電子技術(shù)（第5版） 課件 3 集成運(yùn)算放大器及應(yīng)用

2024-01-24第3章集成運(yùn)算放大器及應(yīng)用

內(nèi)容提要本章首先介紹了集成運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)、特性和主要參數(shù)，然后討論運(yùn)放的線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用，最后介紹了集成運(yùn)放的使用常識(shí)。2024-01-243.1集成運(yùn)放放大器3.2集成運(yùn)放的線性應(yīng)用3.3集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用3.4集成運(yùn)放的使用常識(shí)2024-01-24

3.1集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器是用集成電路工藝制成的高增益放大器，簡(jiǎn)稱運(yùn)放。它的應(yīng)用已超出早期的數(shù)學(xué)運(yùn)算范疇，能夠?qū)崿F(xiàn)各種不同功能的線性和非線性應(yīng)用。運(yùn)放的內(nèi)部電路相當(dāng)復(fù)雜，但作為使用者，只需要關(guān)注它的外部特性。目前運(yùn)放已經(jīng)像三極管一樣成為一種通用性極強(qiáng)的基本單元器件。

3.1.1集成電路簡(jiǎn)介集成電路是采用半導(dǎo)體制造工藝將組成電路的元器件和互連線集成在一小塊半導(dǎo)體基片上的微型電路系統(tǒng)。它是將元器件和電路融為一體的固態(tài)組件，因此，集成電路又稱為固體電路。它與分立元件電路相比具有體積小、重量輕、外部焊點(diǎn)少、安裝方便、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。2024-01-24

1.集成電路的特點(diǎn)（1）集成電路采用差動(dòng)式直接耦合電路。因?yàn)榧呻娐吩膮?shù)對(duì)稱性好，溫度特性一致，有利于減小零點(diǎn)漂移。（2）集成電路不用電感，少用電容和高阻值電阻。因?yàn)橹圃旃に嚤砻?，制造半?dǎo)體二極管或三極管占用硅片面積小，且工藝簡(jiǎn)單，成本低。而在集成電路內(nèi)制造電感和電容有困難，尤其是制造容量大于400pF的電容和阻值大于300

的電阻不經(jīng)濟(jì)。因此，集成電路應(yīng)盡量避免內(nèi)接電容，并盡可能用阻值低的電阻或以三極管代替電阻。2024-01-24

2.集成電路的分類（1）按集成度分類。集成度是指一塊硅基片上所包含的元器件數(shù)目。①小規(guī)模集成電路（SSI）：元器件數(shù)目在102個(gè)以下。②中規(guī)模集成電路（MSI）：元器件數(shù)目在102～103個(gè)之間。③大規(guī)模集成電路（LSI）：元器件數(shù)目在103～105個(gè)之間。④超大規(guī)模集成電路（VLSI）：元器件數(shù)目在105個(gè)以上。2024-01-24

（2）按所用器件分類。①雙極型集成電路：用雙極型器件（NPN管或PNP管）組成。②單極型集成電路：用單極型器件（MOS管）組成，它又可分為三種：用N溝道MOS管組成的，稱為NMOS型；用P溝道MOS管組成的，稱為PMOS型；同時(shí)采用P溝道和N溝道MOS管互補(bǔ)應(yīng)用的，稱為CMOS型。③用雙極型器件和單極型器件兼容組成的集成器件。此外，還有線性集成電路、數(shù)字集成電路等等。2024-01-24

3.1.2

集成運(yùn)算放大器的外形和符號(hào)集成運(yùn)算放大器是一個(gè)多端元件，主要采用圓殼式和雙列直插式兩種封裝外形。如圖3.1所示是CF741集成運(yùn)算放大器，它通過(guò)7個(gè)管腳與外電路相接。各管腳的作用如下：

