只要vI ≤ VTH， vo=+Vz
当vI增大到vI ≥VTH时， vo=-Vz V+=VTL
当vI从VTH逐渐减小，减小到vI ≤VTL时， vo=+Vz V+=VTH
VT VTH -VTL
R1 R1 R2
Vz Vz
回差电压
VR
R2
+
R1
A
vO
-
vI R3
±VZ
迟滞比较器
b. 同相迟滞比较器
vC = 0, vO = +VZ,
所以VP
=
R2VZ R1 + R2
电容C充电， vc 开始升高；
(2)当vc=VN≥VP时，vo=-VZ，
所以：VP
=
-
R2VZ R1 + R2
电容C放电， vc 开始下降。
(3)当vc=VN≤Vp时， vo=+VZ ，重复(1)。
问题：vc波形？
方波发生电路输出波形
过零比较器应用
反相过零比较器
同相过零比较器
同相比较 器波形图? 传输特性?
反相过零比较器波形图
vi R1
VD=0.7VΒιβλιοθήκη R1 viVD=0.7V
限幅比较器
+
R2 vo
_
同相端与
反相端间 的电压? 输出幅度?
+
同相端与
R2
vo 反相端间
_
VD =.2V
的电压? VZ 输出幅度?
2. 迟滞比较器
a. 反相输入迟滞比较器
ΔVT
VTH -VTL
2
R1 R2
Vz
迟滞比较器
VR
R2
VTH
+
R1
A
vO
-
vI R3
±VZ
VTL
输入输出波形
迟滞比较器应用
VTH VTL
过零比 较结果
迟滞比 较结果
提高简 单电压 比较器 的抗干 扰能力
电压比较器应用
正弦波变换为矩形波
有干扰正弦波变换为方波
波形整形和变换
3. 窗口比较器
设R1 =R2，则有：
方波发生电路波形周期计算
T
2 = t2 - t1
-Δ t
vc=(-VZ -
R2 R1+R2
VZ
)(1-e
Rf
C
)
+
R2 R1+R2
VZ
其中：Δ t = t - t1，且t1≤t ≤t2
矩形波
方波
T1 T
占空比 = T1 T
5V
0
TTL波
矩形波发生电路的基本工作原理
方波经积分变为三角波, 矩形波积分变为锯齿波
1. 方波产生电路
方波发生电路是由 起延
迟滞比较电路和RC
迟和 反馈
定时电路构成的， 作用
电路如图所示。
限流 限幅
迟滞比较器，其开关作用
方波发生电路工作原理
(1)电源刚接通时, 设：
vI VRL vo2 0 D2导通 vo1 0 D1 截止 vo Vz
VRL vI VRH vo1 0 D1截止 vo2 0 D2截止 vo 0
比较器总结
• 运放工作在开环或正反馈状态和非线性区，其输 出电压只有高电平VOH和低电平VOL两种情况。
• 用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函 数关系。
临界状态下有:
vI v v
v+
R2VR R1vO R1 R2
VR
R2
+
R1
A
vO
-
vI R3
±VZ
vO VZ
V
VTH=
R2VR R2
R1VZ R1
vO VZ
V
VTL=
R2VR R2
R1VZ R1
迟滞比较器传输特性
当vI <VTL时，vo=+Vz V+=VTH
当vI从VTL逐渐增大，
电压比较器中运放的工作特点
(1) 工作在开环或正反馈状态 (2) 大多数情况下工作在非线性区域, 输出与输入
不成线性关系,只有在临界情况下才能使用虚 短,虚断概念。 (3) 输出高电平或者低电平,呈现为开关状态
V+ > V– 时, V o 为高 V+ < V– 时, V o 为低
比较器的分析方法
(1)求出阈值: 输出从一个电平跳变到另一个电平 时（这时运放的两个输入端之间可视为虚短虚 断）所对应的输入电压值。
(2) 分析输入与输出的关系,画出传输特性
1. 简单电压比较器
过零比较器：
过零电压比较器是典型的幅度比 较电路，它的电路图和传输特性 曲线如图所示。
简单电压比较器
电压幅度比较器：
将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值 VREF 上 , 就得到电压幅度比较器。
9.3 非正弦信号产生电路
电压比较器
简单电压比较器 迟滞比较器 窗口比较器 三态比较器
非正弦信号产生电路
方波产生电路
方波-三角波产生电路
9.3.1 电压比较器
简单电压比较器 迟滞比较器 窗口比较器 三态比较器
电压比较器功能
功 能 : 比较两个电压的大小 比较结果以输出高或低电平来表示 用集成运放和电阻、二极管等构成 集成电压比较器
• 电压传输特性的关键要素
– 输出电压的高电平VOH和低电平VOL – 门限电压
• 令vP＝vN所求出的vI就是门限电压
– 输出电压的跳变方向
• vI等于门限电压时输出电压发生跳变 • 跳变方向取决于是同相输入方式还是反相输入方式
• 9.8.1 • 9.8.5 • 9.8.6
作业
9.3.2 非正弦信号产生电路
当VH ＞vI＞ VL时， vO1为低电平， D3截止； vO2为低电平，D4截止； vO为0V；
传输特性
VRH
VRL vI
4. 三态比较器
R1
-
R2
A1
D1
R5
+
vo1
R3
-
vo2 D2
R4
A2 +
vO
vO
VOH
±VZ
VRL
vI
VRH
VOL
vI VRH vo1 0 D1导通 vo2 0 D2截止 vo Vz
方波周期Ｔ用过渡过程
公式可以方便地求出：
T
2Rf C
ln(1
2R2 R1
)
其中：
t1
t2
Rf C
vc
t t1
R2 R1 R2
VZ
vc t -VZ VZ
t
[ ]-
过渡过程公式： vc (t) = vc ( ∞) + vc (0) - vc ( ∞) e τ
t
[ ]-
= vc (0) - vc ( ∞) (1- e τ ) + vc (0)
VL
=
(VCC - 2VD )R2 R1 + R2
A1
1
= 2 (VCC - 2VD )
VH = VL + 2VD
A2
当vI＞VH时，vO1为高电平，D3导通； vO2为低电平, D4截止； vO≈ vO1 = VOH。
窗口比较器
当vI＜ VL时， vO2为高电平，D4导通； vO1为低电平，D3截止； vO≈ vO2 = VOH 。
临界状态下有:
v-=vR v-=v+=vR
v
vR
R1 R1 R2
vo
R2 R1 R2
vI
vI
R2
+
R1
A
vO
-
VR R3
±VZ
vI
(1
R1 R2
)VR
-
R1 R2
vo
vO VZ
vI
VTH
(1
R1 R2
)VR
R1 R2
VZ
vO VZ
vI
VTL
(1
R1 R2
)VR
R1 R2
VZ
回差电压：