比较器

9-2.1 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，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。

9-2.1.1 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9-2.01所示。

(a) 电路图 (b) 电压传输特性 图9-2.01 过零电压比较器

将过零比较器的一个输入端从接地改接到一个固定电压值VREF上，就得到电压比较器，电路如图9-2.02所示。调节VREF可方便地改变阈值。

(a) 电路图 (b)电压传输特性

图9-2.02 固定电压比较器

(2)比较器的基本特点

工作在开环或正反馈状态。

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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。

非线性，因是大幅度工作，输出和输入不成线性关系。

9-2.1.2 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9-2.03(a)所示电路。

(a) 电路图 (b) 传输特性

图9-2.03 滞回比较器电路图

 当输入电压vI从零逐渐增大，且vI≤VT时，vOVom，VT称为上限阀值（触发）

电平。

VTR1VREFR2 VomR1R2R1R2 ，V'T称为下限阀值（触 当输入电压vI≥VT时，vOVom。此时触发电平变为VT发）电平。

 VTR1VREFR2 VomR1R2R1R2 以前，vO始终等于Vom，因此出现了如图14.03(b)所示当vI逐渐减小，且vIVT的滞回特性曲线。

回差电压V：

 VVTVT R2 VomVomR1R2

9-2.2 非正弦波发生器

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9-2.2.1 方波发生器

方波发生器是由滞回比较器和RC定时电路构成的，电路见图9-2.07。

(1) 工作原理

电源刚接通时设vC0,vOVZ,所以VP阅图9-2.08。

R2VZ ,电容C充电，vC升高。参

R1R2

图9-2..07 方波发生器

当vCVN≥VP时，voVZ，所以VPR2VZ，电容C放电，vC 下降。

R1R2当vOVN≤VP时，vOVZ，返回初态。

方波的周期Ｔ用过渡过程公式可以方便地求出

图9-2.08 方波发生器波形图（动画14-1）（动画14-2）

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T2RfCln(12R2) R1 (2) 占空比可调的矩形波电路

显然，为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C的充电和放电时间常数。占空比可调的矩形波电路如图9-2.09所示。

图9-2.09 占空比可调的矩形波发生电路

C充电时，充电电流经电位器的上半部、二极管D1、R1； C放电时，放电电流经R1、二极管D2、电位器的下半部。 占空比为：

T11T12

' 1Rwrd1R1C

其中，Rw 是电位器中点到上端电阻，

'是二极管导D1通电阻。

' 2RwRwrd2R1C

其中，

是二极管D2导通电阻。即改变Rw的中点位置，占空比就可改变。

9-2.2.2 三角波发生器

三角波发生器的电路如图9-2.10所示。它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反馈给滞回比较器，作为滞回比较器的VREF。

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图9-2.10 三角波发生器

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9-2.11。

图9-2.11 三角波发生器的波形 (动画14-3)

在vO1VZ后，电容开始放电，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、下降时间相等，斜率绝对值也相等，故vO为三角波。

输出峰值Vom：正向峰值Vom 振荡周期：

R1RVZ，负向峰值Vom1VZ。 R2R21

CT/20VZdt2Vom R4121

T4R4CVom4R4R1C VZR29-2.2.3 锯齿波发生器

锯齿波发生器的电路如图9-2.12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小为(R∥R)C，而放电时间常数仍为RC。锯齿波电路的波形图如图9-2.13所示。

图9-2.12 锯齿波发生器电路图

锯齿波的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|=R2vom R1 vom=R1Vz R2 图9-2.13 锯齿波发生器的波形（动画14-4）

于是有：

VZ2RT21VZ RCR22R1RC R22R1(R//R')C R2 T2 T1122