2為反相輸入端，由此端接輸入信號(hào)，則輸出信號(hào)與輸入信號(hào)是反相的。

3為同相輸入端，由此端接輸入信號(hào)，則輸出信號(hào)與輸入信號(hào)是同相的。

4為負(fù)電源端，接-10V穩(wěn)壓電源。

7為正電源端，接+10V穩(wěn)壓電源。

6為輸出端。

1和5為外接調(diào)零電位器（通常為10k

）的兩個(gè)端子。

8為空腳。2024-01-24圖3.1運(yùn)算放大器的外形2024-01-24

不同類型運(yùn)放的管腳排列規(guī)律是不同的，可查閱產(chǎn)品手冊(cè)來(lái)確定。畫(huà)電路圖時(shí)集成運(yùn)放的電路符號(hào)如圖3.2所示。圖（a）是國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號(hào)；圖（b）是舊符號(hào)。通常只畫(huà)出輸入和輸出端，其余各端可不畫(huà)出。圖3.2集成運(yùn)放的電路符號(hào)2024-01-24

3.1.3理想運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器的特點(diǎn)包括：輸入電阻非常高（10k

～1000M

），輸出電阻很?。?0～500

），電壓放大倍數(shù)很大（104～106），零點(diǎn)漂移很小，能放大交流信號(hào)，也能放大直流信號(hào)等。根據(jù)運(yùn)放的這些特點(diǎn)，可將實(shí)際運(yùn)放理想化：電壓增益Au

→∞；輸入電阻Ri→∞；輸出電阻Ro→0。此外，可認(rèn)為其通頻帶為無(wú)限寬，沒(méi)有失調(diào)現(xiàn)象，即當(dāng)輸入電壓為零時(shí)，輸出電壓也為零。2024-01-24

理想運(yùn)放的符號(hào)如圖1.31所示，

表示信號(hào)傳輸方向，∞表示理想條件。

圖3.3理想運(yùn)放符號(hào)

理想運(yùn)放的符號(hào)如圖3.3所示，

表示信號(hào)傳輸方向，∞表示理想條件。

2024-01-24

3.1.4集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器的工作區(qū)分為線性區(qū)和非線性區(qū)（飽和區(qū)）。它可工作在線性區(qū)也可工作在非線性區(qū)，但分析方法不同。

1.集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)集成運(yùn)放線性應(yīng)用的必要條件是：集成運(yùn)放必須引入深度負(fù)反饋。

2024-01-24（1）虛短。在線性區(qū)，輸出電壓與輸入電壓成簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，即

uo

=Auui=Au

(u+-

u

)（3-1）

因?yàn)槔硐脒\(yùn)放的Ao→∞，而uo為有限值（絕對(duì)值小于電源電壓值），所以

即

u+=u－（3-2）于是反相端與同相端之間可視為短路。但事實(shí)上Ao不可能無(wú)限大，兩輸入端又不可能短接，所以不是真正短路，而是“虛假短路”，簡(jiǎn)稱虛短。2024-01-24

（2）虛斷。由于理想運(yùn)放的Ri→∞，故認(rèn)為反相輸入端與同相輸入端的輸入電流均趨于零，即有（3-3）實(shí)際上Ri不可能無(wú)限大，u+和u－也不可能完全相等，i+與i－只能是近似為零，稱為“虛假斷路”，簡(jiǎn)稱虛斷。虛短和虛斷是兩個(gè)十分重要的結(jié)論，運(yùn)用這兩個(gè)結(jié)論，將大大簡(jiǎn)化運(yùn)放電路的分析。2024-01-24

2.集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)集成運(yùn)放非線性應(yīng)用的必要條件是：集成運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。（1）輸出電壓為正向或負(fù)向飽和電壓。在非線性區(qū)，只要運(yùn)放輸入很小的電壓變化量，輸出電壓就只有兩種可能：正最大輸出電壓+Uom或負(fù)最大輸出電壓-Uom。這兩個(gè)電壓的絕對(duì)值可能不相等，可通過(guò)在輸出端加雙向穩(wěn)壓管來(lái)獲得等值反向的輸出電壓。即有當(dāng)u+>u-

