第七章 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用

1、第七章第七章 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用7.1 7.1 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用基礎(chǔ) 7.2 7.2 運(yùn)算電路運(yùn)算電路7.3 7.3 有源濾波電路有源濾波電路7.4 7.4 電壓比較器電壓比較器電子信息系統(tǒng)傳感器傳感器接收器接收器隔離、濾隔離、濾波、放大波、放大運(yùn)算、轉(zhuǎn)運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較換、比較功放功放執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第七章第七章 第八章第八章第九章第九章信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電子信息系統(tǒng)電子信息系統(tǒng)的供電電源的供電電源第十章第十章7.1 7.1 集成運(yùn)放應(yīng)用基礎(chǔ)集成運(yùn)放應(yīng)用基礎(chǔ)7.1.1 低頻等效電路低頻等效電路 ridAodUidroUidUo(

2、a) 簡化等效電路UUUoUi(b) 運(yùn)放符號7.1.2 理想集成運(yùn)算放大電路理想集成運(yùn)算放大電路 (1) 開環(huán)電壓放大倍數(shù)Aod=; (2) 輸入電阻rid=; ric=； (3) 共模抑制比CMRR=; (4)輸出電阻rod=0; (5) -3dB帶寬fh=; 7.1.3 集成運(yùn)放的工作區(qū)集成運(yùn)放的工作區(qū) iuOUAUUo與Ui成正比 A、線性工作區(qū)B、非線性工作區(qū)Uo與 Ui 不成比例時iuOUAU F007開環(huán)時Aod=105, UOL=-10V, UOH=+10V, 則其線性區(qū)為-0.1mV+0.1mV。 如果外加負(fù)反饋, 使閉環(huán)增益Auf=100, 則mVVAUAUUmVVAUAU

3、UufOHufoiufOLufoi1001 . 0100101001 . 010010maxmaxminminAo越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須在在輸出與輸入之輸出與輸入之間間加負(fù)反饋加負(fù)反饋才能使其擴(kuò)大輸入信號的線性范圍。才能使其擴(kuò)大輸入信號的線性范圍。7.2 運(yùn)算電路由于運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻由于運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時常將其理想化，高，輸出電阻小，在分析時常將其理想化，稱為稱為理想運(yùn)放理想運(yùn)放。理想運(yùn)放的條件理想運(yùn)放的條件oAir0or)uu(Auoo虛短路虛短路uu0iI放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)。分析多放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)

4、。分析多個運(yùn)放級聯(lián)組合的線性電路時個運(yùn)放級聯(lián)組合的線性電路時可以分別對每個運(yùn)放進(jìn)行?？梢苑謩e對每個運(yùn)放進(jìn)行。虛開路虛開路運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)1、理想運(yùn)算放大器、理想運(yùn)算放大器2、分析運(yùn)放組成的線性電路的出發(fā)點(diǎn)、分析運(yùn)放組成的線性電路的出發(fā)點(diǎn)虛短路虛短路虛開路虛開路放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)，放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)， 可以分開分析可以分開分析。0iIuuu+uo_+uIi信號的放大、運(yùn)算信號的放大、運(yùn)算有源濾波電路有源濾波電路運(yùn)放線運(yùn)放線性應(yīng)用性應(yīng)用7.2.1 比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路7. 2 運(yùn)算電路運(yùn)算電路作用：作用：將信號按比例放大。將信號按比例放大。類型：類型：同相比例放大和

5、反相比例放大。同相比例放大和反相比例放大。方法：方法：引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開環(huán)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)無關(guān)，與輸入電壓和外圍網(wǎng)放大倍數(shù)無關(guān)，與輸入電壓和外圍網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。有三種輸入方式。絡(luò)有關(guān)。有三種輸入方式。uui1= iff1RuRuoi1fiRRuuAouuo_+ + RfR1RPuii1if(1). 放大倍數(shù)放大倍數(shù)虛短路虛短路1 1、反相輸入方式、反相輸入方式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：負(fù)反饋引到反相輸負(fù)反饋引到反相輸入端，信號從反相端輸入。入端，信號從反相端輸入。虛開路虛開路0iI(2). 電路的輸入電阻電

