单门限电压比较器 2.doc

第30讲
（选讲）
主要内容：单门限电压比较器和迟滞比较器
基本要求：掌握单门限电压比较器和迟滞比较器的工作原理，理解方波及锯齿波发生器的工作原理。
教学要点：单门限电压比较器和迟滞比较器的工作原理

9.4非正弦波发生电路
一、比较器
比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器和具有滞回特性的比较器。这些比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。
1. 固定幅度比较器
1) 过零比较器和电压幅度比较器
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9.4.1所示

图9.4.1 过零比较器传输特性曲线
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，它的电路图和传输特性曲线如图9.4.2所示:

图9.4.2 电压幅度比较器电路图和传输特性曲线
2) 比较器的基本特点
(1) 工作在开环或正反馈状态。
(2) 开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。
(3) 非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。
2. 滞回比较器
从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图9.4.3所示。当输入电压vI从零逐渐增大，且 时， ， 称为上限触发电平。

当输入电压 时， ，此时触发电平变为 ， 称为下限阈值(触发)电平。

图9.4.3 滞回比较器

3. 窗口比较器
窗口比较器的电路如图9.4.4所示。电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成。设R1 =R2，则有：

图9.4.4 窗口比较器
窗口比较器的电压传输特性如下图9.4.5所示.
当vI>VH时，vO1为高电平，D3导通；vO2为低电平, D4截止，vO= vO1。
当vI<VL时，vO2为高电平，D4导通；vO1为低电平，D3截止，vO= vO2。
当VH >vI> VL时，vO1为低电平，vO2为低电平，D3、D4截止，vO为低电平。

图9.4.5 窗口比较器的电压传输特性
4. 比较器的应用
比较器主要用来对输入波形进行整形，可以将不规则的输入波形整形为方波输出,其原理图如图9.4.6所示:

(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波
图9.4.6比较器原理图
二、 非正弦波发生电路
1．方波发生电路
方波发生电路是由滞回比较电路和RC定时电路构成的，电路如图9.4.7所示。

图9.4.7 方波发生电路

电源刚接通时, 设

电容C充电， 升高。参阅图9.4.8：

图9.4.8方波发生电路 输出波形
当 时， ，

所以 电容C放电， 下降。
当 ， 时，返回初态。方波周期Ｔ用过渡过程公式可以方便
地求出

2．三角波发生电路
三角波发生器的电路如图9.4.9所示。它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。

图9.4.9三角波发生器电路
（1）当vO1=+VZ时,则电容C充电, 同时vO按线性逐渐下降，当使A1的VP
略低于VN 时，vO1 从+VZ跳变为-VZ。波形图参阅图9.4.10

图9.4.10三角波发生器电路输出波形

（2）在vO1=-VZ后，电容C开始放电，vO按线性上升，当使A1的VP略大于零时，vO1从-VZ跳变为+ VZ ，如此周而复始，产生振 荡。vO的上升时间和下降时间相等，斜率绝对值也相等，故vO为三角波。
（3）输出峰值

（4）振荡周期：

3 . 锯齿波发生电路
锯齿波发生器的电路如图9.4.11所示。显然，为了获得锯齿波，应改变积分器的充放电时间常数。图中的二极管D和R'将使充电时间常数减为(R∥R')C，而放电时间常数仍为RC。锯齿波电路的输出波形图如图9.4.12所示。

图9.4.11锯齿波电路
锯齿波周期可以根据时间常数和锯齿波的幅值求得。锯齿波的幅值为：vo1m=|Vz|= vomR2/R1 vom= |Vz| R1/R2于是有

图9.4.12锯齿波电路输出波形

本章小结

●正弦波振荡电路是正反馈电路，产生振荡的平衡条件是： ，包括幅度平衡条件： ，相位平衡条件：j AF = jA+j F= ±2np （n=0，1，2，。。。）
●正弦波振荡电路在满足相位平衡条件的频率下，起振的幅度条件是：
振荡发生后尚须稳幅环节。
●RC与LC分别是低频、高频振荡的两种正弦波发生电路，均由放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节四部分组成，但前者由RC串并联网络（文氏桥式），后者由LC并联回路组成选频网络。
●RC正弦波振荡电路的振荡频率： ，RC正弦波振荡电路的振荡频率：

作 业
课本习题 9.2.1、9.2.2 、 9.2.3 、 9.2.5 、 9.2.6 、 9.3.1、9.3.2