一、單門限電壓比較器

電路組成

電壓比較器是用來比較兩個輸 入電壓的大小，據此決定其輸出是高電平還是低電平。以圖1所示的同相電壓比較器電路為例，參考電壓VREF加于運放的反相端，VREF可以是正值或負值。而輸入信號vI加于運放的同相端。

工作原理

傳輸特性

以圖1所示的同相電壓比較器電路為例分析可知，比較器輸出vo的臨界轉換條件是集成運放的差動輸入電壓 ，即 。由此可求出圖1a電路的電壓傳輸特性，如圖1b所示。當vI由低變高經過VREF時，vo由VOL變為VOH;反之，當vI由高變低經過VREF時，vo由VOH變為VOL。我們把比較器輸出電壓vo從一個電平跳變到另一個電平時相應的輸入電壓vI值稱為門限電壓或閾值電壓Vth，對于圖1a所示電路， 。由于vI從同相輸入且只有一個門限電壓，故稱為同相輸入單門限電壓比較器。反之當vI從反相端輸入，VREF改接到同相端，則稱為反相輸入單門限電壓比較器。其相應傳輸特性如圖1b中的虛線所示。

過零比較器和限幅措施

對于圖1a所示電路，當，則輸出電壓每次過零時，輸出電壓就產生跳變。這種比較器稱為過零比較器。

如果希望減小比較器的輸出電壓幅值，可外加雙向穩壓管Dz，如圖2所示。這時，輸出電壓的幅值受Dz的穩壓值VZ限制，電路的正向輸出幅度與負向輸出幅度基本相等。 或 。電阻R起限流作用，保護穩壓管。

二、遲滯比較器

單門限電壓比較器雖然有電路簡單、靈敏度高等特點，但其抗干擾能力差。例如，在單門限電壓比較器輸入vI中含有噪聲或干擾電壓時，其輸入和輸出電壓波形如圖1所示，由于在vI=Vth=VREF附近出現干擾，vO將時而為VOH，時而為VOL，導致比較器輸出不穩定。如果用這個輸出電壓vO去控制電機，將出現頻繁的起停現象，這種情況是不允許的。提高抗干擾能力的一種方案是采用遲滯比較器。

電路組成

遲滯比較器是一個具有遲滯回環特性的比較器。以圖2a所示為反相輸入遲滯比較器原理電路，它是在反相輸入單門限電壓比較器的基礎上引入了正反饋網絡，其傳輸特性如圖2b所示。如將vI與VREF位置互換，就可組成同相輸入遲滯比較器。

門限電壓的估算

以反相輸入遲滯比較器原理電路為例，由于比較器中的運放處于開環狀態或正反饋狀態，因此一般情況下，輸出電壓vO與輸入電壓vI不成線性關系，只有在輸出電壓發生跳變瞬間，集成運放兩個輸入端之間的電壓才可近似認為等于零，即

門限寬度或回差電壓為

傳輸特性

由以上分析可以看出，遲滯比較器的門限電壓是隨輸出電壓vo的變化而改變的。它的靈敏度低一些，但抗干擾能力卻大大提高了。

三、方波產生電路

方波產生電路是一種能夠直接產生方波或矩形波的非正弦信號發生電路。由于方波波包含極豐富的諧波，因此，這種電路又稱為多諧振蕩器。

電路組成

方波波產生電路如圖1所示，它是在遲滯比較器的基礎上，把輸出電壓經Rf、C反饋集成運放的反相端。在運放的輸出端引入限流電阻R和兩個穩壓管而組成的雙向限幅電路。

工作原理

振蕩周期

矩形波電路

通常將矩形波為高電平的持續時間與振蕩周期的比稱為占空比。對稱方波的占空比為50%。如需產生占空比小于或大于50%的矩形波，只需適當改變電容C的正、反向充電時間常數即可。實現此目標的一個方案是，將圖3所示網絡接入圖1中節點O、N間，代替電阻Rf。這樣，當vO為正時，D1導通而D2截止，反向充電時間常數為Rf1C;當vO為負時，D1截止而D2導通，正向充電時間常數為Rf2C。選取Rf1/ Rf2的比值不同，就改變了占空比。設忽略了二極管的正向電阻，此時的振蕩周期為

四、鋸齒波產生電路

鋸齒波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本測試信號。此外，如在示波器、電視機等儀器中，為了使電子按照一定規律運動，以利用熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波產生器作為時基電路。例如，要在示波器熒光屏上不失真地觀察到被測信號波形，要求在水平偏轉板加上隨時間作線性變化的電壓——鋸齒波電壓，使電子束沿水平方向勻速搜索熒光屏。而電視機中顯像管熒光屏上的光點，是靠磁場變化進行偏轉的，所以需要要用鋸齒波電流來控制。鋸齒波產生電路的種類很多，這里僅以圖1所示的鋸齒波電壓產生電路為例，討論其組成及工作原理。

電路組成

由圖1可見，它包括同相輸入遲滯比較器(A1)和充放電時間常數不等的積分器(A2)兩部分，共同組成鋸齒波電壓產生器電路。

門限電壓的估算

為便于討論，單獨畫出圖1中由A1組成的同相輸入遲滯比較器，如圖2所示。圖2中的vI就是圖1中的vO。由圖2有

工作原理

由于時間常數減小，vO迅速下降到負值。當vO下降到下門限電壓VT–使 時，比較器輸出vO1又由+VZ下跳到–VZ。如此周而復始，產生振蕩。由于電容C的正向與反向充電時間常數不相等，輸出波形vO為鋸齒波電壓，vO1為矩形波電壓，如圖3所示。

可以證明，設忽略二極管的正向電阻，其振蕩周期為

顯然，圖1所示電路，當R5、D支路開路，電容C的正、反向充電時間常數相等時，此時，鋸齒波就變成三角波，圖1所示電路就變成方波(vO1)-三角波(vO)產生電路，其振蕩周期為：