6、路的輸入電阻ri=R1平衡電阻，使輸入端對地平衡電阻，使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等，保證靜的靜態(tài)電阻相等，保證靜態(tài)時輸入級的對稱性。態(tài)時輸入級的對稱性。RP =R1 / Rfuo_+ + RfR1RPuii1i2Rf=R1(3). 反相器反相器iouuuu0i 1 ，_+ + RFR1RPuiuoi1i2ib-ib+例題例題1. R1=10k , RF=20k , , ui =-1V=-1V。求。求: :uo ，RP應(yīng)為多大？應(yīng)為多大？Auf=-（RF/R1）=-20/10=-2uo= Auf ui=(-2)(-1)=2VRP=R1/RF=10/20=6.7 k 2 2、同相輸入方式、同相輸入方

7、式_+ + RfR1RPuiuou-= u+= ui1fRuRuuiioiouRRu)1 (1f1ff1RRuuAiou虛短路虛短路虛開路虛開路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：負(fù)反饋引到反負(fù)反饋引到反相輸入端，信號從同相端相輸入端，信號從同相端輸入。輸入。虛開路虛開路_+ + RFR1RPuiuoiFi1例題例題2. R1=10k , RF=20k , , ui =-1V=-1V。求。求: :uo ，RP應(yīng)為多大？應(yīng)為多大？uo= Auf ui=(3)(-1)=-3VRP=R1/RF =10/20=6.7 k Auf=1+ =1+20/10=3RFR1_+ + RFRfRPuiuoAuf=1+RFR1當(dāng)當(dāng)

8、RF=0時時,Auf=1uo=ui3 3、電壓跟隨器、電壓跟隨器_+ + uiuoiouuuu此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分離元件的射極輸出出電阻小，在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。器相同，但是電壓跟隨性能好。3 3、電壓跟隨器、電壓跟隨器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：信號從同相信號從同相端輸入，輸出電壓全部端輸入，輸出電壓全部引到反相輸入端。引到反相輸入端。電壓電壓跟隨器是跟隨器是同相比例運(yùn)算同相比例運(yùn)算放大器的特例。放大器的特例。4、 差動輸入方式差動輸入方式_+ + RfR1R1ui2uoRfui1

9、)(121fiiouuRRuib+ =0ib- =0ui2RfR1 + Rf u+ =u- = u+ u- =uo R1 + ui1 Rf R1 + Rf uo R1 + ui1 RfR1 + Rf ui2Rf R1 + Rf =以上電路的比較歸納：以上電路的比較歸納：1.它們都引入電壓負(fù)反饋，因此輸出電它們都引入電壓負(fù)反饋，因此輸出電阻都比較小。阻都比較小。2.關(guān)于輸入電阻關(guān)于輸入電阻 反相輸入的輸入電阻小，反相輸入的輸入電阻小， 同相輸入的輸入電阻高。同相輸入的輸入電阻高。3.以上放大器均可級聯(lián)以上放大器均可級聯(lián),級聯(lián)時放大倍數(shù)級聯(lián)時放大倍數(shù)分別獨(dú)立計(jì)算。分別獨(dú)立計(jì)算。例題例題3. R1=

10、10k , Rf=20k , , ui 1=-1V=-1V， ui 2=1V =1V 。求求: :uo uo_+ + RfR1R1Rfui1_+ + ui2_+ + RfR1RPuo= (uo2- uo1)=(20/10)3-(-1) =8VRfR1uo1= ui1=-1Vuo2= ui2(1+Rf/R1)=3V例題例題3. 若若ui1=sin t V， ui 2=1V =1V ，求，求: :uo uo1= ui1= sin t Vuo2= ui2(1+R2/R1)=3Vuo= (uo2 - uo1)=(20/10)(3- sin t )=6 - 2 sin t VR2R17.2.2 加減運(yùn)算

11、電路加減運(yùn)算電路作用：作用：將若干個輸入信號之和或之差按比將若干個輸入信號之和或之差按比例放大。例放大。類型：類型：同相求和和反相求和。同相求和和反相求和。方法：方法：可用虛短、虛斷的概念來分析，也可可用虛短、虛斷的概念來分析，也可用疊加定理用疊加定理1 1、反相加法器、反相加法器R12_+ RFR11ui2uoRPui1實(shí)際應(yīng)用時可適當(dāng)增加或減少輸入端的個數(shù)，實(shí)際應(yīng)用時可適當(dāng)增加或減少輸入端的個數(shù)，以適應(yīng)不同的需要。以適應(yīng)不同的需要。FPRRRR/12110uuFiii1211)(212f111fiiouRRuRRui12iFi11R12_+ RFR11ui2uoRPui1調(diào)節(jié)反相求和電路的

