1.3.5 电压比较器
电压比较器也是一种常用的模拟信号处理电路，它将一个模拟量输入电压与一个参考电压进行比较，并将比较的结果输出，比较器的输出只有两种可能的状态：高电平或低电平。
现实中常用的比较器有LM339和LM393，结构分别如下，339内部有四个比较器，393内部有两个比较器。
（1）LM339
（2）LM393
比较器的工作过程：
由此可知：当U+>U-时，输出高电平； 当U+ 注：339与393的输出是OC门，即：集电极开放电路，也就是说OC门内部没有电源上拉，当输出高电平时，没有能力输出高电平，必须在外部加上拉电阻。 1 U+U- 图2 LM339、393内部结构 输出端 直接输出 图1 LM324、358、347内部结构 输出端通过三极管接到VCC 区别 这样集电极开路就会有这样一个问题，当比较器U+ > U-时，339比较器没有能力高电平。解决办法就是：我们在外边接上拉电阻，如下图所示： 焊枪开关 R2510K+15VR2610KV54148R315.1KR303KU5BLM3937Z16.2V上拉电阻 U7P521-1+15VR3620KN29013 +15VR253K点动送丝点动送丝 65R275.1KA U2 G +15VU9NE55584VCCRDISTRIGTHRGND焊枪开关点动送丝 R2910KB +15R2810K8E C120.1UU8P521-1GND1U5ALM3931R3210KN1 GND1R332KR4320KC131UGND1焊枪开关 Q3焊枪开关GND1点动送丝 7C 32261CVolt5工作过程： GND1D F GND14U1 GND1 1 焊枪开关、点动送丝电路工作过程： 1焊枪开关、手动送丝都不闭合时 ○ 此时：UA=15V UB?15?20?12V ；可知UE为低电平 25 UC= UA=15V UD?15?综上可知： U1和U2都不导通。 2焊枪开关闭合、手动送丝不闭合 ○ 10?6V ；可知UF为高电平 253?3.5V 1320 UB?15??12V ；可知UE为高电平 25此时：UA?15? UC= UA=3.5V UD?15?综上可知： U1导通。因为U1导通，将E点电平箝位在0.7V；所以三极管N1不通，U2不通。 3焊枪开关不闭合、手动送丝闭合 ○ 10?6V ；可知UF为低电平 2513?8.5V 2320 UB?15??12V ；可知UE为高电平 25此时：UA?15? UC= UA=8.5V UD?15?综上可知： U1不导通。此时三极管N1导通，所以U2导通。 4焊枪开关、手动送丝都闭合时 ○ 10?6V ；可知UF为高电平 25由图可知，焊枪开关将手动送丝给短路了，所以此种情况与焊枪开关闭合、手动送丝不闭合相同。 1 1.3.6 施密特触发器 单纯的比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，但存在的主要问题是抗干扰能力差。施密特触发器又名滞回比较器，可以采用具有滞回传输特性的比较器。 RFUREFR2AUIRIRVDZUo 输入电压UI经电阻RI加到集成运放的反相输入端，参考电压UREF经电阻R2接到同相输入端，此外从输出端通过电阻RF引回同相输入端，电阻R和背靠背稳压管VDZ的作用是限幅，将输出电压的幅度限制在±UZ。 在本电路中，当U+ = U-时，输出端的状态将发生跳变。其中，U+侧由参考电压UREF和输出电压UO两者共同决定，而UO有两种可能的状态：+UZ或-UZ。由此可见，使输出电压由+UZ跳变为-UZ，以及由-UZ跳变为+UZ所需的输入电压值是不同的。也就是说，这种比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状。 若原来Uo= +UZ, 当UI逐渐增大时，使Uo从+UZ跳变为-UZ所需的门限电平用UT+表示，由上式可知： UT??RFR2?RFUREFR2?UZ R2?RF若原来Uo= -UZ, 当UI逐渐减少时，使Uo从-UZ跳变为+UZ所需的门限电平用UT-表示，则： UT??RFR2?RFUREFR2?UZ R2?RF滞回比较器可用于产生矩形波、三角波和锯齿波等各种非正弦波信号，也可用于波形变换电路，用于控制系统时，滞回比较器的主要优点是抗干扰能力强，避免反复跳变。 1 图 存在干扰时，滞回比较器的UI、Uo波形 -UZUT+UT-+UZ应用电路：送丝机的同步电路，后面有详细介绍。 1.4 波形发生器 12常用的波形发生器有矩形波发生电路、锯齿波发生电路，它们都是利用电阻电容的充放电过程和比较器的输入输出特性，来实现想要的波形。 1.4.1 矩形波发生器 结合具体例子分析一下矩形波发生器的工作过程： +15V R1+15V20K-15VC110nC20.1V14148V24148 11U- 23R25.1KGND1U1ALM3241A R45.1KC4470PR55.1KGND1U+ +15V4C30.1GND1GND1GND1R320K当UA为高电平+15V时，U+ = 3V，UA经过电阻R1给C1充电，当充到U- > U+时，LM324（此处LM324用作比较器使用）的输出发生跳变，变成-15V。 当UA为低电平-15V时，U+ = -3V，C1上的电平为+3V，此时C1经过电阻R1给放电，并反向充电，当U- < U+时，LM324的输出发生跳变，变成+15V。 1
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