第二节 电压比较电路
1、运放的工作状态 比较器电路中的运放一般在开环或正反馈条件 下工作，运放的输出电压只有正和负两种饱和 值，即运放工作在非线性状态。在这种情况下， 运放输入端“虚短”的结论不再适用，但“虚 断”的结论仍然可用(由于运放的输入电阻很 大）。 2、电压比较器的类型 常用的电压比较器有零电平比较器、非零电平 比较器、滞回比较器和窗口比较器等电路。
捕捉时间
关断时间
限制了电路的工作 速度
第一节 采样保持电路
采样保持电路的基本性质 组成： 1. 模拟开关 2. 模拟信号存储电容 3. 缓冲放大器
第一节 采样保持电路
ui ,uo
O fs(t)
O Ts
a)
uo
f(t)
t
t
模拟信号采样
采样保持电路
对采样保持电路的主要要求： 精度和速度
为提高实际电路的精度和速度，可从元件和 电路两方面着手解决。
滞后电平可调，合理选择大小，使之稍大于预计的干抗信号，就可消除 振铃现象。但不可太大，否则检测误差太大。
电压比较电路
三 窗口比较电路
R1
UZ
E
UR1
VS
RP
UR2
R2
Uo
-1
#
“1”
+1 N1 Uo1
&
-1
#
+1 N2 Uo2
Uo O “0”
ui
单方向多个阈值
U
U R2
U R1
ui
四、比较电路的应用
电压比较器的性能指标
(1）阈值电压：比较器输出发生跳变时的输 入电压称之为阈值电压或门限电平。
(2）输出电平：输出电压的高电平和低电平。 (3）灵敏度：输出电压跳变前后，输入电压
之差值。 (4）响应时间：输出电压发生跳变所需的
时间称之为响应时间。
电压比较器的分析方法
运放两个输入端电压差 近似等于零是比较器输出 电压发生跳变的临界条件
1、单限比较器电路的应用
某仪器中过热检测保护电路
2、滞回比较器电路的应用
某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分
3、窗口比较器电路的应用
采用上面窗口比较器可 以区分三极管β是否在 需要范围内，比如记为 合格范围为 50<β＜100，其它β<50 或β>100均要取出，则 可用发光二极管亮表示 一种越限极警，不亮记 为可通过即β合格。
uP
uO T
uo U1 U2
t
R2
R7
VS2
R6
uo
T1 T2
R5
-E
-U
VS1
VS3
O
t
UC(t)
1 R1C
t 0
uidt
T1
R1C(U1 ui
U2)
Ru1Ci T1 U1 U2
当 R1 2(R3 rce) 时
ui
U1 U2
f0T1R1C(U11U2)ui
应用：在调频，锁相和A/D变换等许多技术领域得到非
常广泛的应用。
指标：额定工作频率和动态范围，灵敏度或变换系数，
非线性误差，灵敏度误差和温度系数等
电压频率转换电路
积分复原型 组成：积分器、比较器和积分复原开关等
V
R3
uC
O
C
R9
U1
t
U2
ui R1
∞
R4
∞
-
uC
-
R8
+ + N1
+ uP + N2
作业：利用窗口比较器设计一分选 阻值在1000±10Ω 范围内的测试电 路。
比较器作为接口电路的应用 1、不同通讯方式间电平的转换 2、不同仪器间的电平转换
第三节 电压频率转换电路
V/f 转换器
定义：V/f (电压/频率)转换器能把输入信号电压转换成
相应的频率信号，即它的输出信号频率与输入信号电 压值成比例，故又称为电压控制(压控)振荡器(VCO)。
a)
un
UR
ui Uo
MN
PQ
电压比较电路
二 滞回比较电路（正反馈阈值）
两个阈值：
R ui
R2
UR
-1 #
+1
Uo
R1
Uo
O
U1 U2 ui
a)
b)
单方向单阈值
门限电平：
U1URR1R 1R2UOL R1R 2R2 U2URR1R 1R2UOH R1R 2R2
滞后电平
UU 2U 1R 1R 2R 2(U OH U O)L
元件性能的影响和要求
存储电容
选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙 烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。(原因：当电路从采样 转到保持，介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被 保持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压，峰值检波器 复位时，电容放电，介质吸附效应会使放电后的电容电压 回升，引起小信号峰值的检波误差。电容器的泄漏电阻引 起电容上的保持电压随时间逐渐减小，降低保持精度）
总结
模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小， 漏电流小，极间电容小和切换速度快。
存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄 漏电阻大的电容。
运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽 宽及转换速率（上升速率）大的运算放大 器；输入运放还应具有大的输出电流
第二节 电压比较电路
1、电平比较电路 2、滞回比较电路 3、窗口比较电路
第六章 信号转换电路
第一节 采样保持电路 第二节 电压比较电路 第三节 电压频率转换电路
信号转换电路
从信息形态变化的观点将各种转换分为三种： ① 从自然界物理量到电量的转换 ② 电量之间的转换 ③ 从电量到物理量的转换
第一节 采样保持电路
基本性质
u0 uuiitt0
采样期 保持期 0为(发 t 出保持命） 令的
(1）根据输入电压使输出电压跳变的条件估 算 阈值电压（门限电平）。
(2）根据具体电路，分析输入电压由高到低 和由低到高变化时输出电压变化的规律。
(3）画传输特性。传输特性是反映比较器输 出电压与输入电压关系的曲线。
(4）根据输入电压的波形和传输特性画输出 电压的波形。
电压比较电路
一 电平比较电路（单阈值比较器） （a）差动比较电路
元件性能的影响和要求
1、输入输出缓冲器 2、模拟开关 3、电容
元件性能的影响和要求
输入输出缓冲器
特别需注意的参数：
∞
输入偏置电流、输入 阻抗、最大输出电流
∞
-
S
+
-
+
+ N2
uo
以及带宽，上升速率 ui
+ N1
C
等性能参数。
Uc
元件性能的影响和要求
模拟开关的性能参数
为了得到高质量的采样保持电路，场效应模拟开关 的速度应快，极间电容，夹断电压或开启电压，导通 电阻和反向漏电流等参数都应小。
Uo
ui
UR
当UR＝0时，此 电路为过零比 较电路（鉴零
器）
-1 +1
a)
# Uo
u i< U R
u i> U R
O UR
ui
b)
图 6-12 电压比较器及其特性
电压比较电路
一 电平比较电路 （b）
ui
Байду номын сангаас
R1
∞
R2
Σ-
求和比较电路（阈值
U
+
Uo
+
可变）
R
优点：阈VR值 可RR变12 V 缺点：振零现象