集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用-電壓比較器

1、1集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用電壓比較器集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用電壓比較器所謂非線性應(yīng)用是指：由運(yùn)放組成的所謂非線性應(yīng)用是指：由運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。是非線性函數(shù)。213.5.1 限幅器限幅器tuiu0tUZ +UF-(UZ +UF)-+AuoR1RFuiDZR+1.雙向穩(wěn)壓管接于輸出端雙向穩(wěn)壓管接于輸出端R限流電阻：一限流電阻：一般取幾百般取幾百 1k 特點(diǎn)：電路中的運(yùn)放處于線性放大狀態(tài)，但外圍電路特點(diǎn)：電路中的運(yùn)放處于線性放大狀態(tài)，但外圍電路有非線性元件（二極管、穩(wěn)壓二極管）。有非線性元件（二極管、穩(wěn)壓二極管）。

2、DZ雙向穩(wěn)壓管雙向穩(wěn)壓管UZ穩(wěn)壓值穩(wěn)壓值, UF正向壓降正向壓降3uoui0傳輸特性傳輸特性DZ-+AuoR1RFui+2.雙向穩(wěn)壓管接于負(fù)反饋回路上雙向穩(wěn)壓管接于負(fù)反饋回路上UZ +UF-(UZ +UF)+UOM-UOM413.5.2 單限電壓比較器單限電壓比較器+uouiURuouiO+Uom-UomURUR為參考電壓為參考電壓當(dāng)當(dāng)ui UR時(shí)時(shí) , uo = +UOM當(dāng)當(dāng)ui UR時(shí)時(shí) , uo = -UOM 特點(diǎn)特點(diǎn):運(yùn)放處于運(yùn)放處于 開環(huán)狀態(tài)開環(huán)狀態(tài)電壓傳輸特性電壓傳輸特性5+uouiURuoui0+Uom-UomUR當(dāng)當(dāng)ui UR時(shí)時(shí) , uo = -UOM 若若ui從反相端輸入從

3、反相端輸入電壓比較器電壓比較器(續(xù)續(xù))電壓傳輸特性電壓傳輸特性6uouiO+UOM-UOM+uoui過零比較器過零比較器: 當(dāng)當(dāng)UR =0時(shí)時(shí)+uouiuouiO+UOM-UOM電壓比較器電壓比較器(續(xù)續(xù))7+uouitui例題：利用電壓比例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)檩^器將正弦波變?yōu)榉讲?。方波。如果如果ui從反相端輸入，輸出從反相端輸入，輸出uo的波形如何？的波形如何？tuo+UOM-UOM8+uiuouiO+UZ-UZ用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓uo UZuouiO+UOM-UOM+uoui忽略了忽略了UF9電壓比較器的另一種形式：電壓比較器的另一種形式：將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反

4、饋回路上將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路上+uiuo UZR R_uouiO+UZ-UZR =R1013.5.3 遲滯比較器遲滯比較器1.反相端輸入的遲滯反相端輸入的遲滯比較器比較器(下行下行)特點(diǎn)特點(diǎn):電路中使用正反饋電路中使用正反饋, 運(yùn)放處于非線性狀態(tài)運(yùn)放處于非線性狀態(tài)1、因?yàn)橛姓答?，所以輸、因?yàn)橛姓答?，所以輸出飽和。出飽和?、當(dāng)、當(dāng)uo正飽和時(shí)正飽和時(shí)(uo =+UOM) ：HOM211+UURRRUT T= =+ += =3、當(dāng)、當(dāng)uo負(fù)飽和時(shí)負(fù)飽和時(shí)(uo =-UOM) ：TLOM211+UURRRU= =+ +- -= =+uoRR2R1uiU+11+uoRR2R1uiU+遲滯比

5、較器遲滯比較器(下行下行)(續(xù)續(xù))uouiO+Uom-UomUTHUTL設(shè)設(shè)ui , 當(dāng)當(dāng)ui UTH , uo從從+UOM -UOM12傳輸特性傳輸特性uoui0+Uom-UomUTHUTLUTH上閾值電壓上閾值電壓(門限電壓）門限電壓）UTL下閾值電壓下閾值電壓UTH - UTL稱為回差稱為回差OM211URRR+ += =THUOM211URRR+ += -= -LUT T13tuiUTHUTLtuoUom-Uom例例:設(shè)輸入為正弦波設(shè)輸入為正弦波, 畫出輸出的波形。畫出輸出的波形。+uoRR2R1uiU+14RURRRURRRU212OM211TH+=RURRRURRRU212OM21

