1、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
2、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
3、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： TI Vv omO Vv TV om21221R EF1T VRR RRR VRVTI Vv omO Vv TV TV om21221R E F1T VRR RRR VRVDLHDCC212DCCL2=)2(21)2(=VVVVVRR RVVV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 vIVH时， vO1为高电平， D3导通； vO2为低电平 , D4截止， vO= vO1。
4、当 vIvI 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
5、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 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21Z2PZOC ,0RRVRVVvv所以CvPNC VVv ZO Vv 21Z2P RR VRV CvPNC VVv ZO Vv )21ln(2 12f RRCRT 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
6、 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： Z21mo VRRV Z21mo VRRV mo2/0 4Z 21 VdtRVC T 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
7、。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 214Zmo4 44 R CRRVVCRT RCRRTVRRTRCV212z212z22CRRRRT )/(2 211 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： AF = A+ F= 2n （ 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 1FA1FA1| FARCff 2 10 LCf 2 10