時(shí)，uo=+Uom

當(dāng)u+<u-

時(shí)，uo=-Uom

（2）運(yùn)放的輸入電流等于零。由于運(yùn)放的輸入電阻Ri→∞，因此兩個(gè)輸入端的輸入電流仍然為零。2024-01-24

3.集成運(yùn)算放大器的傳輸特性

如圖3.4所示為運(yùn)放的傳輸特性，即輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系。A，B間是運(yùn)放的線性運(yùn)行區(qū)，其斜率與放大倍數(shù)Ao相等。A，B點(diǎn)以外的區(qū)域?yàn)榉蔷€性運(yùn)行區(qū)，即正、負(fù)飽和區(qū)，uo=±Uom（最大輸出電壓）。圖3.4運(yùn)放的傳輸特性

2024-01-24例3.1

已知運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源電壓為±15V，電壓放大倍數(shù)Au=2×105，輸出最大電壓（即±Uom）為13V，在圖3.4所示中分別加下列輸入電壓，求輸出電壓及其極性。（1）u+=15μV，u-=-10μV；（2）u+=-5μV，u-=+10μV；（3）u+=0V，u-=+5mV；（4）u+=5mV，u-=0V。2024-01-24解：由式（3-1）得：可見(jiàn)，只要兩個(gè)輸入端之間的電壓絕對(duì)值|u+-u

|超過(guò)65μV，輸出電壓就達(dá)到正或負(fù)的飽和值。（1）因|u+-u

|=|15+10|=25μV，所以u(píng)o

=Au

(u+-u

)=2×105×25×10-6=+5V（2）因|u+-u

|=|-5-10|=|-15|=15μV，所以u(píng)o

=Au

(u+-u

)

=2×105×（-15×10-6）=-3V（3）因|u+-u

|=|0-5|=|-5|=5mV，所以u(píng)o

=-Uom=-13V（4）因|u+-u

|=|5-0|=5mV，所以u(píng)o

=+Uom=+13V2024-01-24

*3.1.5運(yùn)算放大器的主要參數(shù)（1）最大輸出電壓Uom。使輸出電壓和輸入電流保持不失真的最大輸出電壓。（2）開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)Aud。指沒(méi)有外接反饋電路時(shí)所測(cè)出的差模電壓放大倍數(shù)。Aud越高，所構(gòu)成的運(yùn)算電路越穩(wěn)定，精度也越高。（3）輸入失調(diào)電壓UIO。當(dāng)理想運(yùn)放的輸入電壓為零時(shí)，為使輸出電壓也為零，需要在其輸入端施加的一個(gè)補(bǔ)償電壓。它反映了運(yùn)放內(nèi)部輸入級(jí)的不對(duì)稱程度。其值一般在幾個(gè)毫伏級(jí)，顯然越小越好。

（4）輸入失調(diào)電流IIO。輸入信號(hào)為零時(shí)，兩個(gè)輸入端靜態(tài)基極電流之差。它反映了輸入級(jí)電流參數(shù)的不對(duì)稱程度，其值在零點(diǎn)幾微安級(jí)，越小越好。

（5）差模輸入電阻Rid。集成運(yùn)放兩輸入端間對(duì)差模信號(hào)的動(dòng)態(tài)電阻，其值為幾十千歐到幾兆歐。

（6）輸出電阻Ro。集成運(yùn)放開(kāi)環(huán)時(shí)，輸出端對(duì)地的電阻，其值為幾十到幾百歐。2024-01-242024-01-24

3.2集成運(yùn)放的線性應(yīng)用集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱運(yùn)放）的應(yīng)用可分為線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用兩大類。線性應(yīng)用有：運(yùn)算電路、測(cè)量放大器等；非線性應(yīng)用有：電壓比較器等。運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)，要使運(yùn)放工作在線性狀態(tài)，并引入深度負(fù)反饋。否則由于運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益很高，很小的輸入電壓或運(yùn)放本身的失調(diào)都可使它超出線性范圍。分析運(yùn)放的線性應(yīng)用時(shí)，經(jīng)常用到“虛短”和“虛斷”的概念。2024-01-24

