1、模拟电子技术基础,安徽理工大学电气工程系,主讲 ：黄友锐,第十六讲,14 比较器和非正弦波发生电路,14.1 比较器 14.2 非正弦波发生电路,14.1 比较器,14.1.1 固定幅度比较器14.1.2 滞回比较器14.1.3 窗口比较器14.1.4 比较器的应用,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。,14.1.1 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14.01所
2、示。,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14.02所示。,(2)比较器的基本特点,工作在开环或正反馈状态。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，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。输入不存在虚短的概念,14.1.2 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14.03(a)所示。当输入电压vI从零逐渐增大，且:,时， ， 称为上限阈值(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14.03(a)滞回比较器电路图
3、,当 逐渐减小，且 以前， 始终等于 ，因此出现如图14.03(b)所示的滞回特性曲线。,回差电压 ：,图14.03滞回比较电路 的传输特性,14.1.3 窗口比较器,窗口比较器的电路如图14.04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14.04 窗口比较器,窗口比较器的电压传输特性如下页图 14.05所示。,当vIVH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
4、低电平。,图14.05 窗口比较器的传输特性,信号的电位水平高于某规定值VH的情况，相当比较电路正饱和输出。,信号的电位水平低于某规定值VL的情况，相当比较电路负饱和输出。,该比较器有两个阈值，传输特性曲线呈窗口状，故称为窗口比较器。,14.1.4 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14.06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14.06 用比较器实现波形变换,14.2.1 方波发生电路14.2.2 三角波发生电路14.2.3 锯齿波发生电路,14.2 非正弦波发生电路,14.2.1 方波发生电路
5、,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14.07所示。,(1)工作原理,电源刚接通时, 设,电容C充电， 升高。参阅图14.08。,图14.07 方波发生器,当 时， ，所以 电容C放电， 下降。,当 ，时，返回初态。,方波周期用过渡过程公式可以方便地求出,图14.08 方波发生器波形图,动画14-1,动画14-2,图14.07 方波发生器,(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见图14.09。,C充电时，充电电流经电位器的上半部、二极管D1、Rf； C放电时，放电电流经Rf、二极管D2、
6、电位器的下半部。,图14.09 占空比可调方波发生电路,占空比为：,图14.08 方波发生器波形图,14.2.2 三角波发生器,三角波发生器的电路如图14.10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 。,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14.11。,图14.10 三角波发生器,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。,图14.11 三角波发生器的波形,动画 14-3,14.2.3 锯齿波发生器,锯齿波发生器的电路如图14.12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。图中二极管D和 R 将,使充电时间常数减为(RR)C，而放电时间常数仍为RC。,图14.12 锯齿波发生器电路图,锯齿波电路的输出波形图如图14.13所示。,图14.13 锯齿波发生器的波形,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,动画14-4,
