1.?功能及應(yīng)用：主要用來判斷輸入信號電位之間的相對大小，它至少有兩個輸入端及一個輸出端，通常用一個輸入端接被比較信號U_i，另一個則接基準(zhǔn)電壓V_R?定門限電壓(或稱閥值)的U_T。輸出通常僅且僅有二種可能即高、低二電平的矩形波，應(yīng)用于模－數(shù)轉(zhuǎn)換，波形產(chǎn)生及變換，及越限警等。

2.?運(yùn)放的工作狀態(tài)：開環(huán)和正反饋應(yīng)用：運(yùn)放在線性運(yùn)用時，由于開環(huán)增益一般在10⁵以上，所以其對應(yīng)的輸入的線性范圍很小，U_i數(shù)量級，為了拓寬其線性范圍就必須引入負(fù)反饋，降低其開環(huán)增益。而比較器則希望其輸入的線性范圍越小越好(即比較靈敏度越高)采用開環(huán)或使開環(huán)增益更高的正反饋應(yīng)用。在這兒有必要重復(fù)展現(xiàn)運(yùn)放開環(huán)電壓傳輸特性。見圖8.2.1，請注意橫、縱坐標(biāo)標(biāo)度的不同

?

(1)?從途中可化稱

(2)?若U_i發(fā)出變化，使Uo從負(fù)波飽和值突變到正飽和值，只在經(jīng)過極窄的線性區(qū)

????時，才遵循在線性工作時才特有的“虛短”，其它時刻“虛短”不復(fù)存在。

(3)?若橫坐標(biāo)采用與縱坐標(biāo)相同的標(biāo)尺，則線性部分特性與縱軸合攏。

(4)?若用正反饋使Aod↑，則可縮短狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時間。

3.?分類：

(1)?單限比較器

(2)?遲滯比較器(Schmitt)

(3)?雙限比較器(窗口比較器)

二.?單限比較器

1.?U_i與U_R分別接運(yùn)放兩輸入端的開環(huán)串接比較器，見圖8.2.2

?

ΔU_i>U_R?Uo=+Uom

ΔU_i<U_R?Uo=-Uom

ΔU_i=U_R?Uo發(fā)生翻轉(zhuǎn)(或稱突變)

U_T=U_R?讖緯門限電壓或閥值，若UR=0稱為過零比較器

Δ當(dāng)U_i與U_R互換位置，此時Uo以U_i=U_R為對稱軸與交換量對稱。

2.?U_i與U_R并聯(lián)在運(yùn)放同一輸入端時的開環(huán)并接比較器?見圖8.2.3

?

Δ在同相端可作Therenin等效

?

當(dāng)Uoc>0時，即?Uo=+Uom

當(dāng)Uoc<0時，即?Uo=-Uom

可見

Δ若把運(yùn)放的同相端與反相端互換，則與圖8.2.2(b)類同

三.?遲滯比較器(正反饋比較器)

其特點(diǎn) 抗干擾能力較強(qiáng)。在單限比較器種，如果U_i受到干擾，在閥值附近回出現(xiàn)U_i+ΔU_i(干擾信號多出現(xiàn)在閥值電壓上，下波動，以致出現(xiàn)條紋誤翻轉(zhuǎn)，而遲滯比較器利用其傳輸特性的回差電壓，輸入的干擾信號不能使?fàn)顟B(tài)誤翻轉(zhuǎn)。

1.?兩種遲滯比較器的傳輸特性?見圖8.2.4

動畫演示?

遲滯比較器在單調(diào)區(qū)間內(nèi)只能變化一次；

對于反相：Ui從小變到大時，Uo一直為高電平，只有當(dāng)Ui到達(dá)上門限電壓時，Uo翻轉(zhuǎn)為低電平，之后隨著Ui不斷增大，Uo始終為低；在Ui減小時，必須減到下門限電壓時，Uo才會翻轉(zhuǎn)為高電平

對于同相：Ui從小變到大時，Uo一直為低電平，只有當(dāng)Ui到達(dá)上門限電壓時，Uo翻轉(zhuǎn)為高電平，之后隨著Ui不斷增大，Uo始終為高；在Ui減小時，必須減到下門限電壓時，Uo才會翻轉(zhuǎn)為低電平

?

　?

Δ同相型：U_i接運(yùn)放同相端

反相型：U_i接運(yùn)放反相端

Δ均由二根傳輸特性(1)，(2)合成，同相型.?當(dāng)U_i從低值↑≥U_TH，Uo從U_OL↑U_OH；當(dāng)U_i從高值↓≤U_TL時，Uo從U_OH↓U_OL。??? 反相型則類同。

Δ?U_TH，U_TL為二個閥值，ΔU_T(回差)＝U_TH－U_TL

Δ?|U_OH|=|U_OL|或|U_OH|≠|(zhì)U_OL|根據(jù)輸出是否有箝位電路而定。

2.?二種基型遲滯比較器

(1)?反相型遲滯比較器?見圖8.2.5

?