12、某一路信號的輸入電阻，不影調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號的輸入電阻，不影響其它路輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方響其它路輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便，此電路用得較為廣泛。便，此電路用得較為廣泛。反相求和電路可以模擬如下方程: )(221100XaXaXaY例如, 要求用集成運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn) )52(321iiioUUUU如果Rf=100k, 電路如圖所示, 則只要選取 21RRfkR50112RRf53RRfkR1002kR203UoR1RfR2I3R3I2I1RIIfUi1Ui2Ui32 2、同相加法器、同相加法器實(shí)際應(yīng)用時可適當(dāng)增加或減少輸入端的個數(shù)，實(shí)際應(yīng)用時可適當(dāng)增加或減少輸

13、入端的個數(shù)，以適應(yīng)不同的需要。以適應(yīng)不同的需要。22211R/RR/RF-R1RF+ui1uoR21R22ui2此電路如果以此電路如果以 u+ 為輸入為輸入 ，則輸出為：則輸出為：uRRuFo)1 (1-R1RF+ui1uoR21R22ui2)(1 (222212112221221iiFouRRRuRRRRRu注意：注意：同相求和電路的各輸入信號的放大倍數(shù)互相影響，不能同相求和電路的各輸入信號的放大倍數(shù)互相影響，不能單獨(dú)調(diào)整。單獨(dú)調(diào)整。流入運(yùn)放輸入端的電流為流入運(yùn)放輸入端的電流為0（虛開路）虛開路）22221211222122iiuRRRuRRRu01211 ii-R1RF+ui1uoR21R

14、22ui2R 左圖也是同相求和運(yùn)算左圖也是同相求和運(yùn)算電路，電路，如何求同相輸入如何求同相輸入端的電位？端的電位？提示：提示：虛開路：流入同相端的電虛開路：流入同相端的電流為流為0。3 3、單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路、單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路實(shí)際應(yīng)用時可適當(dāng)增加或減少輸入端的個數(shù)，實(shí)際應(yīng)用時可適當(dāng)增加或減少輸入端的個數(shù)，以適應(yīng)不同的需要。以適應(yīng)不同的需要。R2_+ R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6643521R/R/RR/R/RR2_+ R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6)(4433643RuRuR/R/Ruiiuu52211RuuRuuRuuoii虛短路虛短路虛開路虛開路

15、虛開路虛開路)()111(44332211511122115RuRuRuRuRuRRRRuRuRuiiiiiio643521R/R/RR/R/R_+ + R2R1R1ui2uoR2ui1 uu112RuuRuuio212RuRuui)(1212iiouuRRu解出：解出：單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路的特例：差動放大器單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路的特例：差動放大器例：例：設(shè)計(jì)一個加減運(yùn)算電路，設(shè)計(jì)一個加減運(yùn)算電路， RF=240k ，使使uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3解解:(1) 畫電路。畫電路。系數(shù)為負(fù)的信系數(shù)為負(fù)的信號從反相端輸號從反相端輸入，系數(shù)為正入，系數(shù)為正的信號從同相的信號從同相端輸入

16、。端輸入。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3(2) 求各電阻值。求各電阻值。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3FRRRRR/3421)(332211RuRuRuRuiiiFok240FRuo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3k241Rk302Rk123Rk804R優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：元件少，成本低。元件少，成本低。)(443322115RuRuRuRuRuiiiio缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：要求要求R1/R2/R5=R3/R4/R6。阻值的調(diào)整計(jì)算不。阻值的調(diào)整計(jì)算不方便。方便。單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路改進(jìn)：改進(jìn)：采用雙運(yùn)放電路。采用雙運(yùn)放電路。4 4、雙運(yùn)放的加減運(yùn)算

17、電路、雙運(yùn)放的加減運(yùn)算電路-RF1+ui1uo1R1ui2R2R3-RF2+uoR4ui3R5R625461213FFR/R/RR,R/R/RR)(221111RuRuRuiiFo53221141253412)()(RuRuRuRRRRuRuRuiiiFFioFo7.2.3 微分運(yùn)算電路與積分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路與積分運(yùn)算電路u= u+= 0RuioFdtduCii1Fii 1dtduRCuiou i+uoRR2i1iFC1 1、微分運(yùn)算、微分運(yùn)算)90tsin(RC tcosRCuo tui0tuo0tsinui 例：例：,求求uo。dtduRCuio u i+uoRR2i1iFC90i1i

