过零比较器是电子电路中常用的一种信号处理电路。它的作用是检测输入信号是否穿过零点,如果穿过,则产生一个输出脉冲。而为了实现这个功能,过零比较器采用了反相输入的原理。
在了解为什么过零比较器采用反相输入之前,需要先了解一下输入信号的特点。输入信号通常是交流信号,例如正弦波等。而交流信号是有正负两个半周的,因此它的零点即正负半周交界处。
反相输入是一种电路连接方式,即将输入信号与一个反相器进行连接。反相器的特点是它将输入信号的电压正负号进行了反转,即正弦波变为反正弦波,反之亦然。这种连接方式的特点是输出信号与输入信号的相位差为180度,即反向相位。
在过零比较器中,输入信号与反相器连接后,会将输入信号的零点反转为输出信号的“高点”,如图所示。
这样一来,当输入信号穿过零点时,输出信号的高点就会变为低点,即产生一个负脉冲信号。反之,当输入信号从负半周越过零点时,输出信号的低点就会变为高点,即产生一个正脉冲信号。因此,通过这种方式,过零比较器可以实现检测输入信号是否穿过零点,并产生相应的输出脉冲信号。
那么为什么过零比较器采用反相输入呢?主要是由于反相输入具有以下优势:
首先,反相输入可以使得输出信号的幅值更高,从而提高了信号的灵敏度。其次,反相输入可以减小噪声的影响,因为噪声通常是随机的信号,经过反相器后,正负号被反转,从而使得噪声信号可以被减小或消除。最后,反相输入还可以减小电路的幅值漂移和温度漂移,从而提高了电路的工作稳定性。