U_i=U－，Uo被箝位在±UZ，避免運(yùn)放計入過飽和。

假設(shè)U_i在足夠低時，U_i<U+，Uo=U_off=+U_Z?(始終穩(wěn)定)

此時

Δ當(dāng)U_i從低值↑?若U_i≥U+時，Uo從+U_Z↓?-U_Z

此時

Δ當(dāng)U_i從高值↓至U_i≤，Uo從-U_Z↑+U_Z

Δ門限寬度ΔU_T=U_TH-U_TL=

Δ當(dāng)U_R=0時，

ΔU_i無論從足夠低或足夠高單調(diào)增加或單調(diào)減少，Uo僅翻轉(zhuǎn)一次，即過了閥值后就維持在一種穩(wěn)態(tài)。因為當(dāng)過閥值電壓后，Uo從低變?yōu)楦呋驈母咦優(yōu)榈土?#xff0c;正反饋到Ur（Uth）端，使該閥值電壓變高或變低了。只要門限寬度ΔU_T=U_TH-U_TL

幅度大于U_{I ?}在閥值電壓波動的幅度，Uo就不會翻轉(zhuǎn)了，所以比單限比較器抗干擾能力強(qiáng)多了。

(2)?同相遲滯比較器?見圖?8.2.6

?U_TL=U－

設(shè)U_i足夠低，使U_+? < U_－=U_R，Uo=U_oL=-U_Z?(初始穩(wěn)態(tài))

若要使Uo從-U_Z上升到+U_Z，必須使U_i↑，以致使U+≥U－=U_R才行，而此時對應(yīng)U_R的U_i=U_TH

Δ當(dāng)U_i從低值↑，使

即?此時Uo從-U_Z↑+U_Z

Δ當(dāng)U_i從高值↓，使時所對應(yīng)的U_i=U_TL

即?此時Uo從+U_Z↓-U_Z

?

同上面反相型類同，Ui單調(diào)升或單調(diào)降，Uo只改變一次狀態(tài)，過了閥值后只維持在一種穩(wěn)態(tài)上。

我的理解：首先求出閥值電壓；閥值電壓是在放大器處在線性區(qū)域時求得的，不過在正反饋中，線性區(qū)域很窄。在該區(qū)域，才可以用到虛斷和虛短的概念。

（在正反饋狀態(tài)下，只有在輸出電壓發(fā)生跳變瞬間，集成運(yùn)放兩個輸入端之間的電壓才可近似等于0，才能用到虛斷和虛短的）

Vp=Vn=Ur

Vr=R1*Ui/(R1+R2)+ R2*Uo/(R1+R2)????? （1）

而門限電壓是對于輸入電壓來說的，當(dāng)輸入電壓大于或小于這個Uth時，輸出就會有跳變。所以

?? 當(dāng)Ui= Uth時，這時的輸入電壓就是門限電壓：

而由（1）式可求出，Uth=Ui=Ur(R1+R2)/R1 – R2Uo/R1，(Uo=+-Uz)

四.?雙限比較器?(窗口比較器)

其特點(diǎn)是U_i單調(diào)升或單調(diào)降，Uo均有兩次突變，與單限比較器和遲滯比較器有區(qū)別，因此它可以判別U_i是否在兩個電平之間。它實際上由二個單限開環(huán)比較器組成，D1，D2作用為隔斷，Uo1，Uo2連接通路，避免Uo1，Uo2極性相反時，互為對方提供低阻通路而造成運(yùn)放損壞。

?

ΔU_i<U_RL(<U_RH)?

ΔU_i>U_RH(>U_RL)?

ΔU_RL<U_i<U_RH?

Δ采用上面窗口比較器可以區(qū)分三極管β是否在需要范圍內(nèi)，比如記為合格范圍為?50<β100，其它β<50或β>100均要取出，則可用發(fā)光二極管亮表示一種越限極警，不亮記為可通過即β合格。

Δ改接一下上述輸入輸出回路即方便可得

?

分析上面的等效三極管電路，e端接15v，b端通過下拉電阻接地，從而b端電壓為（15-0.7）v，c端同樣接下拉電阻接地，只要c端的Ui電壓比b端電壓低，就能保證集電結(jié)的反偏

要區(qū)分β=50，100?找出時應(yīng)得U_RL及U_RH

?

?

對應(yīng)圖?8.2.7(b)?傳輸特性可畫出β與Uo的關(guān)系

即?