18、Ftui0Ruii1dtduCioFdtuRCuio1tuo0輸入方波，輸出是三角波。輸入方波，輸出是三角波。ui-+RR2Cuo2 2、積分運(yùn)算、積分運(yùn)算應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1 1：tui0tuo0toUdtRCu01U-UomMomUTRCU1URCUTomMTM積分時限積分時限應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例2：如果積分器從某一時刻輸入一直流電壓，如果積分器從某一時刻輸入一直流電壓，輸出將反向積分，經(jīng)過一定的時間后輸出輸出將反向積分，經(jīng)過一定的時間后輸出飽和。飽和。思考：思考：如果輸入是正弦波，輸出波形怎樣，請如果輸入是正弦波，輸出波形怎樣，請自己計(jì)算。自己計(jì)算。積分電路的主要用途：積分電路的主要用途：1.

19、 在電子開關(guān)中用于延遲。在電子開關(guān)中用于延遲。2. 波形變換。例：將方波變?yōu)槿遣ā２ㄐ巫儞Q。例：將方波變?yōu)槿遣ā?. A/D轉(zhuǎn)換中，將電壓量變?yōu)闀r間量。轉(zhuǎn)換中，將電壓量變?yōu)闀r間量。4. 移相。移相。7.2.4 對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路 1. 對數(shù)運(yùn)算電路對數(shù)運(yùn)算電路 1TDUuSDeIi當(dāng) 時， ，TDUu TDUuSDeIi uOi1uIRRuDVDiDTDUuSDeIIi1當(dāng)二極管正向?qū)〞r 由于“-”端是虛地， 所以 Rui11DOuu)0(111uRIunUuSTOuOi1uIRRuDVDiD虛地 1-1uuuuDTUuSDeII1虛斷 所以iF=iD，TUuSDFOI

20、RiRiu1Re2. 指數(shù)運(yùn)算電路指數(shù)運(yùn)算電路 uOiFuIRRVDiD7.2.5 乘法運(yùn)算電路乘法運(yùn)算電路 對數(shù)運(yùn)算電路求和運(yùn)算電路對數(shù)運(yùn)算電路反對數(shù)運(yùn)算電路uOuXuYYXYXOuunununu)11 (11kZuOuXuYXY集成乘法器電路符號 YXOukuu 乘方運(yùn)算電路乘方運(yùn)算電路 平方運(yùn)算電路平方運(yùn)算電路 立方運(yùn)算電路立方運(yùn)算電路 “-”端是虛地, 并且 0-i0211RuRuZXOXZukuu22112XXOuukRRu正確地選取R1與R2的值, 使R2/R1=k, 則21XXOuuuuOR1RpiuX1uZR2kuX2除法法運(yùn)算電路除法法運(yùn)算電路 “-”端是虛地, 并且 , 0

21、i0211RuRuZ,211OZkuuuu112ukRRuO正確地選取R1與R2的值, 使R2/R1=k, 則 1uuO開平方電路開平方電路uOR1RpiuZR2k反相器uIuI開立方運(yùn)算電路開立方運(yùn)算電路3X212O2O21X3O2OO1O22OO1=vKRRvRvRvvKvKvvKvv當(dāng)當(dāng)vx為正值時，為正值時，vO為負(fù)值，為負(fù)值，當(dāng)當(dāng)vx為負(fù)值時，為負(fù)值時，vO為正值。為正值。 7.3 有源濾波器有源濾波器濾波電路的種類濾波電路的種類:按信號性質(zhì)按信號性質(zhì): 模擬濾波器模擬濾波器和數(shù)字濾波器和數(shù)字濾波器按電路功能按電路功能: 低通濾波器低通濾波器高通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶通濾波器帶

22、阻濾波器帶阻濾波器按所用元件按所用元件: 無源濾波器和無源濾波器和有源濾波器有源濾波器7.3.1 概述概述按階數(shù)按階數(shù): 一階一階,二階二階 高階高階 )j (Ui )j (Uo 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：ioioioUU)j (U)j (U)j (T ioUU)j (T 幅頻特性幅頻特性io)( 相頻特性相頻特性filter傳遞函數(shù)、幅頻特性傳遞函數(shù)、幅頻特性濾波器分類濾波器分類(按頻率特性進(jìn)行分類按頻率特性進(jìn)行分類)： ioUU ioUU ioUU ioUU低通低通高通高通帶通帶通帶阻帶阻RCR一階一階RC低通濾波器低通濾波器(無源無源)iU oU RC10 j1Rj1UUioRCj11 0j1

