二、电压比较器
电压比较器是由运算放大器发展而来的,可以看作是运算放大器的一种应用电路,其作用是对两个模拟电压值进行比较,并判断出哪一个值高。由于比较器电路应用较为广泛,所以开发了许多专门的电压比较器集成电路。
图4(a)是由运算放大器组成的差分放大器电路,输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端,VB通过输入电阻R1接在反相端,RF为反馈电阻,则放大器的增益等于RF/R1。当R1=R2=0(相当于R1、R2 M路)、R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时,差分放大器处于开环状态,则放大器增益接近无穷大,输出电压 Vout接近正、负电源电压,这就是比较器电路,其电路如图4(b)所示。
提示:电压比较器实质是一个无负反馈、且处于开环状态的运算放大器,是针对电压门限比较而设计的,要求比较门限精确,比较后的输出上升沿或下降沿时间要短,输出电平符合TTL/CMOS电平或OC等要求,不要求中间环节的准确度。
电压比较器的电路符号如图5(a)所示,它有两个输入端:同相输入端(“+”端)及反相输入端(“-”端),还有一个输出端Vout(输出电平信号),同相端输入电压VA,反相端输入VB。另外,对于单电源比较器而言,还设有电源V+及接地端;对于双电源(正、负电源供电)比较器而言,设有正电源V+及负电源V一端。
为了说明电压比较器的工作原理,假若VA和VB的变化如图5(b)所示,在时间0~t1时,VA>VB 、Vout输出高电平;在t1~t2时,VB>VA、Vout输出低电平;在t2~t3时,VA>VB、Vout输出高电平。根据Vout电平的高低,便可知道哪个输入电压大。
如果把VA电压送给反相端,VB送给同相端,VA及VB的电压变化仍然如图5(b)所示,则Vout输出如图5(d)所示。与图5(c)比较,其输出电平倒相。
双电源比较器的电路符号如图6(a)所示。如果输入电压VA、VB电压仍如图5(b)那样,则它的输出电压如图6(b)所示。
如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较,如图7(a)所示。此VB称为参考电压、基准电压或闭值电压。如果这参考电压是0V、如图7(b)所示,则该电路一般用作过零检测。