3.1.1比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)按一定比例運(yùn)算的電路稱為比例運(yùn)算電路，比例運(yùn)算電路包括反相比例運(yùn)算電路和同相比例運(yùn)算電路兩種。2024-01-24

1.反相比例運(yùn)算電路圖3.5所示為反相比例運(yùn)算電路。輸入信號(hào)ui經(jīng)外接電阻R1加到反相輸入端上，同相輸入端經(jīng)電阻R2接地，輸出信號(hào)uo經(jīng)過(guò)反饋電阻Rf接回反相端，形成深度并聯(lián)電壓負(fù)反饋，故該電路工作在線性區(qū)。圖中R2為平衡電阻，其作用是為了與電阻R1和Rf保持直流平衡，以提高輸入級(jí)差放電路的對(duì)稱性，通常取R2=R1∥Rf。運(yùn)用“虛短”和“虛斷”的概念有反相比例運(yùn)算電路中，因?yàn)閕+=0，R2中沒(méi)有電流，所以u(píng)+=0，又因?yàn)閡+=u－，故說(shuō)明反相輸入端是一個(gè)不接地的“接地”端，稱為“虛假接地”，簡(jiǎn)稱“虛地”。虛地是虛短的特例，是反相輸入放大器的重要特性。2024-01-24

由圖3.5可得而

（3-4）所以得（3-5）式（3-5）表明，輸出電壓uo與輸入電壓ui為比例運(yùn)算關(guān)系，比例系數(shù)僅由Rf

和R1的比值確定，與集成運(yùn)放的參數(shù)無(wú)關(guān)。式中負(fù)號(hào)表示uo與ui反相，該電路也稱為反相放大器。若Rf=R1時(shí)，有這時(shí)，如圖3.5所示的電路稱為反相器，這種運(yùn)算稱為變號(hào)運(yùn)算。2024-01-24

圖3.5反相比例運(yùn)算電路圖3.6同相比例運(yùn)算電路2024-01-24

2.同相比例運(yùn)算電路圖3.6為同相比例運(yùn)算電路，輸入信號(hào)ui經(jīng)R2加到同相輸入端上，反相輸入端經(jīng)R1接地，輸出信號(hào)uo經(jīng)過(guò)反饋電阻Rf接回反相端，形成深度串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故該電路工作在線性區(qū)。R2為平衡電阻，R2=R1∥Rf。根據(jù)分析集成運(yùn)放的兩個(gè)重要依據(jù)，有

由圖3.6可得

而2024-01-24

整理得

（3-6）式（3-6）表明，輸出電壓uo與輸入電壓ui為比例運(yùn)算關(guān)系，比例系數(shù)僅由Rf

和R1的比值確定，與集成運(yùn)放的參數(shù)無(wú)關(guān)。式中正號(hào)說(shuō)明uo與ui同相，該電路也稱為同相放大器。當(dāng)時(shí)，，可得如圖3.7（a）所示的電壓跟隨器；當(dāng)，且時(shí)，可得如圖3.7（b）所示的電壓跟隨器。由于集成運(yùn)放的Ao和Ri很大，所以用集成運(yùn)放組成的電壓跟隨器比分立元件的射極跟隨器的跟隨精度更高。圖3.7中的兩個(gè)電壓跟隨器，若采用相同的集成運(yùn)放，后者比前者的跟隨精度高，但前者對(duì)于集成運(yùn)放有一定的限流保護(hù)作用。2024-01-24圖3.7電壓跟隨器2024-01-24

