第3章模擬集成電路的非線性應用3.1對數器和指數器3.2乘法器及其應用3.3二極管檢波器和絕對值變換器3.4限幅器3.5二極管函數變換器3.6電壓比較器及其應用2/3/20231集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.1對數器和指數器

3.1.1對數器3.1.2指數器3.1.3集成化的對數器和指數器2/3/20232集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.1對數器和指數器對數器是實現輸出電壓與輸入電壓成對數關系的非線性模擬電路。1.PN結的伏安特性IdPN結的正向導通電流ISPN結的反向飽和電流，它隨溫度變化q電子電荷量，q=1.602×10-19Ck玻爾茲曼常數，k=1.38×10-23J/oCT絕對溫度

t=25oC時，Ud＞100mV

2/3/20233集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院2.二極管對數放大器由得輸出電壓為式中，當

t=25oC時，UT≈59mV。圖3-1-2二極管對數器的傳輸特性圖3-1-1二極管對數器Uk=RIS2/3/20234集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.三極管對數放大器圖3-1-3三極管對數放大電路在理想運放的條件下輸出電壓為采用三極管作變換元件，可實現5～6個數量級的動態范圍，而采用二極管可實現3～4個數量級的動態范圍。二極管和三極管對數器明顯缺點是溫度穩定性差。

2/3/20235集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院4.溫度補償對數器的實際電路圖3-1-4補償對放大器的實際電路輸出電壓為2/3/20236集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.1.2指數器由Uo=-IeR

和得輸出電壓為式中，當t=25oC

時，

1.基本指數器圖3-1-5基本指數器圖3-1-6指數器的傳輸特性2/3/20237集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院2.具有溫度補償的實用指數器圖3-1-7具有溫度補償的實用精密指數器2/3/20238集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院VT2

的集電極電流為在ui＜0時設得輸出電壓

選正溫度系數的RT，可對環境溫度引起的變化進行補償。2/3/20239集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.1.3集成化的對數器和指數器圖3-1-88048型集成化對數放大器2/3/202310集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-1-98049型集成化指數器2/3/202311集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.2乘法器及其應用3.2.1乘法器的基礎知識3.2.2乘法器的工作原理3.2.3模擬乘法器的應用電路2/3/202312集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.2.1乘法器的基礎知識1.乘法器乘法器具有兩個輸入端（通常稱為X輸入端和Y輸入端）和一個輸出端（通常稱為Z輸出端）。圖3-2-1乘法器的符號輸出特性方程為或Z=KXYK為增益系數或標度因子，單位為V-1。uo

(t)=Kux(t)uy(t)2/3/202313集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-2-2乘法器的工作象限2.乘法器的工作象限乘法器有四個工作區，它兩個輸入電壓極性來確定。兩個輸入端只能適應單一極性乘法器稱為單象限乘法器。如果一個輸入端適應正、負兩種極性，另一輸入端只能適應單一極性乘法器稱為二象限乘法器。如果兩個輸入端均能適應正、負極性的乘法器稱為四象限乘法器。2/3/202314集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.乘法器的基本性質（1）乘法器的靜態特性①X=0時，Y為任意值，則輸出Z=0；Y=0時，X為任意值，則輸出Z=0。②當X等于某一常數時，輸出Z與Y成正比，Z與Y的關系曲線稱為四象限輸出特性。③當輸入幅值相等時，即X=Y或X=－Y，輸出與輸入的關系曲線稱為平方率輸出特性。圖3-2-3理想乘法器四象限輸出特性2/3/202315集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-2-4理想乘法器平方律輸出特性(2)乘法器的線性和非線性通常認為乘法器是一種非線性器件。乘法器不能應用線性系統中的疊加原理，但是乘法器在一定條件下，又是線性器件，例如：一個輸入電壓為恒定值時，即X=常數，Y=V1+V2，則有式中理想乘法器屬于非線性器件還是線性器件取決于兩個輸入電壓的性質，在這里“線性”的含義僅僅是非線性本質的特殊情況。2/3/202316集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.2.2乘法器的工作原理模擬乘法器有多種方法能實現，有對數—指數相乘法、四分之一平方相乘法、三角波平均相乘法、時間分割相乘法和變跨導相乘法等。其中變跨導乘法器便于集成，內部元件有較高的溫度穩定性和運算精度，且運算速度較高，它的-3dB頻率可達10MHz以上。2/3/202317集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院式中，

io—輸出電流，ui—輸入電壓，gm—跨導或稱為OTA的增益。

OTA的傳輸特性可表示為

io=gmui1.跨導型集成運放簡介跨導型集成運放(OperationalTransconductanceAmplifier縮寫為OTA)與一般集成運放區別是，具有一個以偏置電流注入形式出現附加控制輸入端，這使OTA特性及應用更加靈活；這種器件的輸出不是一般集成運放中輸出電阻趨于零電壓源，而是具有極高輸出電阻的電流源表示。2/3/202318集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院2.單片集成OTA電路CA3038圖3-2-5CA3038的內部電路即乘法器基本工作原理Ic

