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  • 运算放大器比较器电路特性图文解析
    • 发布时间:2022-11-23 18:40:37
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    运算放大器比较器电路特性图文解析
    运算放大器比较器电路
    运算放大器比较器电路
    参考上面的运算放大器比较器电路,首先假设V IN小于V REF处的直流电压电平( V IN
    如果现在我们增加输入电压V IN,使其值大于反相输入上的参考电压V REF,则输出电压会迅速将HIGH切换为正电源电压+ Vcc,从而导致输出为正饱和。如果我们再次降低输入电压V IN,使其略小于参考电压,则运算放大器的输出将切换回其负饱和电压,用作阈值检测器。
    然后我们可以看到运算放大器电压比较器是一种器件,其输出取决于输入电压V IN相对于某些直流电压电平的值,因为当同相输入端的电压为大于反相输入电压,当同相输入小于反相输入电压时为LOW。无论输入信号是连接到比较器的反相输入还是同相输入,此条件均成立。
    我们还可以看到,输出电压的值完全取决于运算放大器的电源电压。理论上,由于运算放大器具有很高的开环增益,其输出电压的大小在两个方向上都可能是无限的(± ∞)。但是实际上,由于明显的原因,它受到运放电源轨的限制,即V OUT = + Vcc或V OUT = -Vcc。
    我们之前曾说过,基本运算放大器比较器通过将其输入电压与某个预设的DC参考电压进行比较来产生正电压或负电压输出。通常,电阻分压器用于设置比较器的输入参考电压,但如图所示,可以使用电池源,齐纳二极管或用于可变参考电压的电位计。
    比较器参考电压
    运算放大器比较器电路
    理论上,比较器的参考电压可以设置为0v至电源电压之间的任意值,但实际电压范围存在实际限制,具体取决于所用器件的运算放大器比较器。
    正负电压比较器
    基本的运算放大器比较器电路可用于检测正向或负向输入电压,具体取决于我们还将固定参考电压源和输入电压连接到运算放大器的哪个输入。在上面的示例中,我们使用了反相输入来设置参考电压,而输入电压则连接到同相输入。
    但是同样地,我们可以用另一种方式将比较器的输入连接起来,以将输出信号反相为上述所示的信号。然后,可以将运算放大器比较器配置为以反相或同相配置工作。
    正电压比较器
    正电压比较器的基本配置(也称为同相比较器电路)检测输入信号V IN高于或高于参考电压的正电压V REF何时在V OUT产生输出,如图所示。
    同相比较器电路
    运算放大器比较器电路
    在这种同相配置中,参考电压连接到运算放大器的反相输入,输入信号连接到同相输入。为了简单起见,我们假定两个电阻器形成分压器网络是相等的,并且:R1 = R2 = R。这将产生一个固定的参考电压,该参考电压是电源电压的一半,即Vcc / 2,而输入电压可在零到电源电压之间变化。
    当V IN大于V REF时,运算放大器比较器的输出将朝着正电源轨Vcc饱和。当V IN小于V REF时,运算放大器比较器的输出将改变状态,并在负电源轨0v处饱和,如图所示。
    负电压比较器
    负电压比较器的基本配置(也称为反相比较器电路)可检测输入信号V IN低于或低于参考电压的负值,V REF如图所示在V OUT产生高输出。
    反相比较器电路
    运算放大器比较器电路
    在与上面的正配置相反的反相配置中,参考电压连接到运算放大器的同相输入,而输入信号连接到反相输入。然后,当V IN小于V REF时,运算放大器比较器的输出将向正电源轨Vcc饱和。
    同样,当V IN大于V REF时,情况也是如此,运算放大器比较器的输出将改变状态并向负电源轨0v饱和。
    然后,根据我们用于信号和参考电压的运算放大器输入,我们可以产生一个反相或同相输出。通过组合上面的两个运算放大器比较器电路以产生一个窗口比较器电路,我们可以进一步一步一步地检测到负信号或正信号。
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