3.2.2加法運(yùn)算電路

加法運(yùn)算電路是實(shí)現(xiàn)若干個(gè)輸入信號(hào)求和功能的電路。在反相比例運(yùn)算電路中增加若干個(gè)輸入端，就構(gòu)成了反相加法運(yùn)算電路。如圖3.8所示的為兩個(gè)輸入端的反相加法電路，圖中R3為平衡電阻，R3=R1∥R2∥Rf。運(yùn)用虛地概念，有2024-01-24整理得（3-7）也可運(yùn)用電工原理中的疊加原理計(jì)算得出：當(dāng)R1=R2=Rf時(shí)，則有

（3-8）2024-01-24

圖3.8反相加法運(yùn)算電路

2024-01-243.2.3其他運(yùn)算電路其他運(yùn)算電路的電路圖、uo與ui的關(guān)系式及應(yīng)用情況見(jiàn)表3.1。

2024-01-24如果將比例運(yùn)算、積分運(yùn)算和微分運(yùn)算三部分電路組合起來(lái)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中叫做PID調(diào)節(jié)器，如圖3.9所示，比例（P）用于常規(guī)調(diào)節(jié)；積分（I）用于克服積累誤差；微分（D）用于反應(yīng)變化的趨勢(shì)。圖3.9PID調(diào)節(jié)器2024-01-24

3.2.4測(cè)量放大器測(cè)量放大器又稱精密放大器或儀用放大器，用于對(duì)傳感器輸出的微弱信號(hào)在共模條件下精確地放大，因而要求放大電路具有高增益、高輸入電阻和高共模抑制比。如圖3.10所示為三運(yùn)放測(cè)量放大器原理圖。圖中A1，A2為對(duì)稱性很好的集成運(yùn)放，采用同相輸入，輸入電阻極高。A3接成減法運(yùn)算電路，采用差動(dòng)輸入，變雙端輸入為單端輸出，可以抑制共模信號(hào)。A1，A2構(gòu)成第一級(jí)，A3為第二級(jí)，根據(jù)集成運(yùn)放線性應(yīng)用的特點(diǎn)推導(dǎo)出：

（3-9）2024-01-24

上式表明，測(cè)量放大器的放大倍數(shù)（即差模電壓放大倍數(shù)）為（3-10）2024-01-24

若ui1，ui2為共模信號(hào)，即，由式（3-9）可知，，即；若ui1，ui2為差模信號(hào)，能有效地放大，則差模放大倍數(shù)為。值得注意的是，A1，A2的對(duì)稱性要好，各電阻阻值的匹配精度要高，才能保證整個(gè)電路KCMR很大。有時(shí)為了調(diào)節(jié)方便，R1經(jīng)常采用可調(diào)電位器。測(cè)量放大器的應(yīng)用非常廣泛，目前已有單片集成芯片產(chǎn)品。除了可調(diào)R1以外，所有元件都封裝在內(nèi)部。如AD502，AMP-02，AMP-03，INA102，LH0036，LH0038等，增益調(diào)節(jié)范圍為1～1000，輸入電阻高達(dá)108數(shù)量級(jí)，共模抑制比為105。2024-01-24圖3.10三運(yùn)放測(cè)量放大器原理圖2024-01-24

3.3集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用

運(yùn)放在非線性應(yīng)用時(shí)，要使運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)或正反饋狀態(tài)，使之工作在非線性區(qū)。分析運(yùn)放的非線性應(yīng)用時(shí)，“虛短”的概念已經(jīng)不適用，而運(yùn)放的輸入電阻很高，“虛斷“仍然適用。

3.3.1電壓比較器電壓比較器簡(jiǎn)稱比較器。它是一種把輸入電壓（被測(cè)信號(hào)）與另一電壓信號(hào)（參考電壓）進(jìn)行比較的電路。比較器輸入的是連續(xù)的模擬信號(hào)，輸出的是以高、低電平為特征的數(shù)字信號(hào)，即“1”或“0”。因此，比較器可以作為模擬電路與數(shù)字電路的接口。2024-01-24

