微分滞环比较器及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种微分滞环比较器及其应用，属于信号处理、自动控制与电子设备领域。微分滞环比较器由电压比较器与阻容微分电路组成，阻容微分电路构成正反馈电路，微分滞环比较器有二种特殊形式：反相过零比较器与同相过零比较器。其应用之一：方波振荡器由微分滞环比较器与阻容构成的积分电路组成；其应用之二：ＰＷＭ脉冲波形发生器由微分滞环比较器、电压跟随器、三角波发生器及电阻等组成。微分滞环比较器具有较强的抗干扰能力，对工作信号具有较高的灵敏度，且对缓慢变化的信号具有较快的响应速度，其输出波形在跃变时还具有良好的陡度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微分滞环比较器及其应用，属于信号处理、自动控制与电子设备 领域。
技术介绍
电压比较器输入模拟信号，输出差值极性脉冲信号，应用于模拟信号大小比较、 模数转换、开关电路或脉冲电路中。电压比较器对输入信号的波动非常敏感，抗干扰 能力相对较弱，输出波形跃变时的陡度相对较差。滞环比较器也称滞回比较器或施密特比较器(触发器)，由电压比较器(或运算 放大器)与分压电阻构成的正反馈电路组成，具有迟滞特性与消除抖动功能，抗干扰 能力强，在信号处理电路、自控系统及电子仪器设备中得到广泛应用。滞环比较器的回差电压取决于正反馈分压电阻，大小固定不变，对输入信号波动 的敏感程度相对较弱且与时间无关，对缓变信号的响应速度相对较慢。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微分滞环比较器及其应用。 本专利技术的目的是通过下述方案实现的。一种微分滞环比较器，采用单电源供电或双电源供电，有二个信号输入端即反相 信号输入端Uil与同相信号输入端Ui2、一个信号输出端U。、二个电源端即负电源端-PV与正电源端+Pv，其特征在于微分滞环比较器由电压比较器B1、电阻R0与R1及 电容C1组成，比较器B1的负输入端接为微分滞环比较器的反相输入端uil，比较器 Bl的正输入端通过电阻R0接为微分滞环比较器的同相输入端ui2，电容Cl与电阻 Rl串联后跨接在比较器B1的输出端与正输入端之间，比较器B1的输出端接为滞环 比较器的输出端uo。微分滞环比较器的电路原理图如图1所示。微分滞环比较器有二种特殊形式反相过零比较器与同相过零比较器，反相过零 比较器与同相过零比较器均采用双电源供电，有一个信号输入端、 一个信号输出端、 二个电源端即负电源端-Pv与正电源端+Pv;反相过零比较器将微分滞环比较器的同相输入端接地，微分滞环比较器的反相输入端即为反相过零比较器的信号输入端，微分滞环比较器的信号输出端即为反相过零比较器的信号输出端；同相过零比较器 将微分滞环比较器的反相输入端接地，微分滞环比较器的同相输入端即为同相过零比 较器的信号输入端，微分滞环比较器的信号输出端即为同相过零比较器的信号输出 端。反相过零比较器的电路原理图如图2a所示，同相过零比较器的电路原理图如图 2b所示。普通滞环比较器即分压滞环比较器的回差电压取决于正反馈分压电阻，大小固定 不变。微分滞环比较器的电阻RO、 Rl及电容C1组成微分电路，微分滞环比较器的 回差电压则取决于阻容微分电路的参数，当微分滞环比较器的状态刚刚翻转时，电容 的充电电流最大，通过阻容电路分压得到的回差电压最高，此时微分滞环比较器输出 状态翻转需要一个绝对值较大的反向输入电压(反相输入端与同相输入端的压差)， 即对于窄脉冲需要绝对值较大的反向输入电压才能使微分滞环比较器的输出状态翻 转；而随着微分滞环比较器输出状态翻转后时间的推移，电容的充电电流逐渐减小， 通过阻容电路分压得到的回差电压降低，此时微分滞环比较器的输出状态翻转需要的 反向输入电压的绝对值较低，即对于宽脉冲仅需要绝对值较低的输入电压即可使微分 滞环比较器的输出状态翻转。输入高频信号时，微分滞环比较器的输出若同频翻转，微分电容接近短路，通过 阻容电路分压得到的回差电压较高，此时微分滞环比较器输出状态的翻转需要一个较 高的反向输入电压，即对于高频信号需要绝对值较大的输入电压使微分滞环比较器的 输出状态翻转；输入低频信号时，微分滞环比较器的微分电容接近于开路，通过阻容 电路分压得到的回差电压很低，此时微分滞环比较器输出状态的翻转需要的反向输入 电压也较低，即对于低频信号仅需要绝对值较低的输入电压即可使微分滞环比较器的 输出状态翻转。