使用运算放大器的过零检测电路
 

过零检测电路是运算放大器作为比较器的一种应用。它用于跟踪正弦波形在越过零电压时从正变为负或从负变为正的变化。它也可以用作方波发生器。过零检测器有许多应用，如时间标记发生器、相位计、频率计数器等。过零检测器可以用多种方式设计，如使用晶体管、使用运算放大器或使用光耦合器IC。在本文中，我们将使用运算放大器构建过零检测器电路，如前所述，运算放大器将在此处用作比较器。

零交叉检测器的理想波形如下：

从上面的波形可以看出，每当正弦波过零时，运算放大器的输出就会从负移到正或从正移到负。当正弦波从正移到负时，它会从负移到正，反之亦然。这就是零交叉检测器每次检测波形何时过零的方式。正如您所观察到的，输出波形是方波，因此零交叉检测器也称为方波发生器电路。

零交叉检测器电路所需的材料

• 运算放大器 IC (LM741)

• 变压器（230V 至 12V）

• 9V电源

• 电阻器（10k – 3nos）

• 面包板

• 连接线

• 示波器

过零检测器电路图

230v 电源提供给 12-0-12V 变压器，其相位输出连接到运算放大器的第 2 针脚，中性线与电池的地线短接。电池的正极连接到运算放大器的第 7 针脚( Vcc) 。

零交叉检测器电路的工作原理

在过零检测电路中，运算放大器的非反相端与地连接作为参考电压，正弦波输入 (Vin) 馈送到运算放大器的反相端，如电路图所示。然后将该输入电压与参考电压进行比较。这里可以使用任何通用运算放大器 IC，我们使用了运算放大器IC LM741。

现在，当你考虑正弦波输入的正半周期时。我们知道，当非反相端的电压小于反相端的电压时，运算放大器的输出为低或负饱和。因此，我们将收到负电压波形。

然后在正弦波的负半周，同相端（参考电压）的电压变得大于反相端（输入电压）的电压，因此运算放大器的输出变为高电平或正饱和。因此，我们将收到一个正电压波形，如下图所示：

因此很明显，该电路可以通过将其输出从负切换到正或从负切换到正来检测波形的零交叉。

采用光耦合器的过零检测器

正如我们已经提到的，设计过零检测器的方法有很多种。在下面的电路中，我们使用光耦合器来实现过零检测器。通过观察输出波形，您可以看到，只有当输入交流波每次过零时，输出波形才会变高。

以下是使用光耦合器的过零检测电路的输出波形：