二、信号处理电路

二、信号处理电路

集成运放工作在线性区时，可对信号进行加法、减法、积分和微分运算；而工作在非线性区时，可对信号进行处理，这里所要介绍的电压比较器就是这种典型应用。

1.电压比较器

图4-23所示为最简单的电压比较器及其传输特性曲线。图中，集成运放反相输入端接参考电压U_REF，同相输入端接输入电压u_i。由于集成运放处于开环非线性工作状态，当u_i>U_REF时，输出电压u_o=+U_om；当u_i<U_REF时，输出电压u_o=-U_om。

图4-23 最简单的电压比较器及其传输特性曲线

2.过零比较器

对于电压比较器来说，当U_REF=0，即反相输入端接地时，此时的电压比较器叫做过零比较器，其传输特性曲线通过原点，如图4-24所示。

当过零比较器的输入信号u_i=sinωt时，输出电压u_o与时间t的变化关系为正负宽度相同的矩形波，如图4-25所示。

图4-24 过零比较器及其传输特性曲线

图4-25 矩形波

3.滞回比较器

由于比较器中两输入端u_i≠u_REF，为了避免净输入过大损坏集成运放，在输入端可串接电阻或并联二极管。另外，为适应后级电路需要，减小输出电压，可在输出电路中采用双向稳压二极管限幅，这样就得到了滞回比较器，如图4-26所示。

图4-26 滞回比较器及其传输特性曲线

图中，由于双向稳压二极管的存在，有u_o=±U_z。由此可知，集成运放的同相输入端只有两种状态：

第一种是：当u_o=+U_z时，u₊=R₁U_z/（R₁+R_f）=U_T。根据比较器的性质，当u₊-u_->0，即u₊-u_i=U_T-u_i>0，或u_i<U_T时，则有u_o=U_z。

第二种是：当u_o=-U_z时，u₊=-R₁U_z/（R₁+R_f）=-U_T。根据比较器的性质，只要u+-u-<0，即u₊-u_i=-U_T-u_i<0，或u_i>-U_T时，则有u_o=-U_z。

根据以上分析，输出电压从+U_z跳变为-U_z，又从-U_z跳变为+U_z时，参考电压U_T和-U_T是两个不同的值，即比较器具有滞回特性。其传输特性具有迟滞回线的形状，如图4-26所示。两个参考电压之差U_H=U_T-（-U_T）=2U_T称为回差。