=I4=i1+i2io

=i8–i10=i1–

i22/3/202319集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院輸出電流為電壓增益為在傳輸特性線性區，常溫時調整Ic，即可改變gm，故稱為可變跨導型。圖3-2-6CA3038

的傳輸特性2/3/202320集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.F3038的主要性能指標參數名稱典型值單位輸入失調電壓0.4mV輸入失調電流0.12Agm9.6mS峰值輸出電壓RL=+13.5－14.4V電源電流1mA功耗30mW共模擬制比110dB峰值輸出電流RL=0500A共模輸入電壓+13.6－14.6V輸入電阻26k在室溫25C，電源電壓±15V及IC=500A

的條件下。2/3/202321集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.2.3模擬乘法器的應用電路1.平衡調幅器圖3-2-7平衡調幅器的組成方框圖設載波信號ux(t)=Uxm

coswct

V為大信號使相應晶體管工作在開關狀態，開關函數為sX(t)，對sX(t)進行傅立葉分解，表達式可寫為：調制信號uy(t)=UWm

cosWt

V為小信號。2/3/202322集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院得乘法器輸出電壓為式中，Rc、RY是乘法器集成電路的內部電阻，其中RY是反饋電阻，Rc

是集電極負載電阻。經濾波器濾除載波的諧波組合后，輸出電壓為AF為帶通濾波器傳輸系數2/3/202323集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-2-8平衡調幅的波形圖輸出電壓中僅有上下邊頻分量不存在載頻c分量，所以這種調制稱為抑制載波的雙邊帶調制，又稱平衡調制。

2/3/202324集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院調制信號為1.6kHz，載波信號為40kHz。14腳輸出抑制載波雙邊帶信號。利用X失調電位器RX，使輸出產生載頻c信號，則可得到普通調幅波，調RX

可用于改變調幅度。圖3-2-9平衡調幅器2/3/202325集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院2.乘積檢波器用模擬乘法器組成的檢波電路稱為乘積檢波器，主要用于抑制載波的雙邊帶或單邊帶信號的解調。

如輸入模擬乘法器的是抑制載波雙邊帶信號，即另一端輸入與載波同頻同相的高頻信號，即相乘后為2/3/202326集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院經低通濾波器濾除高頻分量，得低頻電壓輸出為式中，K為乘法器標度因子，AF為帶通濾波器的傳輸系數。圖3-2-10用乘法器解調的方框圖2/3/202327集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-2-11MC1595構成的乘積檢波器2/3/202328集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院設得乘法器輸出電壓為調制低頻信號為2/3/202329集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.鑒頻器圖3-2-12用乘法器構成鑒頻器的方框圖電壓傳輸系數為式中在f0附近得

2/3/202330集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院在±0.5（即±30o）范圍內，故得到此式表示能完成線性頻相轉換。

圖3-2-14頻相轉移的網絡的相頻特性圖3-2-13頻相轉移網絡

2/3/202331集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖中，經放大后的調頻信號uY(t)

加到乘法器的一個輸入端，同時uY(t)又經線性頻相轉換網絡產生uX(t)

加到乘法器的另一個輸入端。乘法器完成鑒相功能。

當兩路輸入均為大信號時，乘法器具有三角形鑒相特性，線性鑒相范圍可達±(/2)。調頻波的解調輸出為Kd—鑒相靈敏度，f—調頻波瞬時頻率。Kf

=Kd

QDff

=(f–f0

),2/3/202332集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-2-15用MC1595構成的鑒頻器2/3/202333集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院4.混頻器圖3-2-16雙平衡混頻器2/3/202334集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.3二極管檢波器和絕對值變換器3.3.1二極管檢波器3.3.2絕對值檢波電路2/3/202335集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.3.1二極管檢波器1.理想二極管檢波器圖3-3-1理想二極管檢波電路工作原理：當ui＞0時，VD1導通，VD2截止，當ui

＜0時，VD1截止，VD2導通，＞0，2/3/202336集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-3-2理想二級管檢波器的輸入輸出特性以正弦輸入電壓為例可畫出輸入電壓、輸出電壓的波形圖。圖3-3-3輸入為正弦時的ui，uo波形圖2/3/202337集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院分析由Ad和二極管結壓降引起的誤差：輸出電壓為集成運放的輸出電壓為由以上兩式得得輸出電壓為2.實際二極管檢波特性當ui

