比較器
對兩個或多個數(shù)據(jù)項進行比較,以確定它們是否相等,或確定它們之間的大小關系及排列順序稱為比較。 能夠?qū)崿F(xiàn)這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。 比較器是將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號,輸出則為二進制信號0或1,當輸入電壓的差值增大或減小且正負符號不變時,其輸出保持恒定。
比較器的應用
利用四個比較器構(gòu)成一個電流檢測電路,可用于指示輸入電流的四種狀態(tài),電阻“Shunt”用于將輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓信號,R1和R2用于設置運算放大器的增益,并為比較器提供所需要的基準電壓。R4~R7可用來設置不同數(shù)字輸出狀態(tài)所對應的檢測門限。
1、過零比較器
過零比較器被用于檢測一個輸入值是否是零。原理是利用比較器對兩個輸入電壓進行比較。兩個輸入電壓一個是參考電壓Vr,一個是待測電壓Vu。一般Vr從正相輸入端接入,Vu從反相輸入端接入。根據(jù)比較輸入電壓的結(jié)果輸出正向或反向飽和電壓。當參考電壓已知時就可以得出待測電壓的測量結(jié)果,參考電壓為零時即為過零比較器。
用比較器構(gòu)造的過零比較器存在一定的測量誤差。當兩個輸入端的電壓差與開環(huán)放大倍數(shù)之積小于輸出閾值時探測器都會給出零值。例如,開環(huán)放大倍數(shù)為106,輸出閾值為6v時若兩輸入級電壓差小于6微伏探測器輸出零。這也可以被認為是測量的不確定度。
2、弛張振蕩器
比較器可以用于構(gòu)造弛張振蕩器,其中同時應用到了正反饋和負反饋。正反饋是一個施密特觸發(fā)器,這樣組成了一個多諧振蕩器。而RC電路在其中增加了負反饋,導致電路開始自發(fā)振蕩,使整個電路從鎖存器變成了弛張振蕩器。
電平轉(zhuǎn)換使用漏極開路的比較器(例如LM393、TLV3011和MAX9028)可以構(gòu)造電平轉(zhuǎn)換器,用于改變信號電壓。選擇適當?shù)纳侠妷嚎梢造`活地選擇轉(zhuǎn)換的電壓值。例如使用MAX972比較器可以把±5V的信號轉(zhuǎn)換成3V信號。
比較器的作用是比較一個輸入信號是否高于某一給定值,因此可以將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)成二進制的數(shù)字信號。包括ΔΣ調(diào)制在內(nèi)的幾乎所有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器都含有比較器,用于對輸入的模擬信號進行量化。
4、電壓比較器
電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運算放大器。電壓比較器的功能:比較兩個電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平,表示兩個輸入電壓的大小關系):當”+”輸入端電壓高于”-”輸入端時,電壓比較器輸出為高電平;當”+”輸入端電壓低于”-”輸入端時,電壓比較器輸出為低電平。
電壓比較器的作用:它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口,還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。簡單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單,靈敏度高,但是抗干擾能力差,因此人們就要對它進行改進。改進后的電壓比較器有:滯回比較器和窗口比較器。運放,是通過反饋回路和輸入回路的確定“運算參數(shù)”,比如放大倍數(shù),反饋量可以是輸出的電流或電壓的部分或全部。而比較器則不需要反饋,直接比較兩個輸入端的量,如果同相輸入大于反相,則輸出高電平,否則輸出低電平。電壓比較器輸入是線性量,而輸出是開關(高低電平)量。一般應用中,有時也可以用線性運算放大器,在不加負反饋的情況下,構(gòu)成電壓比較器來使用。
可用作電壓比較器的芯片:所有的運算放大器。常見的有LM324LM358uA741TL081\2\3\4OP07OP27,這些都可以做成電壓比較器(不加負反饋)。LM339、LM393是專業(yè)的電壓比較器,切換速度快,延遲時間小,可用在專門的電壓比較場合,其實它們也是一種運算放大器。
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