過零檢測電路是一個常見的應(yīng)用，其中運(yùn)算放大器用作比較器。它常被用來追蹤正弦波形的變化，比如從正到負(fù)或從負(fù)到正的過零點(diǎn)電壓的情況。它同樣被可被用作方波生成器。過零檢測電路還有許多應(yīng)用，比如標(biāo)志信號發(fā)生器，相位計(jì)和頻率計(jì)等。過零檢測電路可以用很多方法來設(shè)計(jì)，比如使用晶體管，使用運(yùn)算放大器或是光耦 IC 等。該文中我們將使用運(yùn)算放大器來打造一個過零檢測電路，正如上面所說，此處的運(yùn)算放大器用作比較器。

過零檢測電路的理想波形如下

從上圖中可以看出當(dāng)正弦波形過零時，運(yùn)算放大器會從正轉(zhuǎn)負(fù)或是從負(fù)轉(zhuǎn)正。這就是過零檢測器如何檢測波形過零的。如你所見，輸出波形為一個方波，所以過零檢測器也被成為方波生成電路。

所需元器件：

運(yùn)算放大器（LM741）

變壓器（230V 到 12V）

9V 電源

電阻（10kΩ x 3）

面包板

導(dǎo)線

示波器

電路圖

230V 電源給到一個 12-0-12V 的變壓器，它的相位輸出連接到運(yùn)算放大器的二號引腳，零線與電池的接地端短接。電池的征集引腳與運(yùn)算放大器的第 7 號引腳相連（Vcc）。

過零檢測電路的原理

在過零檢測電路中，運(yùn)算放大器的非反向引腳與地相連，從而作為參考電壓，而一個正弦波輸入（Vin）則輸入運(yùn)算放大器的反向引腳，如電路圖說是。隨后輸入電壓與參考電壓作比較。此處可以使用大部分運(yùn)算放大器的 IC，這里我們用的是 LM741.

現(xiàn)在，我們來考慮正弦波的正半軸。我們知道當(dāng)非反向引腳端的電壓要低于反向引腳時，運(yùn)算放大器的輸出為低或處于反向飽和狀態(tài)。因此，我們會看到一個負(fù)電壓的波形。

再來看正弦波的負(fù)半軸，非反向引腳（參考電壓）的電壓大于反向引腳（輸入電壓），所以運(yùn)算放大器的輸出為高或正向飽和狀態(tài)。因此，我們會看到一個正電壓的波形，如下圖所示。

使用光耦的過零檢測電路

我們上面提到設(shè)計(jì)過零檢測電路有許多方式。以下電路中我們使用了光耦來實(shí)現(xiàn)同樣的過零檢測電路。通過觀察輸出電壓你可以發(fā)現(xiàn)每當(dāng)輸入交流波過零時，輸出波形為高。

以下是使用光耦的過零檢測電路輸出波形