＞u_時，i1＞0時，VD1導通，VD2截止。

2/3/202338集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院式中有線性檢波死區限制最小輸入信號檢波能力。有一個很小輸入電壓變化，當ui

＜u_時，i1＜0時，輸出電壓為得輸出電壓

由i1＜0，VD1截止，VD2導通。

為反饋系數，

2/3/202339集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.3.2絕對值檢波電路1.反相型絕對值檢波電路圖3-3-4

反相型絕對值檢波電路2/3/202340集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院工作原理當ui＜0時，VD1導通，VD2

截止，由u_=u+=0，uA=0得輸出電壓為＞0。當ui＞0時，VD1截止，VD2導通，得輸出電壓為2/3/202341集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院當滿足電阻匹配條件：R3R2=2R1R4，例如選取

R1=R3，R4=0.5R2時，得＞0不論輸入電壓ui極性如何，uo

總為正值:當取R5=R2時圖3-3-5反相型絕對值檢波器的傳輸特性即uo

=|ui

|2/3/202342集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院反相型絕對值檢波電路缺點是：輸入電阻較低。圖3-3-6同相型絕對值電路當要求輸入電阻較高時，可采用同相型電路：同相型絕對值檢波電路工作原理與反相型絕對值檢波電路工作原理的分析方法類似。2/3/202343集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院2.增益可調的絕對值變換電路圖3-3-7可調增益絕對值變換電路當ui＞0時，A1輸出電壓uo＞0，則VD1止，VD2通，A1輸出端通過VD2

構成閉環。A1反相端輸入電壓將跟蹤輸入電壓，即u－=uiA2

在u－和uo的作用下，VD3通，VD4止。＞0u－端為虛地，R1為uo的負載：2/3/202344集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院當ui＜0時，A1輸出壓uo＜0，則VD1通，VD2截止，A1輸出端通過VD1

構成閉環。＞0調節m

可調增益。同樣，A1反相端電壓將跟蹤輸入電壓，即u－=ui。A2

在u－＜0的作用下，VD4導通，VD3截止。若滿足電阻匹配件：R1=R則輸出電壓為2/3/202345集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院從圖中可以看出電位器(1－m)R上電流為當m0或m1時，均會出現極大電流，這是不允許的，為此需在電位器兩端各串入一個電阻。此絕對值變換電路的增益調節范圍可以從幾到幾十倍，且具有較高的輸入阻抗。2/3/202346集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.4限幅器3.4.1二極管并聯式限幅器3.4.2二極管串聯式限幅器2/3/202347集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.4.1二極管并聯式限幅器1.二極管并聯式限幅器的工作原理圖3-4-1二極管并聯式限幅器當ui低于某一門限電壓，即VD截止時：ui＜UimuA＜(Uref

+UD)

2/3/202348集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院限幅器為反相器，其輸出電壓為傳輸特性的斜率為當ui≥Uim

，即VD導通時，UA被箝位在(Uref+UD)

電平上，這時限幅器的輸出電壓不再隨ui變化，其輸出電壓為

圖3-4-2二極管并聯式限幅器的傳輸特性2/3/202349集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院2.實際應用的二極管并聯式限幅器圖3-4-3實際應用的二極管并聯式限幅器門限電壓為輸出電壓為由以下兩式可知，由于兩個三極管結壓降互相抵消，所以實現了溫度補償。2/3/202350集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-4-4雙向限幅器的傳輸特性如果在輸入端采用這兩種輸入限幅方法，便可得到雙向限幅器。如果將參考電壓改變方向，二極管改變方向，便可實現第二象限內傳輸特性。2/3/202351集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.4.2二極管串聯式限幅器工作原理圖3-4-5二極管串聯式限幅器當uA<uD時，即所以當輸入電壓低于某一門限電壓時，可得:VD截止，IR1=IR22/3/202352集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院這時uA<uD

，二極管截止，其輸出電壓uo=0。圖3-4-6二極管串聯限幅器的傳輸特性缺點：溫度穩定性較差，尤其是當R1>>R2

時，溫度穩定性更差。當輸入電壓等于或高于輸入門限電壓時，VD導通，輸出電壓為2/3/202353集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院在以上限幅電路的基礎上，如果將參考電壓改變方向，二極管改變方向，便可實現第二象限內的傳輸特性。如果在輸入端采用這兩種輸入限幅方法，便可得到區間限幅器。圖3-4-7二極管區間限幅器圖3-4-8區間限幅器的傳輸特性2/3/202354集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.線性檢波限幅器圖3-4-9線性檢波限幅器當iS

