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1、利用LM393/LM339比较器实现蓄电池单电压比较电路设计【任务引领】对于一个标称电压为12V的铅酸蓄电池，在常温下，当蓄电池充电电压达到 14.5V时，认为充满；当蓄电池放电，电压降低到10.8V时，放电截止。将蓄电 池电压小于12V时的状态认为是缺电状态，大于12V认为不缺电状态，当蓄电 池处于缺电状态时应及时给于充电，否则将会影响蓄电池的使用寿命。本项目利 用比较器实现蓄电池缺电状态的的识别与判断，电路如下图5.15所示，当蓄电 池电压小于12V时，报警指示点亮。15V,R3 1kQ3_ U 时，u - -U ；当 u. Ur时，输出为高电平UOH。图5.22 (c)为其输出波形。15
2、V(a)LM393仿真电路咨35 V&D15 V(b)输入信号(c)输出波形图 5.18 LM393 比较器电路(multisim)下图5.19为另一种单限电压比较器电路。UREF为夕卜加参考电压，由于收入 电压比参考电压接成求和形式，因此，称这种电路为求和单限电压比较电路。利用叠加原理可得u = 1 u-R1 + R2 iR TT+ R + R REF12在根据集成运放的非线性特征和阈值的定义，当u=七=0时输出电压uo跃变，所以阈值电压ut为U P REFT R1=+UZ ；当 ui UT 时，当ui UT时，有u u +，输出电压uo = UOH气气，输出电压uo = UOL = -UZ
3、。若u REF 0，则该电路的电压传输特性如 图5.23(C)所示。U,只要改变参考电压UREF的大小和极性及电阻R1和R2的阻 值，就可以改变阈值电压UT的大小和极性。若想改变*和UT时输出电压uo的 跃变方向，则只须将集成运放的同相输入端和反相输入端所接外电路互换即可。10RQ15V-D15 VFD3-5 V(a)仿真电路(b)输入信号(c)输出波形图 5.19 LM393 比较器电路(multisim )例5-1 :单限电压比较电路如图5.23所示，已知R1=10KQ/ R2=20KQ, 稳压管D1和D3的反向击穿电压UZ=5V , Uref=2V，求阈值电压UT。从图中可以知，参考电压
4、UREF和输入电压ui均由集成运放反相端输入的单 限电压比较电路。当输入电压出使得集成运放反相输入端电压ui略大于或小于 0V时，输出电平就发生跃变。=-I2U带入数据得，U = - 20 X 2 = -4V。R1 REFT 10所以，当七UT =-4时，有u- UT = -4时有u- u+，集成运放输出电平高，Uo = UOL = -UZ =项 (如果考虑硅二极管导通电压0.7V的话，输出为-5.7V )。2.双限电压比较器1.双限电压比较器电路双限比较器又称窗口比较器。仿真测试电路如下图5.20(a)所示。由于LM393比较器输出为集电极开路门(具有线与功能)，当输入信号电 压Uin位于门
5、限电压之间时(UR1UinUR2或UinUR1输出为低电位(uo=uol)，窗口电压au = uR2-uR1。它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间。(a)仿真电路(b)输入信号(c)输出波形图 5.20 LM393 双限比较器(multisim)2.LM358与LM393比较电路从图5.23、5.24比较电路可以看出，其作用和LM358比较电路功能类似。但是，LM393是双电压比较器，LM358是双运算放大器，不能直接代换，但是 在某些要求不是很精密的电路里面运放是可以当作电压比较器来使用的，但是运 放不能用比较器来代替，因为没有放大功能，358换393时应去掉原来393输出端的上拉电阻比较器和运放虽然在电路图上符号相同，但这两种器件确有非常大的区别， 一般不可以互换，区别如下： 比较器的翻转速度快，大约在ns数量级，而运放翻转速度一般为us数量 级（特殊的高速运放除外）。 运放可以接入负反馈电路，而比较器则不能使用负反馈，虽然比较器也有 同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，所以，如果接入负反 馈，电路不能稳定工作。内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快很多 的主要原因。 运放输出级一般采用推挽电路，双极性输出。而多数比较器输出级为集电 极开路结构，所以需要上拉电阻，单极性输出，容易和数字电路连接
