本文详细讨论了两种不同电路的过零检测器。在本教程的最初几段，您将学习使用使用流行的741 IC设计的运放过零检测器。我们有一个整洁的过零检测器的电路图，我们已经解释了它的工作原理和背后的简单易懂的文字。在本教程的中间部分，您将学习过零检测器的两种应用——时间标记发生器和相位计。在文章的最后，我们又画了一个用IC 311和晶体管设计的过零检波器的电路图。
过零检测器采用741集成电路
过零检测电路是一种重要的应用运放比较器电路．它也可以称为正弦波到方波转换器。任何反相或非反相比较器都可以用作过零检测器。唯一需要改变的是与输入电压进行比较的参考电压必须为零(Vref = 0V)。输入正弦波为Vin。这些如图所示的电路图和0V基准电压的逆变比较器的输入和输出波形。
如图所示，对于参考电压0V，当输入的正弦波通过零点进入正方向时，输出电压Vout被驱动到负饱和状态。类似地，当输入电压通过零并进入负方向时，输出电压被驱动到正饱和状态。二极管D1和D2也称为箝位二极管。它们是用来保护运放免受由于输入电压增加而造成的损坏。他们箝位差分输入电压为+0.7V或-0.7V。
在某些应用中，输入电压可能是低频波形。这意味着波形变化缓慢。这导致输入电压过零电平的时间延迟。这导致输出电压在上、下饱和电平之间切换的进一步延迟。同时，运放中的输入噪声会导致输出电压在饱和电平之间切换。因此，除输入电压外，还检测噪声电压的过零。这些困难可以通过使用a具有正反馈的再生反馈电路这使得输出电压变化更快，从而消除了由于运放输入端的噪声电压而导致假过零的可能性。
过零检测器作为时间标记发生器
对于输入的正弦波，过零检波器的输出是方波，进一步通过RC串联电路。如下图所示。
如果时间常数RC与输入正弦波的周期T相比非常小，那么通过RC电路网络的R称为Vr的电压将是一系列正脉冲和负脉冲。如果电压Vr被应用到使用二极管D的削波电路中，负载电压Vload将只有正脉冲，并将去掉负脉冲。因此，通过增加RC网络和裁剪电路，将输入为符号波的过零检测器转换为一组间隔为T的正脉冲。
过零检测器作为相位计
过零检测器可用来测量两个电压之间的相角。其工作原理与上述电路相同。得到了正、负周期脉冲序列，测量了正弦波电压脉冲与第二正弦波电压脉冲之间的时间间隔。这个时间间隔与两个输入正弦波电压之间的相位差成正比。相位计的测量范围为0°到360°。
利用IC 311和晶体管的过零检测器
使用8引脚DIP单元311 IC的过零检测器如下图所示。311运放IC的输出连接到一个开路集电极NPN晶体管。一个20千的负载电阻连接到晶体管的输出端。
对于正输入信号，即大于0伏特的输入正弦波，运放的输出置晶体管为OFF，晶体管的输出变为HIGH。低状态类似于电路中的-10伏，高状态类似于电路中的-10伏。
晶体管的输出指示输入电压是大于还是小于0伏特。简而言之，如果输入信号是正电压，晶体管的输出将是低的。如果输入信号是负电压，晶体管的输出就会高。
4评论
一个过零检测器有多少电压
图中整流二极管的作用是什么?
用于差动输入保护，使差动输入保持在700mV以内。
741集成电路是相对缓慢的，这限制了零过检波器的使用与它在10千赫左右