>0，即

ui

>時，VD2截止，VD1導通。

輸出電壓

ui＜時，VD2導通，VD1截止，輸出電壓uo

＜0。當iS

＜0，即

限幅特性見下頁圖2/3/202355集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-4-10線性檢波限幅器的限幅特性門限電壓為在下圖中此限幅器的優點是具有穩定的傳輸特性。如果將兩個二極管VD1、VD2同時改變方向，參考電壓也改變方向，便可得到第二象限內限幅特性。2/3/202356集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.5二極管函數變換器3.5.1串聯限幅型二極管函數變換器3.5.2并聯限幅型二極管函數變換器3.5.3線性檢波型二極管函數變換器2/3/202357集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.5.1串聯限幅型二極管函數變換器圖3-5-1串聯限幅型二極管函數變換器VD1限幅電路：VD3限幅電路：各串聯限幅電路的門限電壓分別為2/3/202358集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院各串聯限幅電路的門限電壓分別為VD2限幅電路：VD4限幅電路：圖3-5-1串聯限幅型二極管函數變換器2/3/202359集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院假設Uim4＜Uim2＜Uim1＜Uim3，則二極管函數變換器不同門限電壓范圍內輸出電壓分別為：當ui≤Uim4時，只有VD2、VD4導通，輸出電壓為

當Uim4

＜

ui≤Uim2時，只有VD2導通，輸出電壓為

當Uim2

＜

ui

＜Uim1

時，VD1～VD4均截止，2/3/202360集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院當Uim1≤

ui＜Uim3時，只有VD1導通，輸出電壓為

當ui≥Uim3時，只有VD1、VD3導通，輸出電壓為

圖3-5-2串聯限幅二極管函數變換器的限幅特性2/3/202361集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.5.2并聯限幅型二極管函數變換器圖3-5-3并聯限幅型二極管函數變換器各并聯限幅電路的門限電壓分別為VD1限幅電路：VD3限幅電路：VD2限幅電路：VD4限幅電路：2/3/202362集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院假設Uim4＜Uim2＜Uim1＜Uim3，則二極管函數變換器不同門限電壓范圍內輸出電壓分別為:當ui≤Uim4時，只有VD2、VD4導通，輸出電壓為

當Uim4

＜

ui≤Uim2時，只有VD2導通，輸出電壓為

2/3/202363集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院當Uim2＜

ui

＜Uim1

時，VD1～VD4均截止，當Uim1

≤

ui＜Uim3時，只有VD1導通，輸出電壓為

當ui≥Uim3時，只有VD1、VD3導通，輸出電壓為

輸出電壓為2/3/202364集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院圖3-5-4并聯限幅型二極管函數變換器的限幅特性并聯限幅型二極管函數變換器輸出電壓的變化率是隨輸入電壓增大而減小。2/3/202365集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.5.3線性檢波型二極管函數變換器圖3-5-5線性檢波型二極管檢波變換器2/3/202366集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院每個線性檢波電路的轉折電壓分別為

假設Uim4＜Uim2＜Uim1＜Uim3，當輸入電壓在不同范圍時，各線性檢波器的輸出電壓有以下幾種情況：由A3引起的輸出：當ui＜Uim3，uo3=0當ui≥Uim3，

由A2引起的輸出：當ui＞Uim2，uo2=0當ui≤Uim2，

2/3/202367集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院由A3引起的輸出：當ui＜Uim3，uo3=0當ui≥Uim3，

由A4引起的輸出：當ui＞Uim4，uo4=0當ui≤Uim4，

輸入電壓ui通過電阻R0引起的輸出電壓為將上述各分量求和，則可得出總的輸出電壓為由上述分析結果，可按輸入電壓在不同的轉折電壓范圍內得出總輸出電壓分別為:2/3/202368集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院當ui≤Uim4時，uo1、uo3均為零，輸出電壓為

當Uim4

＜

ui≤Uim2時，uo1、uo3

、uo4均為零，則

當Uim2＜ui＜Uim1時，uo1、uo2、uo3、uo4均為零則2/3/202369集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院當Uim1≤

ui＜Uim3時，uo2、uo3、uo4均為零，則當ui≥Uim3時，uo2

、uo4均為零，則可得線性檢波型二極管函數變換器的函數變換特性曲線。2/3/202370集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院綜上所述，設計二極管函數變換器步驟如下：②由函數關系表達式uo=f(ui)