23、1 CC0j11)j (T 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)20)(11)j (T 幅頻特性幅頻特性20)(11)j (T ioUU0 10.707 0截止頻率截止頻率此電路的缺點(diǎn)：此電路的缺點(diǎn)：1、帶負(fù)載能力差。、帶負(fù)載能力差。2、無放大作用。、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。、特性不理想，邊沿不陡。幅頻特性、幅頻特性曲線幅頻特性、幅頻特性曲線iU oU RCR通頻帶寬度通頻帶寬度(帶寬帶寬)ioUU0 10.707 0截止頻率截止頻率帶寬帶寬:0 - 0 設(shè)設(shè)R=10k ,C為下列各值時的為下列各值時的帶寬帶寬:C fo1 F 16Hz0.047 F 340Hz0.01 F 1600HzRC10 7

24、.4.2 有源濾波器有源濾波器oF11URRRU UURR1RFC+-+iU oU 1.一階有源低通濾波器一階有源低通濾波器Cj11)RR1(UU1Fio 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)RCiUCj1RCj1U iUCj11 RC傳遞函數(shù)中出現(xiàn)傳遞函數(shù)中出現(xiàn) 的一次項(xiàng)的一次項(xiàng),故稱為一故稱為一階濾波器階濾波器幅頻特性：幅頻特性：201Fio)(11)RR1(UU )RC1(0 相頻特性：相頻特性：0arg RR1RFC+-+iU oU 幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性及幅頻特性曲線ioUU0 1+RF/R10.707(1+RF/R1) 0Cj11)RR1(UU1Fio 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)RC1、0 時：時：)R

25、R1(UU1Fio 有放大作用有放大作用3、運(yùn)放輸出，帶負(fù)載能力強(qiáng)。運(yùn)放輸出，帶負(fù)載能力強(qiáng)。2、0 時：時：21)RR1(UU1Fio 幅頻特性與一階無幅頻特性與一階無源低通濾波器類似源低通濾波器類似電路特點(diǎn)電路特點(diǎn):2. 一階有源高通濾波器一階有源高通濾波器oF11URRRU UUiUCj1RCj1U iUCj11 R1 RCRR1RFC+-+iU oU 低通低通RR1RFC+-+iU oU 高通高通Cj11)RR1(UU1Fio 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)1 RC幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性及幅頻特性曲線Cj11)RR1(UU1Fio 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)1 RC幅頻特性：幅頻特性：201Fio)(1

26、1)RR1(UU 0 ioUU0 1+RF/R10.707(1+RF/R1) 0RR1RFC+-+iU oU 3.二階有源低通濾波器二階有源低通濾波器 UAUFoCj1UURUURUUoPPPi PPURCj11UCj1RCj1U o2oFio2j)(1AUU RR1RFC+-+iU oU CRP，AF=1+RF/R1傳遞函數(shù)中出現(xiàn)傳遞函數(shù)中出現(xiàn) 的二次項(xiàng)的二次項(xiàng),故稱為二階濾波器故稱為二階濾波器RC1)A3(21oF ， ioUU 021 21 o 3dB21 幅頻特性曲線幅頻特性曲線R1= 時：時：AF=1o2oFio2j)(1AUU 2oio)(11UU o 時：時：21UUio RC+

27、-+iU oU CRo 一階低通和二階低通一階低通和二階低通幅頻特性曲線幅頻特性曲線的區(qū)別的區(qū)別 ioUU 0-3dbAF理想低通理想低通一階低通一階低通二階低通二階低通階數(shù)越高，階數(shù)越高，幅頻特性曲線幅頻特性曲線越接近越接近理想濾波器理想濾波器運(yùn)算電路運(yùn)算電路要求要求1. 熟記各種單運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路的電熟記各種單運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路的電路圖及放大倍數(shù)公式。路圖及放大倍數(shù)公式。2. 掌握以上基本運(yùn)算電路的級聯(lián)組合的計(jì)算。掌握以上基本運(yùn)算電路的級聯(lián)組合的計(jì)算。3. 會用會用 “虛開路虛開路(ii=0)”和和“虛短路虛短路(u+=u) ”分析給定運(yùn)算電路的分析給定運(yùn)算電路的 放大倍數(shù)。放大