1.單限電壓比較器

（1）電路構(gòu)成。開(kāi)環(huán)工作的運(yùn)算放大器是最基本的單限電壓比較器。根據(jù)輸入方式不同，分為反相輸入和同相輸入兩種。反相輸入單限電壓比較器電路如圖3.11（a）所示，輸入信號(hào)ui從反相端加入，同相端加參考電壓UR，輸出電壓為uo。

圖3.11電壓比較器電路2024-01-24

（2）工作原理在電路中，輸入信號(hào)ui與參考電壓UR進(jìn)行比較，根據(jù)集成運(yùn)放非線性區(qū)工作的特點(diǎn)，運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)很大，只要有一微小的輸入電壓（ui–UR），輸出電壓uo便可達(dá)到正向飽和值+Uom或負(fù)向飽和值–Uom，即當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，發(fā)生跳變。輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，稱為傳輸特性，該電路的理想傳輸特性如圖3.11（b）所示。我們把電壓比較器輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值稱為閾值電壓或門(mén)檻電壓，用UTH表示，UTH值可以為正，也可以為負(fù)。此電路的UTH=UR，因?yàn)檫@種電路只有一個(gè)閾值電壓，故稱為單門(mén)限電壓比較器。2024-01-24

2.過(guò)零電壓比較器

參考電壓為0的比較器稱為過(guò)零比較器。根據(jù)輸入方式的不同又可分為反相輸入式和同相輸入式兩種。反相輸入式過(guò)零比較器的同相端接地，而同相輸入式過(guò)零比較器的反相端接地。圖3.12所示為反相輸入過(guò)零比較器及其傳輸特性。過(guò)零比較器的UTH=0。也就是說(shuō)，每當(dāng)輸入信號(hào)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，輸出信號(hào)就跳變。在過(guò)零比較器的反相輸入端輸入正弦信號(hào)，可以將正弦波轉(zhuǎn)換成方波，其波形如圖3.13所示。

2024-01-24

圖3.12反相輸入過(guò)零比較器及其傳輸特性圖3.13過(guò)零比較器波形變換2024-01-24

3.滯回電壓比較器單限電壓比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，但抗干擾能力差。例如，當(dāng)ui在門(mén)檻電壓UR附近受到干擾時(shí)，就有可能使uo產(chǎn)生連續(xù)的翻轉(zhuǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，這種情況是不允許的，解決的方案是采用滯回電壓比較器。（1）電路組成。滯回電壓比較器又稱為施密特觸發(fā)器，其電路如圖3.14（a）所示，它是在過(guò)零比較器的基礎(chǔ)上加上正反饋構(gòu)成的。2024-01-24

（2）工作原理。在電路中，輸入信號(hào)ui與同相端電壓u+進(jìn)行比較。當(dāng)ui

＜u+時(shí)，，此時(shí)同相輸入端的電位變?yōu)樯祥T(mén)限電壓（3-11）當(dāng)ui增大到ui＞UTH1時(shí)，uo就由正向飽和電壓翻轉(zhuǎn)為負(fù)向飽和電壓，即。此時(shí)同相輸入端的電位變?yōu)橄麻T(mén)限電壓，即（3-12）2024-01-24

以后在ui由大逐漸減小的過(guò)程中，只要ui＜UTH2時(shí)，uo就由負(fù)向飽和電壓翻轉(zhuǎn)為正向飽和電壓。其電壓傳輸特性如圖3.14（b）所示。上門(mén)限電壓與下門(mén)限電壓之差稱為回差電壓，即

UTH=UTH1

UTH2=（3-13）回差電壓的存在，提高了電路的抗干擾能力，只要干擾信號(hào)的變化不超過(guò)兩個(gè)門(mén)限電壓值之差，其輸出電壓是不會(huì)出現(xiàn)反復(fù)變化的。改變R2和Rf的數(shù)值就可以改變UTH1、UTH2和