微分滞环比较器的传输特性如图3所示。反相过零比较器的传输特性如图4a所示，同相过零比较器的的传输特性如图4b 所示。高频或窄脉冲工作时，微分滞环比较器的传输特性较接近分压滞环比较器的传输 特性；而低频或宽脉冲工作时，微分滞环比较器的传输特性较接近普通电压比较器的 传输特性。微分滞环比较器的正反馈电路采用阻容微分电路，微分滞环比较器的输出状态刚 翻转时回差电压较大，而后随时间的推移回差电压逐渐减小，对输入信号波动的敏感 程度逐渐增加。微分滞环比较器具有较强的抗干扰能力，对工作信号具有较高的灵敏 度，且对缓慢变化的信号具有较快的响应速度，微分滞环比较器的输出波形在跃变时 还具有良好的陡度。组成微分滞环比较器的电压比较器可以采用运算放大器或具有类似功能的电路 代替。微分滞环比较器的电阻RO、 Rl的取值通常(但不限于)取5KQ 50KQ。本专利技术涉及的微分滞环比较器采用半导体器件与阻容元件构成，结构简单、体积 小、成本低，并具有良好的工作特性，在信号处理电路、自控系统及电子仪器设备等 方面有广泛的应用价值。 附图说明图l微分滞环比较器电路原理图。图2a、 2b反相过零比较器与同相过零比较器电路原理图。 图3微分滞环比较器的传输特性。图4a、 4b反相过零比较器与同相过零比较器的传输特性。图5方波振荡器电路原理图。图6方波振荡器的工作波形。图7 PWM脉冲波形发生器电路原理图。图8a、 8b PWM脉冲波形发生器的工作波形。 具体实施例方式结合附图对本专利技术的实施例说明如下 实施例1方波振荡器方波振荡器的原理图如图5所示。方波振荡器由微分滞环比较器与阻容构成的积分电路组成，方波振荡器采用双电 源供电，微分滞环比较器的同相输入端接地，方波振荡器阻容积分电路的输入端接微 分滞环比较器的输出端，阻容积分电路的输出端接微分滞环比较器的反相输入端，即 构成积分电路的电阻跨接在微分滞环比较器的输出端与反相输入端之间，构成积分电 路的电容跨接在微分滞环比较器的反相输入端与接地之间。电压比较器输出高电平时，积分电路的输出即比较器的负输入端电压逐渐升高， 微分电路的输出即比较器的正输入端电压突变上升后逐渐下降(趋向于零)，当比较 器的负输入端电压超过比较器的正输入端电压时比较器状态翻转输出低电平；电压比 较器输出低电平时，积分电路的输出即比较器的负输入端电压逐渐下降，微分电路的 输出即比较器的正输入端电压突变下降后逐渐升高(趋向于零)，当比较器的负输入 端电压低于比较器的正输入端电压时比较器状态翻转输出高电平，如此电路形成振 荡。由于阻容的时间常数固定，输出脉冲波形的正负脉宽相同，输出波形为方波。方波振荡器的工作波形如图6所示。方波振荡器的工作频率取决于积分电路与微分电路的时间常数，改变相应的电阻 值或电容值即可改变其工作频率。 实施例2PWM脉冲波形发生器PWM脉冲波形发生器原理图如图7所示。PWM脉冲波形发生器由微分滞环比较器、电压跟随器A1、三角波发生器、电阻 R2与R3组成，PWM脉冲波形发生器采用双电源供电，微分滞环比较器的同相输入 端接地，微分滞环比较器的反相输入端通过电阻R2与R3分别接跟随器Al的输出端 与三角波发生器的输出端，跟随器A1的输入端输入PWM脉冲波形占空比控制电压， 输入控制电压经跟随器A1输出与三角波发生器输出的三角波电压通过电阻R2与R3 进行叠加，经过微分滞环比较器输出一个PWM脉冲电压波形。当控制电压的绝对值较小即PWM脉冲波形发生器输出宽脉冲时，由于微分滞环 比较器的微分时间常数相对较小，微分滞环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微分滞环比较器，采用单电源供电或双电源供电，有二个信号输入端即反相信号输入端ｕｉ１与同相信号输入端ｕｉ２、一个信号输出端ｕｏ、二个电源端即负电源端－Ｐｖ与正电源端＋Ｐｖ，其特征在于：微分滞环比较器由电压比较器Ｂ１、电阻Ｒ０与Ｒ１及电容Ｃ１组成，比较器Ｂ１的负输入端接为微分滞环比较器的反相输入端ｕｉ１，比较器Ｂ１的正输入端通过电阻Ｒ０接为微分滞环比较器的同相输入端ｕｉ２，电容Ｃ１与电阻Ｒ１串联后跨接在比较器Ｂ１的输出端与正输入端之间，比较器Ｂ１的输出端接为滞环比较器的输出端ｕｏ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明，叶兰祥，张金龙，梅卫东，司霞，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]