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2011-03-24

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基于窗口比较器双向过压检测电路的设计

窗口比较器又称为双限比较器,由于单限比较器和迟滞电压比较器在输入电压ui单一方向变化时,其输出电压只跳变一次,因而不能检测输人电压是否在两个给定阈值电压之间,而窗口电压比较器则具有这种功能。具有两个门限电平,主要用来检测输入模拟信号的电平是否处于给定的两个门限电平之间的电压比较器,窗口比较器是很有用的。应用于故障检测电路、自动检测电路、电子测量技术等场合,也可用于A/D转换、波形产生变换及电路高速采样电路、振荡器、电源电压监测电路、报警器等或对生产现场进行监视与控制等场合。下面将对窗口比较器的结构与工作原理作一介绍。 1 窗口比较器的结构与工作原理 1.1 EDA与Multisim简介 为提高电路设计的效率和可操作性,本文采用EDA工具,目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件是系统设计软件辅助类和可编程芯片辅助设计软件,主要有Protel、PSPICE、Muhisim(原EWB的最新版本)、OrCAD、Modelsim等等。Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。因此本文采用Muhisiml0通过计算机平台对窗口电压比较器从电路结构、工作原理和传输特性分析以及基于窗口比较器完成对双向过压检测电路的设计。 1.2电路结构与工作原理 窗口比较器主要用于检测ui是否在给定的两个电压之间时就可以采用。当任意一个比较器输出低电平(实际上是输出三极管处于饱和状态)或两个比较器均输出低电平时,窗口比较器输出端为低电平,只有两个比较器均输出高电平(实际上是输出三极管处于截止状态)时,窗口比较器才输出高电平。因此,两个输出端具有正逻辑中的逻辑与的关系。利用Muhisim 10对窗口比较器进行仿真验证其工作原理,将输人信号ui输入到运算放大器的同相输入端,这是运算放大器处于开环工作状态,具有很高的开环增益。由于受到正向电源电压、二极管和电阻的限制,输出电压为+uoM或者0。当输入电E,ui大于u时,必然大于uRL,所以集成运放Al的输出u01=+u0M,A2的输出u02一UoM。使得二极管D1导通,D2截止,电流通路由D1一R2一D ,稳压管D 工作在稳定状态,输出电压uo=+5V。

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