6、1TL+-=加上參考電壓后的遲滯比較器加上參考電壓后的遲滯比較器(下行下行) ：+uoRR2R1uiUR上下限：上下限：uouiOUTHUTL傳輸特性傳輸特性+UOM-UOM15例題：例題：R1=10k ，R2=20k ，UOM=12V， UR=9V當(dāng)當(dāng)輸入輸入ui為如圖所示的波形時(shí)，畫為如圖所示的波形時(shí)，畫 出輸出出輸出uo的波形。的波形。uouiOUTHUTL+uoRR2R1uiUR傳輸特性傳輸特性上下限閾值電壓：上下限閾值電壓：R212OM211THURRRURRRU+=10VR212OM211TLURRRURRRU+-=2V162V10Vuiuo+UOM-UOMuoui010V2V傳輸

7、特性傳輸特性+UOM-UOM+uoRR2R1ui9V17+uoRR2R1uiURuouiOUTHUTL+uoRR2R1uiU+uouiO+UOM-UOMUTHUTL遲滯比較器遲滯比較器(下行下行)兩種電路兩種電路傳輸特性傳輸特性的比較的比較:+UOM- -UOM182.同相端輸入的遲滯比較器同相端輸入的遲滯比較器(上行上行)u+=0 時(shí)翻轉(zhuǎn)，可以求出時(shí)翻轉(zhuǎn)，可以求出上下閾值電壓。上下閾值電壓。0URRRuRRROM211i212= =+ + + +uoRR2R1ui當(dāng)當(dāng)u+ u- =0 時(shí)時(shí), uo= +UOM當(dāng)當(dāng)u+ UTH , 就有就有 u- u+ ,在在 uc UTH 時(shí)，時(shí)，u- u+

8、 , uo 立即由立即由UOM 變成變成UOM , 設(shè)設(shè)uC初始值初始值uC(0+)= 0方波發(fā)生器方波發(fā)生器uo保持保持+UOM不變不變UOM25此時(shí)，此時(shí)，C 經(jīng)輸出端放電經(jīng)輸出端放電, ,再反向充電再反向充電(2) 當(dāng)當(dāng)uo = -UOM 時(shí)，時(shí)，u+=UTLuC達(dá)到達(dá)到UTL時(shí)，時(shí)，uo又從又從- -UOM上上跳到跳到UOM+RR1R2C+ucuoUTHuCtUTL當(dāng)當(dāng)uo 重新回到重新回到UOM 以后，電路又進(jìn)入另一個(gè)以后，電路又進(jìn)入另一個(gè)周期性的變化。周期性的變化。-UOM260UTHuCtUTLUOMuo0t- UOMT周期與頻率的計(jì)算：周期與頻率的計(jì)算：+RR1R2C+uCuo

9、)21ln(221RRRCT+=f = 1/T此期間是分析問題時(shí)的假設(shè)此期間是分析問題時(shí)的假設(shè),實(shí)際上用實(shí)際上用示波器觀察波形時(shí)看不到這段波形示波器觀察波形時(shí)看不到這段波形.27周期與頻率的計(jì)算：周期與頻率的計(jì)算：+RR1R2C+uCuo0UTHuCtUTL+UOM-UOMT1T2TT= T1 + T2 =2 T2， 因正反向充電條件一樣因正反向充電條件一樣T1 = T2。 uC(t)=UC ( )+ UC (0+) -UC ( ) e , =RC-t T2階段階段uC(t)的過渡過程方程為的過渡過程方程為:28UC (0+)=OM211TLURRRU+-=UC ( )=+UOMOM211TH

10、URRRU+=t=T2時(shí)時(shí),uC(t =T2)=周期與頻率的計(jì)算：周期與頻率的計(jì)算：)21ln(21RRRCT2+=)21ln(221RRRCT+=0UTHuCtUTL+UOM-UOMT1T2TuC(t)=UC ( )+ UC (0+) -UC ( ) e , =RC-t 29思考題：思考題：點(diǎn)點(diǎn) b 是電位器是電位器 RW 的中點(diǎn)，點(diǎn)的中點(diǎn)，點(diǎn) a 和點(diǎn)和點(diǎn) c 是是 b 的上方和下方的某點(diǎn)的上方和下方的某點(diǎn) 。試定性畫。試定性畫出電位器可動(dòng)端分別處于出電位器可動(dòng)端分別處于 a、b、c 三點(diǎn)三點(diǎn)時(shí)的時(shí)的 uo 、uC 相對應(yīng)的波形圖。相對應(yīng)的波形圖。-+RWR1R2CuCuoD1D2abcUOMuoOt- UOM電位器可動(dòng)端位于電位器可動(dòng)端位于b點(diǎn)，點(diǎn)， uo波形？波形？電位器可動(dòng)端位于電位器可動(dòng)端位于c點(diǎn)，點(diǎn)， uo波形？波形？電位器可動(dòng)端位于電位器可動(dòng)端位于a點(diǎn)，點(diǎn)， uo波形？波形？R電容正向充電