模电之比较器原理解析

模电之比较器

比较器是对两个或多个数据项进行比较,以确定它们是否相等,或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。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。比较器的两路输入为模拟信号,输出则为二进制信号01,当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时,其输出保持恒定。

可以将比较器当作一个1位模/数转换器(ADC)。运算放大器在不加负反馈时从原理上讲可以用作比较器,但由于运算放大器的开环增益非常高,它只能处理输入差分电压非常小的信号。而且,一般情况下,运算放大器的延迟时间较长,无法满足实际需求。比较器经过调节可以提供极小的时间延迟,但其频响特性会受到一定限制。

为避免输出振荡,许多比较器还带有内部滞回电路。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。为什么单独来讲比较器,主要是比较器的作用比较广泛,咱们用的很多数字传感器还有模拟转数字都是比较器的作用。过零比较器被用于检测一个输入值是否是零。原理是利用比较器对两个输入电压进行比较。两个输入电压一个是参考电压Vr,一个是待测电压Vu。一般Vr从正相输入端接入,Vu从反相输入端接入。根据比较输入电压的结果输出正向或反向饱和电压。当参考电压已知时就可以得出待测电压的测量结果,参考电压为零时即为过零比较器。之前说到的电机驱动的反电动势过零点也是这种。

R1可以换成滑动电阻器,调节阈值,然后输出高低电平,之前在学校做的是将R1换成光敏电阻,可以做成光控灯,白天天亮输出低电平,然后灯灭,晚上输出高电平,灯亮。R1可以换成驻极体话筒,然后做成声控灯,各种模拟传感器信号进来,可以做成数字信号,在物联网领域应用相当丰富,刚上大学接触的时候,感觉很神奇,现在十二年还历历在目呢。

小结:

1.我们目前用的芯片常规的就是LM324 LM358 uA741 TL081\2\3\4 OP07 OP27都可以做成电压比较器(不加负反馈),比较专业的就是LM393和LM339了切换速度快,延迟小。

2.数字传感器的使用场景是相当丰富的,应用非常多而且电路简单,可靠性高。

3.对于运放应用,会用一章单独讲解,这里就不赘述了。

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