什么叫過(guò)零檢測(cè)電路呢？具有檢測(cè)正弦波形從正到負(fù)，或從負(fù)到正電平變化的能力的運(yùn)算放大器檢測(cè)器稱(chēng)為過(guò)零檢測(cè)器。更具體地說(shuō)，我們可以說(shuō)它檢測(cè)到所有交流信號(hào)和GND的交叉點(diǎn)。它基本上是一個(gè)電壓比較器，當(dāng)輸入信號(hào)越過(guò)參考電壓電平的零時(shí)，其輸出就會(huì)發(fā)生變化。
過(guò)零檢測(cè)電路是一個(gè)常見(jiàn)的應(yīng)用，其中運(yùn)算放大器用作比較器。它常被用來(lái)追蹤正弦波形的變化，比如從正到負(fù)或從負(fù)到正的過(guò)零點(diǎn)電壓的情況。它同樣被可被用作方波生成器。
過(guò)零檢測(cè)電路還有許多應(yīng)用，比如標(biāo)志信號(hào)發(fā)生器，相位計(jì)和頻率計(jì)等。過(guò)零檢測(cè)電路可以用很多方法來(lái)設(shè)計(jì)，比如使用晶體管，使用運(yùn)算放大器或是光耦I(lǐng)C等。
過(guò)零檢測(cè)電路的理想波形如下
從上圖中可以看出當(dāng)正弦波形過(guò)零時(shí)，運(yùn)算放大器會(huì)從正轉(zhuǎn)負(fù)或是從負(fù)轉(zhuǎn)正。這就是過(guò)零檢測(cè)器如何檢測(cè)波形過(guò)零的。如你所見(jiàn)，輸出波形為一個(gè)方波，所以過(guò)零檢測(cè)器也被成為方波生成電路。
過(guò)零檢測(cè)器電路
下圖表示使用反相運(yùn)算放大器搭建的過(guò)零檢測(cè)電路：
過(guò)零檢測(cè)電路圖
這里，輸入信號(hào)Vi 被提供給運(yùn)算放大器的反相端，而非反相端通過(guò)使用兩個(gè)電阻器R1和R 2接地。正如我們所看到的，模擬輸入信號(hào)是在運(yùn)算放大器的反相端提供的。因此，輸出端的信號(hào)波形將保持反向極性。
過(guò)零檢測(cè)器的工作
它檢測(cè)輸入信號(hào)與參考電壓電平，也就是GND相交的位置。對(duì)于每一次交叉，輸出信號(hào)都會(huì)發(fā)生電平跳變。正如我們已經(jīng)提到的，參考電平設(shè)置為 0 并應(yīng)用于運(yùn)算放大器的同相端子。
每次輸入波形的相位從正變?yōu)樨?fù)或從負(fù)變?yōu)檎龝r(shí)，將施加在運(yùn)算放大器反相端子上的正弦波與參考電平進(jìn)行比較，說(shuō)白了就是一個(gè)比較器。
波形
注意事項(xiàng)
1. 選擇一個(gè)大輸入共模范圍的比較器，這取決于輸入電壓。
2. 當(dāng)輸入電壓出現(xiàn)異常，大幅度偏離設(shè)計(jì)輸入電壓時(shí)，應(yīng)該使用二極管來(lái)保護(hù)比較器共模輸入端口。
3.當(dāng)我們通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)一個(gè)交流大電流負(fù)載時(shí)，由于交流電壓在每時(shí)每刻都在發(fā)生變化，如果我們?cè)诜逯惦妷禾帞嚅_(kāi)繼電器或者吸合繼電器，由于此時(shí)電壓過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致繼電器的吸合或者斷開(kāi)電流比較大，甚至?xí)霈F(xiàn)拉弧現(xiàn)象，這對(duì)于繼電器的觸點(diǎn)壽命來(lái)說(shuō)是十分不利的，如果我們的0V電壓處開(kāi)關(guān)繼電器，則可以大大減小此種影響。
另外我們?cè)谑褂镁чl管來(lái)開(kāi)關(guān)負(fù)載時(shí)，可以通過(guò)過(guò)零方波信號(hào)來(lái)提過(guò)一個(gè)信號(hào)基準(zhǔn)，因靠此基準(zhǔn)來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比。
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