28、倍數(shù)。 7.4 運(yùn)放的非線性應(yīng)用運(yùn)放的非線性應(yīng)用 比較器 非線性應(yīng)用：非線性應(yīng)用：是指由運(yùn)放組成的電路處于非線性狀是指由運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系 uo=f( ui ) 是非線性函數(shù)。是非線性函數(shù)。確定運(yùn)放工作區(qū)的方法：確定運(yùn)放工作區(qū)的方法：判斷電路中有無負(fù)反饋。判斷電路中有無負(fù)反饋。若有負(fù)反饋，則運(yùn)放工作在線性區(qū)；若有負(fù)反饋，則運(yùn)放工作在線性區(qū)；若無負(fù)反饋，或有正反饋，則運(yùn)放工作在非線性區(qū)。若無負(fù)反饋，或有正反饋，則運(yùn)放工作在非線性區(qū)。處于非線性狀態(tài)運(yùn)放的特點(diǎn)：處于非線性狀態(tài)運(yùn)放的特點(diǎn)：1. 虛短路不成立。虛短路不成立。2. 輸入電阻仍可以認(rèn)為很大。輸

29、入電阻仍可以認(rèn)為很大。3. 輸出電阻仍可以認(rèn)為是輸出電阻仍可以認(rèn)為是0。 比較器的功能是比較兩個電壓的大小。 比較器的基本特點(diǎn)為：工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。開關(guān)特性，因開環(huán)增益很大，比較器的輸出只有高電平和低電平兩個穩(wěn)定狀態(tài)。非線性，因大幅度工作，輸出和輸入不成線性關(guān)系。 7.4.1 簡單電壓比較器簡單電壓比較器uoui0+Uom-UomUR傳輸特性傳輸特性UR：參考電壓：參考電壓 ui ：被比較信號：被比較信號 +uouiUR特點(diǎn)：運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)。特點(diǎn)：運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)。當(dāng)當(dāng)ui UR時時 , uo = +Uom當(dāng)當(dāng)ui UR時時 , uo = -Uom 1、若若ui從同相端輸入從同相端輸入

30、 +uouiURuoui0+Uom-UomUR當(dāng)當(dāng)ui UR時時 , uo = -Uom 2、 若若ui從反相端輸入從反相端輸入 uoui0+UOM-UOM+uoui3、過零比較器、過零比較器: (UR =0時時)+uouiuoui0+UOM-UOM +uouitui例：例：利用電壓比較器將正利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲āＯ也ㄗ優(yōu)榉讲?。uot+Uom-Uom 分析分析1. 因?yàn)橛姓答?，所以因?yàn)橛姓答?，所以輸出飽和。輸出飽和?. 當(dāng)當(dāng)uo正飽和時正飽和時(uo =+UOM) ：U+HomUURRRU2113. 當(dāng)當(dāng)uo負(fù)飽和時負(fù)飽和時(uo =UOM) ：LomUURRRU211+uoR

31、R2R1ui參考電壓由參考電壓由輸出電壓決定輸出電壓決定7.4.2 施密特觸發(fā)器遲滯比較器施密特觸發(fā)器遲滯比較器特點(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. 沒加參考電壓的下沒加參考電壓的下行遲滯比較器行遲滯比較器+uoRR2R1uiU+遲滯比較器遲滯比較器(下行下行)(續(xù)續(xù))uoui0+Uom-UomU+HU+L設(shè)設(shè)ui , 當(dāng)當(dāng)ui = UH , uo從從+UOM -UOM omHURRRU211omLURRRU211分別稱分別稱UH和和UL上下門限電壓上下門限電壓。稱。稱(UH - UL)為為回差或門限回差或門限寬度寬度。當(dāng)當(dāng)ui 增加增

32、加到到UH時，輸出時，輸出由由Uom跳變到跳變到-Uom；+uoRR2R1ui當(dāng)當(dāng)ui 減小減小到到UL時，輸出時，輸出由由-Uom跳變到跳變到Uom 。傳輸特性：傳輸特性：UHULuoui0Uom-Uom tuiUom-UomtuiUHUL例：例：下行遲滯比較器的下行遲滯比較器的輸入為正弦波時，輸入為正弦波時，畫出輸出的波形。畫出輸出的波形。+uoRR2R1ui RomHURRRURRRU212211RomLURRRURRRU2122112. 加上參考電壓后的下行遲滯比較器加上參考電壓后的下行遲滯比較器加上參考電壓后的上下限：加上參考電壓后的上下限：+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL 例：例：