO=+UZ
uI<URL,uO1=-UOM uO=+UZ
URL <uI<URH,uO1= uO2=-UOM uO=0
若 URL和 URH均大于零，则电压传输特性如图所示
,uO2=－ UOM
,uO2=+UOM
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作业 P465 8.15（ a）、（ c）,（ e）,8.16
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3,石英晶体正弦波振荡电路
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8.2 电压比较器
8.2.1 概述
一、电压比较器的电压传输特性
1,定义
uO=f(uI)
uI：模拟信号
uO＝
UOH（高电平）
UOL（低电平）
一般用曲线
描述
2,阈值电压
使 uO从 UOH跃变为 UOL，或从 UOL变为 UOH的输入电压，用 UT来
表示。
3,电压传输特性曲线的三要素
① 输出电平 UOH和 UOL
② 阈值电压 UT
③ uO跃变的方向
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二、集成运放的非线性工作区
1,电路特征,处于开环或引入正反馈状态
2,特点
① 具有“虚断”特点，不具有“虚短”特点；
② uO=
+UOM（ uP>uN）
－ UOM（ uP<uN）
电压传输特性如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
三、电压比较器的种类
① 单限比较器,只有一个阈值电压
② 滞回比较器,有两个阈值电压
③ 窗口比较器,有两个阈值电压
一次跃变
两次跃变
电压传输特性举例
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
8.2.2 单限比较器
一、过零比较器
1,电路组成
电路处于开环状态
2,工作原理
因阈值电压 UT=0，故
当 UI<0时,uO=+UOM
当 UI>0时,uO=-UOM
电压传输特性如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
说明 ① uO跃变方向相反的电压传输特性。
② 对集成运放输入级的保护
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
③ 过零比较器的实用电路
uI<0时,uO=+(UZ1+UD)
uI>0时,uO= - (UZ1+UD)
uI<0时,uO=+UZ
uI>0时,uO=-UZ
优点
① 对输入级有保护作用；
② 能加快 uO的变化速度。
uO=〒 uZ
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二、一般单限比较器
1,电路组成
2,工作原理
根据叠加原理得
R E F
21
2
I
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1
N URR
Ru
RR
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令 uN=uP=0,则阈值电压
R E F
2
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讨论 ① 当 uI<UT时,uO=UOH=+UZ
② 当 uI>UT时,uO=UOL=-UZ
若 UREF<0，则电压传输特性如图所示
说明 ① 改变阈值电压的大小和极性；
② 改变 uO的跃变方向。
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
分析电压传输特性的步骤,
（ 1）确定 uO的高电平 UOH和低电平 UOL；
（ 2）写出 uP和 uN的表达式，令 uP=uN求出阈值电压（ uI=uT）；
（ 3）由 uI所接入的端子决定 uI过 UT时 uO的跃变方向。
【 例 8.2.1】 在图（ a）所示电路中 UZ=〒 6V；在图（ b）所示电
路中,R1=R2=5kΩ,UREF＝ 2V,UZ=〒 5V,uI波形为三角波。试画
出 uO1和 uO2的波形。
【 解 】 由图（ a）可知，当 uI<0时,uO1=+UZ=+6V；
（ a） （ b）
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当 uI>0时,uO1=-UZ=-6V
故 uO1波形如图所示
在图（ b）中
V2R E F
1
2
T ???? UR
RU
故当 uI<-2V时,uO2=+UZ=+5V
故当 uI>-2V时,uO2=-UZ=-5V
故 uO2波形如图所示
（ b）
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
8.2.3 滞回比较器
单限比较器的缺点,抗干扰能力差。
1,电路组成
特点,
① uI从反相输入端输入
② 电路引入正反馈
2,工作原理
由图知
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IN Uu ?
Z
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2
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令 uN=uP，则
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若 uI<-UT，则 uO=+UZ
若 uI>+UT，则 uO=-UZ
uO从 +UZ跃变为 -UZ的阈值电压为＋ UT
uO从 -UZ跃变为 +UZ的阈值电压为 -UT
电压传输特性如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
若 -UT<uI<+UT，则 uO=+UZ或 uO=-UZ
曲线具有方向性
说明
① 滞回比较器引入正反馈加快了 uO的转换速度
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
② 改变阈值电压的大小
Z
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令 uN=uP,则
Z
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③ 改变输出电压的跃变方向
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
【 例 8.2.2】 如图所示电路，已知 R1=50kΩ,R2=100kΩ，稳压
管 〒 UZ=〒 9V，输入电压波形如图所示。试画出 uO的波形。
【 解 】
UOH=+UZ=+9V
UOL=-UZ=-9V
阈值电压 V3
Z
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T ?????? URR
Ru
电压传输特性如图所示。 uO波形如图所示。 【 例 8.2.3】 （略）
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
8.2.4 窗口比较器 （双限比较器）
功能：检测出输入电压是否在两个给定的电压之间。
一、电路组成
二、工作原理
uI>URH,uO1=+UOM uO=+UZ
uI<URL,uO1=-UOM uO=+UZ
URL <uI<URH,uO1= uO2=-UOM uO=0
若 URL和 URH均大于零，则电压传输特性如图所示
,uO2=－ UOM
,uO2=+UOM
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作业 P465 8.15（ a）、（ c）,（ e）,8.16