UTH。2024-01-24圖3.14滯回電壓比較器2024-01-24

例3.2

圖3.15所示為滯回電壓比較器，輸入信號(hào)ui的波形如圖3.16（a）所示，試畫(huà)出其電壓傳輸特性和輸出電壓uo的波形。解：圖中電阻R1和R為限流電阻，輸出uo受穩(wěn)壓管限幅，即Uom=

6V。（1）畫(huà)電壓傳輸特性。由式（3-11）得上門(mén)限電壓為：由式（3-12）得下門(mén)限電壓為：其電壓傳輸特性如圖3.17所示。2024-01-24圖3.15例3.2的電路圖

2024-01-24圖3.16例3.2的輸入輸出波形

2024-01-24圖3.17例3.2的電壓傳輸特性

2024-01-24

（2）畫(huà)uo的波形。①當(dāng)t=0時(shí)，由于ui＜UTH2=

3V，所以u(píng)o=+Uom=6V，此時(shí)U+=UTH1=3V。②當(dāng)t=t1時(shí)，ui≥UTH1=3V，電路翻轉(zhuǎn)為uo=

Uom=

6V。此后U+=UTH2=

3V，在t1至t2時(shí)段，ui＞UTH2=

3V，故uo保持

6V不變。③當(dāng)t=t2時(shí)，ui≤UTH2=

3V，電路又翻轉(zhuǎn)回來(lái)，Uo由

6V變?yōu)?6V，U+由UTH2=

3V變?yōu)閁TH1=3V。④依此類推，可畫(huà)出uo的波形，如圖3.16（b）所示。由波形圖可見(jiàn)，雖然圖3.16（a）的輸入電壓波形因受干擾而不規(guī)則，但輸出的電壓波形已變成標(biāo)準(zhǔn)的矩形波，這種作用又叫“整形”。2024-01-24

4.集成電壓比較器簡(jiǎn)介集成電壓比較器常用型號(hào)有LM710、LM311（SF31）、BG307等。其主要特點(diǎn)有：（1）輸出高電平UOH=3.3V，輸出低電平UOL=

0.4V，適應(yīng)TTL數(shù)字電路要求（LM311型電壓范圍較寬，以便與CMOS電路匹配）。（2）有較大的上升速率SR，以適應(yīng)開(kāi)關(guān)電路對(duì)響應(yīng)速度的要求。（3）適應(yīng)非線性工作狀態(tài)，所以沒(méi)有相位補(bǔ)償（校正）引出腳。2024-01-24

3.3.2應(yīng)用實(shí)例如需要對(duì)某一參數(shù)（如壓力、溫度、噪聲等）進(jìn)行監(jiān)控，可將傳感器輸出的監(jiān)控信號(hào)ui送給比較器監(jiān)控報(bào)警，圖3.18所示的是利用比較器設(shè)計(jì)出的監(jiān)控報(bào)警電路。當(dāng)時(shí)，比較器輸出負(fù)值，三極管VT截止，指示燈熄滅，表明工作正常。當(dāng)時(shí)，被監(jiān)控的信號(hào)超過(guò)正常值，比較器輸出正值，三極管VT飽和導(dǎo)通，報(bào)警指示燈亮。電阻R決定于對(duì)三極管基極的驅(qū)動(dòng)程度，其阻值應(yīng)保證三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)。二極管VD起保護(hù)作用，當(dāng)比較器輸出負(fù)值時(shí)，三極管發(fā)射結(jié)上反偏電壓較高，可能擊穿發(fā)射結(jié)，而VD能把發(fā)射結(jié)的反向電壓限制在0.7V，從而保護(hù)了三極管。2024-01-24圖3.18

監(jiān)控報(bào)警電路2024-01-24

3.4.1調(diào)零集成運(yùn)放通常有零輸入-零輸出的要求。當(dāng)輸入信號(hào)為零，而輸出不為零時(shí)，需要有調(diào)零措施。一般是將輸入