運(yùn)算放大器比較器電路特性圖文分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-05-19
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LOW且電源電壓為負(fù)-Vcc，導(dǎo)致輸出的負(fù)飽和。
如果現(xiàn)在我們增加輸入電壓V IN，使其值大于反相輸入上的參考電壓V REF，則輸出電壓會迅速將HIGH切換為正電源電壓+ Vcc，從而導(dǎo)致輸出為正飽和。如果我們再次降低輸入電壓V 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LOW。無論輸入信號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環(huán)增益，其輸出電壓的大小在兩個(gè)方向上都可能是無限的（± ∞）。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。
我們之前曾說過，基本運(yùn)算放大器比較器通過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茧妷海鐖D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)。
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。
基本的運(yùn)算放大器比較器電路可用于檢測正向或負(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，以將輸出信號反相為上述所示的信號。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。
正電壓比較器的基本配置（也稱為同相比較器電路）檢測輸入信號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。
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，輸入信號連接到同相輸入。為了簡單起見，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)電壓比較器的基本配置（也稱為反相比較器電路）可檢測輸入信號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。
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到負(fù)信號或正信號。
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