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電壓比較器
鎖定
目錄
- 1 工作原理
- 2 功能改進
- 3 特點
- 4 運算放大器電壓比較器
電壓比較器工作原理
電壓比較器可以看作是放大倍數接近“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係):
當”+”輸入端電壓高於”-”輸入端時,電壓比較器輸出為高電平;
當”+”輸入端電壓低於”-”輸入端時,電壓比較器輸出為低電平;
可工作在線性工作區和非線性工作區。
工作在線性工作區時特點是虛短,虛斷;
工作在非線性工作區時特點是跳變,虛斷;
由於比較器的輸出只有低電平和高電平兩種狀態,所以其中的集成運放常工作在非線性區。從電路結構上看,運放常處於開環狀態,又是為了使比較器輸出狀態的轉換更加快速,以提高響應速度,一般在電路中接入正反饋。
[1]
電壓比較器功能改進
電壓比較器特點
運放是通過反饋迴路和輸入迴路的確定“運算參數”,比如放大倍數,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,如果同相輸入大於反相,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,構成電壓比較器來使用。
[2]
電壓比較器運算放大器電壓比較器
理論上一個開環組態(無負反饋)的運放可以發揮低端比較器的作用。當正相輸入端(V+)的電壓高於反相輸入端(V-)時,由於運放較高的開環增益,在輸出端輸出一個正向飽和電壓+Usat。當反相輸入端(V-)的電壓高於正相輸入端(V+)時,在輸出端輸出一個反向飽和電壓-Usat。而對工作在線性段負反饋組態、由分離電壓供電(±V)的運放而言,其傳遞函數可寫作:
,這與非線性無負反饋的比較器不同。
實踐中,與使用專用比較器相比使用運放比較器有以下缺點:
- 運放沒有內置遲滯電路,需要專門的外部網絡以延遲輸入信號。
- 多節運放的不同頻率間可能產生干擾。
- 參考資料
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- 1. Rogenmoser, R.; Kaeslin, H, "The impact of transistor sizing on power efficiency in submicron CMOS circuits," Solid-State Circuits, IEEE Journal of Volume 32, Issue 7, Jul 1997 Page(s):1142–1145.
- 2. Malmstadt, Enke and Crouch, Electronics and Instrumentation for Scientists, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., 1981