用集成运算放大器作电压比较器时(如稳压电源中的比较放大器,电源电压监视电路等),都有一个比较电位V\(_{p}\)(见图1),以便使信号电压Vi同比较电位V\(_{p}\)进行比较,当Vj>V\(_{p}\)时,电压比较器的输出电压Vo为低电平;当V\(_{i}\)<Vp时,V\(_{o}\)为高电平。电压比较器的比较电位Vp通常由一只稳压二极管的稳定电压代替,由于该稳压值不能任意调节,所以不能得到任意的比较电位。当然也可以采用电阻分压法得到所需要的比较电位,但是当电源电压变化时,比较电位也随之改变。下面就如何利用二极管的反向特性来实现比较电位的调整作一介绍:

从图2所示二极管伏安特性曲线可以看出:在二极管的反向截止区内,反向电流(记为I\(_{DS}\))很小,而且几乎不变。将一只二极管D与一只电阻R串联并接入电路(见图3),由于运算放大器的输入偏置电流极小,一般为几百毫微安以至更小,可以近似地认为通过二极管D和电阻R的电流就是IDS,电阻R上的电压降V\(_{p}\)=IDS×R,这就能保证电源电压略有变化时,V\(_{p}\)不变。因此用电压Vp作比较电位是稳定的,而且只要改变电阻的数值,就可以改变比较电位。


关于电阻R的取值,可用公式R=\(\frac{V}{_{p}}\)IDS计算,V\(_{p}\)是已知的比较电位,IDS是二极管的反向电流,可由图4电路测得,因此R的数值也就可以确定。

图5是一直流电源电压(10伏)监视电路,要求当电源电压下降到9伏时,发光二极管D\(_{2}\)告警。

根据电路要求可知,电压E=9伏是警戒点,所以确定E为9伏时的I\(_{DS}\)为基准电流,并由图4测得IDS=10μA。同时由图5不难看出,A点的分压比P=\(\frac{510K}{750K+510K}\)≈0.4,对A点来说:
当E=10V时,V\(_{A}\)≈4V
E=9V时,V\(_{A}\)≈3.6V
取电阻R=\(\frac{V}{_{p}}\)IDS=3.6;10μA=360KΩ。
当电压E低于9伏时,V\(_{A}\)就低于3.6伏,这时V0为高电位,发光二极管D\(_{2}\)导通并发光告警。此种方法仅用一只二极管就可得到任意的比较电位。
采用此方法时应注意的几个问题:
(1)二极管的反向电压应大于5伏;(2)应选用输入偏置电流小的运算放大器,若输入偏置电流大于1μA,则二极管应选I\(_{DS}\)大于20μA;(3)按图4电路测量IDS时,最好通电10分钟后再读取数值;(4)用于稳压电源时必须用2CP型的硅管,因为2AP型的锗管I\(_{DS}\)并不稳定,只可用于电源电压过低监视电路。(蔡志平)