電子電路：電壓比較器工作原理及原理圖-KIA MOS管

電壓比較器工作原理

電壓比較器是集成運放非線性應用電路，他常用于各種電子設備中，那么什么是電壓比較器呢？

它將一個模擬量電壓信號和一個參考固定電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產生躍變，相應輸出高電平或低電平。比較器可以組成非正弦波形變換電路及應用于模擬與數字信號轉換等領域。

圖1所示為一最簡單的電壓比較器，UR為參考電壓，加在運放的同相的輸入端，輸入電壓ui加在反相的輸入端。

電壓比較器原理圖

(a)電路圖(b)傳輸特性 當ui＜UR時，運放輸出高電平，穩壓管Dz反向穩壓工作。輸出端電位被其箝位在穩壓管的穩定電壓UZ，即uO＝UZ

當ui＞UR時，運放輸出低電平，DZ正向導通，輸出電壓等于穩壓管的正向壓降UD，即 uo＝－UD

因此，以UR為界，當輸入電壓ui變化時，輸出端反映出兩種狀態，高電位和低電位。

表示輸出電壓與輸入電壓之間關系的特性曲線，稱為傳輸特性。 圖(b)為(a)圖比較器的傳輸特性。

常用的電壓比較器有過零電壓比較器、具有滯回特性的過零比較器、滯回電壓比較器，窗口（雙限）電壓比較器。

集成電壓比較器簡介：

作用：可將模擬信號轉換成二值信號，即只有高電平和低電平兩種狀態的離散信號。

應用：作為模擬電路和數字電路的接口電路。

特點：比集成運放的開環增益低，失調電壓大，共模抑制比小；但其響應速度快，傳輸延遲時間短，而且不需外加限幅電路就可直接驅動TTL、CMOS和ECL等集成數字電路；有些芯片帶負載能力很強，還可直接驅動繼電器和指示燈。

電壓比較器工作原理及應用

電壓比較器(以下簡稱比較器)是一種常用的集成電路。它可用于報警器電路、自動控制電路、測量技術，也可用于V/F變換電路、A/D變換電路、高速采樣電路、電源電壓監測電路、振蕩器及壓控振蕩器電路、過零檢測電路等。

比較器的工作原理

比較器是由運算放大器發展而來的，比較器電路可以看作是運算放大器的一種應用電路。由于比較器電路應用較為廣泛，所以開發出了專門的比較器集成電路。

下圖(a)由運算放大器組成的差分放大器電路，輸入電壓VA經分壓器R2、R3分壓后接在同相端，VB通過輸入電阻R1接在反相端，RF為反饋電阻，若不考慮輸入失調電壓，則其輸出電壓Vout與VA、VB及4個電阻的關系式為：Vout=(1+RF/R1)?R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。

若R1=R2，R3=RF，則Vout=RF/R1(VA-VB)，RF/R1為放大器的增益。當R1=R2=0(相當于R1、R2短路)，R3=RF=0(相當于R3、RF開路)時，Vout=∞。

增益成為無窮大，其電路圖就形成圖4(b)的樣子，差分放大器處于開環狀態，它就是比較器電路。實際上，運放處于開環狀態時，其增益并非無窮大，而Vout輸出是飽和電壓，它小于正負電源電壓，也不可能是無窮大。

從圖中可以看出，比較器電路就是一個運算放大器電路處于開環狀態的差分放大器電路。

同相放大器電路如下圖所示。

比較器與運放的差別

運放可以做比較器電路，但性能較好的比較器比通用運放的開環增益更高，輸入失調電壓更小，共模輸入電壓范圍更大，壓擺率較高(使比較器響應速度更快)。

另外，比較器的輸出級常用集電極開路結構，如圖所示，它外部需要接一個上拉電阻或者直接驅動不同電源電壓的負載，應用上更加靈活。但也有一些比較器為互補輸出，無需上拉電阻。

比較器電路本身也有技術指標要求，如精度、響應速度、傳播延遲時間、靈敏度等，大部分參數與運放的參數相同。在要求不高時可采用通用運放來作比較器電路。如在A/D變換器電路中要求采用精密比較器電路。

由于比較器與運放的內部結構基本相同，其大部分參數(電特性參數)與運放的參數項基本一樣(如輸入失調電壓、輸入失調電流、輸入偏置電流等)。

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