確定每段折線的轉折電壓和折線的斜率。圖3-5-6線性檢波型二極管檢波變換器的限幅特性①用折線段來逼近已知函數；③根據對轉折電壓和斜率的要求設計每個線性檢波器電路的參數。2/3/202371集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.6電壓比較器及其應用3.6.1電壓比較器的性能3.6.2單限電壓比較器3.6.3遲滯電壓比較器3.6.4窗口電壓比較器3.6.5電壓比較器的應用舉例2/3/202372集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.6.1電壓比較器的性能1.一般運放在使用時，往往是工作在閉環狀態，多數應用中還要求運放工作在負反饋閉環狀態。2.當用作電壓比較器時，集成運放應處在開環工作狀態。3.對于集成電壓比較器性能要求，輸入級與一般集成運放相同，而輸出級與數字電路要求一致。4.電壓比較器頻帶較寬，無需相位補償，以便盡可能獲得高速翻轉，減小響應時間。2/3/202373集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院鑒別靈敏度又稱為分辨率或轉換精度，它是指電壓比較器的輸出狀態發生跳變所需要的輸入模擬信號電壓的最小變化量。響應速度是反映比較器從高電平轉換到低電平或從低電平跳變到高電平時所需時間的長短（兩者所需時間一般不等）。6.電壓比較器主要性能指標有：

鑒別靈敏度、響應速度、帶載能力等。2/3/202374集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院電壓比較器的輸出數字信號一般用以帶動門電路，因此帶動負載能力的大小也是評價電壓比較器性能的一項重要指標。表征這一指標的主要參數是：

①輸出電阻Ro；

②輸出高電平時的漏電流IOR；

③輸出端吸入電流Isink

。

Ro和IOR

越小，Isink

越大，則帶動負載的能力就越強。2/3/202375集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.6.2單限電壓比較器1.基本電路和輸入輸出特性圖3-6-1具有上行特性的單限電壓比較器及其輸入輸出特性當Ui＜Em時，uO=UOL；

當Ui＞Em時，uO=UOH。

外加門限電位Em這種特性稱為上行特性

2/3/202376集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院外加一個門限電位Em當Ui＞Em時，uO=UOL；

當Ui＜Em時，uO=UOH。

圖3-6-2具有下行特性的單限電壓比較器及其輸入輸出特性這種特性稱為下行特性。

2/3/202377集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院2.輸入箝位保護和輸出箝位單限比較器圖3-6-3輸入箝位保護和輸出箝位單限比較器及其輸入輸出特性當Ui＜Em時，當Ui＞Em時，uO=UOH=Em

。

輸出也可以采用箝位，這時它的輸出高、低電位分別等于穩壓管VDw的穩定電壓和正向壓降。uO=UOL=

-UD；

2/3/202378集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.任意電平比較器Ui＜Em，uO=UOH=Em

Ui＞Em，uO=UOL=-UD

當If=I1+Ir＞0,即調節R1/R2或Er

，都能改變Em。當If=I1+Ir

＜0,即uO=UOL=-UD

uO=UOH=Em

圖3-6-4任意電平的單限比較器及其輸入輸出特性2/3/202379集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.6.3遲滯電壓比較器具有遲滯輸出特性的電壓比較器，叫遲滯電壓比較器，也稱回差電壓比較器。

1.輸入輸出特性有兩個門限電位，數值大EmH叫上門限電位，數值小EmL叫下門限電位，兩者之差叫門限寬度，用Em表示，Em=EmH

EmL

。圖3-6-5遲滯電壓比較器的輸入輸出特性2/3/202380集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院2.遲滯電壓比較器的工作原理遲滯電壓比較器共同特點是具有正反饋回路，而獲得遲滯特性，同時加速比較器轉換過程。圖3-6-6具有下行特性的遲滯電壓比較器及其傳輸特性2/3/202381集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院分析步驟如下(2)寫出u+，u_的表達式(3)求出門限電位EmL、EmH將uo=±UZ分別代入上式中，得(1)確定輸出電壓UOuo=±UZUOH=UZ，UOL=-UZu-=ui2/3/202382集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院假設u+=u-，求出ui的值即為門限電位。

較大的一個即為

EmH

，較小的一個即為

EmL。（4）判斷是上行特性還是下行特性若ui從集成運放的反相端輸入，則為下行特性；若ui從集成運放的同相端輸入，則為上行特性。（5）畫出傳輸特性曲線由傳輸特性曲線即可分析遲滯電壓比較器的工作原理。2/3/202383集成電路原理及應用山東理工大學電氣與電子工程學院3.6.4窗口電壓