基于專用比較器IC的高精度檢零器介紹

電路的功能

本電路也稱作零交檢測(cè)器，它與信號(hào)幅度無(wú)關(guān)，用穿越零電壓的瞬間獲得脈沖輸出。即使不是周期性信號(hào)，也能準(zhǔn)確地檢測(cè)。通過測(cè)量其周期，也可獲得信號(hào)頻譜分布。

電路工作原理

比較器A1把基準(zhǔn)電壓作為零進(jìn)行比較，開環(huán)增益很高可以進(jìn)行準(zhǔn)確的零點(diǎn)檢測(cè)。但是，如果輸入信號(hào)中含有噪聲，穿越零點(diǎn)附近時(shí)，輸出會(huì)出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象，通常施加一定的滯后電壓，使工作穩(wěn)定。，M311H作為集電極開路輸出時(shí)，其滯后電壓由R1、R2分壓獲得。輸出從“L”電平向“H”電平變化時(shí)過零。

為了避免滯后帶來的誤差，下級(jí)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器從A輸入，利用脈沖上升緣觸發(fā)，如果換成從B輸入，因?yàn)檩斎胄盘?hào)電平從“H”變“L”時(shí)觸發(fā)，產(chǎn)生定時(shí)偏移。

滯后電壓有利于工作穩(wěn)定，但會(huì)增加誤差，可根據(jù)需要在輸入回路增加云除噪聲的濾波器。

各部分的定時(shí)采用圖A所示的基本方法，把311H輸出從“L”變?yōu)?ldquo;H”的點(diǎn)選為零點(diǎn)。如果輸入信號(hào)從負(fù)變正時(shí)也需要定時(shí)，可使用“異或”門，并對(duì)311H輸出的脈沖兩邊進(jìn)行微分，電阻R和電容器C的時(shí)間常數(shù)應(yīng)比預(yù)計(jì)的最小周期短。

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器4538可采用T=C2.R5的公式計(jì)算其同步時(shí)間T，它與電源電壓無(wú)關(guān)。如果電路用來微分長(zhǎng)周期輸入信號(hào)，應(yīng)根據(jù)使用要求確定定時(shí)參數(shù)。

本電路使用正負(fù)15伏的電源，如果單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器改用TTL電路或74HC，應(yīng)改用5V的邏輯電源。

元件的選擇

采用專用比較器IC可以加快響應(yīng)時(shí)間，這是因?yàn)樗驩P放大器那樣，具有很高的開環(huán)增益。用于AC電源線路時(shí)，可選用慢速比較器或OP放大器。

如果要求響應(yīng)速度高，可選用LM319或LM360，同時(shí)把IC2換成TTL或HS-CMOS單穩(wěn)態(tài)多調(diào)振蕩器。

確定滯后量的R2可根據(jù)精度和穩(wěn)定性要求來決定其阻值，在本電路中它由輸入信號(hào)的噪聲決定。最好還是加上電容器C1，預(yù)先把噪聲降低。