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運(yùn)算放大器比較器電路特性圖文分析-KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2022-05-19 

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運(yùn)算放大器比較器電路特性圖文分析-KIA MOS管


運(yùn)算放大器比較器電路


運(yùn)算放大器比較器電路


參考上面的運(yùn)算放大器比較器電路,首先假設(shè)V IN小于V REF處的直流電壓電平( V IN <V REF )。由于比較器的同相(正)輸入小于反相(負(fù))輸入,因此輸出將為L(zhǎng)OW且電源電壓為負(fù)-Vcc,導(dǎo)致輸出的負(fù)飽和。


如果現(xiàn)在我們?cè)黾虞斎腚妷篤 IN,使其值大于反相輸入上的參考電壓V REF,則輸出電壓會(huì)迅速將HIGH切換為正電源電壓+ Vcc,從而導(dǎo)致輸出為正飽和。如果我們?cè)俅谓档洼斎腚妷篤 IN,使其略小于參考電壓,則運(yùn)算放大器的輸出將切換回其負(fù)飽和電壓,用作閾值檢測(cè)器。


然后我們可以看到運(yùn)算放大器電壓比較器是一種器件,其輸出取決于輸入電壓V IN相對(duì)于某些直流電壓電平的值,因?yàn)楫?dāng)同相輸入端的電壓為大于反相輸入電壓,當(dāng)同相輸入小于反相輸入電壓時(shí)為L(zhǎng)OW。無(wú)論輸入信號(hào)是連接到比較器的反相輸入還是同相輸入,此條件均成立。


我們還可以看到,輸出電壓的值完全取決于運(yùn)算放大器的電源電壓。理論上,由于運(yùn)算放大器具有很高的開(kāi)環(huán)增益,其輸出電壓的大小在兩個(gè)方向上都可能是無(wú)限的(± ∞)。但是實(shí)際上,由于明顯的原因,它受到運(yùn)放電源軌的限制,即V OUT = + Vcc或V OUT = -Vcc。


我們之前曾說(shuō)過(guò),基本運(yùn)算放大器比較器通過(guò)將其輸入電壓與某個(gè)預(yù)設(shè)的DC參考電壓進(jìn)行比較來(lái)產(chǎn)生正電壓或負(fù)電壓輸出。通常,電阻分壓器用于設(shè)置比較器的輸入?yún)⒖茧妷?,但如圖所示,可以使用電池源,齊納二極管或用于可變參考電壓的電位計(jì)。


比較器參考電壓

運(yùn)算放大器比較器電路


理論上,比較器的參考電壓可以設(shè)置為0v至電源電壓之間的任意值,但實(shí)際電壓范圍存在實(shí)際限制,具體取決于所用器件的運(yùn)算放大器比較器。


正負(fù)電壓比較器

基本的運(yùn)算放大器比較器電路可用于檢測(cè)正向或負(fù)向輸入電壓,具體取決于我們還將固定參考電壓源和輸入電壓連接到運(yùn)算放大器的哪個(gè)輸入。在上面的示例中,我們使用了反相輸入來(lái)設(shè)置參考電壓,而輸入電壓則連接到同相輸入。


但是同樣地,我們可以用另一種方式將比較器的輸入連接起來(lái),以將輸出信號(hào)反相為上述所示的信號(hào)。然后,可以將運(yùn)算放大器比較器配置為以反相或同相配置工作。


正電壓比較器

正電壓比較器的基本配置(也稱為同相比較器電路)檢測(cè)輸入信號(hào)V IN高于或高于參考電壓的正電壓V REF何時(shí)在V OUT產(chǎn)生輸出,如圖所示。


同相比較器電路

運(yùn)算放大器比較器電路


在這種同相配置中,參考電壓連接到運(yùn)算放大器的反相輸入,輸入信號(hào)連接到同相輸入。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),我們假定兩個(gè)電阻器形成分壓器網(wǎng)絡(luò)是相等的,并且:R1 = R2 = R。這將產(chǎn)生一個(gè)固定的參考電壓,該參考電壓是電源電壓的一半,即Vcc / 2,而輸入電壓可在零到電源電壓之間變化。


當(dāng)V IN大于V REF時(shí),運(yùn)算放大器比較器的輸出將朝著正電源軌Vcc飽和。當(dāng)V IN小于V REF時(shí),運(yùn)算放大器比較器的輸出將改變狀態(tài),并在負(fù)電源軌0v處飽和,如圖所示。


負(fù)電壓比較器

負(fù)電壓比較器的基本配置(也稱為反相比較器電路)可檢測(cè)輸入信號(hào)V IN低于或低于參考電壓的負(fù)值,V REF如圖所示在V OUT產(chǎn)生高輸出。


反相比較器電路

運(yùn)算放大器比較器電路


在與上面的正配置相反的反相配置中,參考電壓連接到運(yùn)算放大器的同相輸入,而輸入信號(hào)連接到反相輸入。然后,當(dāng)V IN小于V REF時(shí),運(yùn)算放大器比較器的輸出將向正電源軌Vcc飽和。


同樣,當(dāng)V IN大于V REF時(shí),情況也是如此,運(yùn)算放大器比較器的輸出將改變狀態(tài)并向負(fù)電源軌0v飽和。


然后,根據(jù)我們用于信號(hào)和參考電壓的運(yùn)算放大器輸入,我們可以產(chǎn)生一個(gè)反相或同相輸出。通過(guò)組合上面的兩個(gè)運(yùn)算放大器比較器電路以產(chǎn)生一個(gè)窗口比較器電路,我們可以進(jìn)一步一步一步地檢測(cè)到負(fù)信號(hào)或正信號(hào)。



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