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施密特触发器能代替电压比较器吗_电压比较器与

2020-07-04 | 人围观

  电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路,是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。常用的电压比较器有单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、三态电压比较器等。   电压比较器它可用作模拟电路和数字电路的接口,还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。   图1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,加在运放的同相的输入端,输入电压ui加在反相的输入端。      电压比较器原理原理图   (a)电路图 (b)传输特性当ui<UR时,运放输出高电平,稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压UZ,即   uO=UZ   当ui>UR时,运放输出低电平,DZ正向导通,输出电压等于稳压管的正向压降UD,即 uo=-UD   因此,以UR为界,当输入电压ui变化时,输出端反映出两种状态,高电位和低电位。   表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线,称为传输特性。   比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。   电压比较器的功能:比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平,表示两个输入电压的大小关系):   当”+”输入端电压高于”-”输入端时,电压比较器输出为高电平;   当”+”输入端电压低于”-”输入端时,电压比较器输出为低电平;   可工作在线性工作区和非线性工作区。   工作在线性工作区时特点是虚短,虚断;   工作在非线性工作区时特点是跳变,虚断;   由于比较器的输出只有低电平和高电平两种状态,所以其中的集成运放常工作在非线性区。从电路结构上看,运放常处于开环状态,又是为了使比较器输出状态的转换更加快速,以提高响应速度,一般在电路中接入正反馈。   简单的电压比较器结构简单,灵敏度高,但是抗干扰能力差,因此我们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有:滞回比较器和窗口比较器。   施密特触发电路( 简称)是一种波形整形电路,当任何波形的信号进入电路时,输出在正、负饱和之间跳动,产生方波或脉波输出。不同于比较器,施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区,可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路,传感器输入电路都会用到它整形。   施密特触发器也有两个稳定状态,但与一般触发器不同的是,施密特触发器采用电位触发方式,其状态由输入信号电位维持;对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号,施密特触发器有不同的阈值电压。   门电路有一个阈值电压,当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路,与普通的门电路不同,施密特触发器有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压,在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。   1.波形变换   可将三角波、正弦波、周期性波等变成矩形波。   2.脉冲波的整形   数字系统中,矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变,出现上升沿和下降沿不理想的情况,可用施密特触发器整形后,获得较理想的矩形脉冲。   3.脉冲鉴幅   幅度不同、不规则的脉冲信号施加到施密特触发器的输入端时,能选择幅度大于预设值的脉冲信号进行输出。   4.构成多谐振荡器   幅值不同的信号在通过加上一个合适电容的施密特触发器后会产生矩形脉冲,矩形波脉冲信号,常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。   采用施密特触发器作模-数转换器,其输出决定于输入信号大小且仅有两种状态。在输入电压上升和下降换接时间之间的电压差值称为滞环电压Uv,其大小可以通过改变左晶体管的阈值电压而改变,并且同电阻RV 大小有关。如本例中Rv=0 则Umr~0.6V;如Rv=15kS,则Uny~0.2V。   施密特触发器不能代替电压比较器。   电压比较器:当输入电压大于阈值电压,运放输出高电平,反之输出低电平,只有1个阈值电压。   施密特触发器:特点是有滞后效应,2个阈值(VT+,VT-),即当输入信号超过上限阈值VT+时,输出电平反转,而输入电平减小回到VT+时,输出电平并不重新反转,而必须等输入电平继续下降到低于下限阈值VT-时,输出电平才会反转到初始状态。其实可以简单的理解成,有2个阈值,一个阈值需要上升沿超过VT+触发,另一个阈值需要下降沿超过VT-再触发。这样有一个好处,即可以将三角波转换成矩形波,又可以避免比较器的干扰现象(电平徘徊在阈值电压附近,输出有高低干扰)
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