集成运放的非线性应用.ppt

概述 运放的非线性应用 1. 电路中的运放处于非线性状态。 ?了解 7.4.3 双限比较器（窗口比较器） ? 双限比较器的工作原理 由图可知： ?当uIUB时： A1的输出端为低电平；A2的输出端为高电平，则二极管D2导通，D1截止，输出电压uO为高电平。 特性曲线如右图所示： ?当uIUA时： A1的输出端为高电平， A2的输出端为低电平， 则二极管D1导通，D2截止，输出电压uO也是高电平。 特性曲线如右图所示： ?当UB uI UA时； A1 、A2的输出端均为低电平， 两个二极管均截止，输出电压uO为低电平。 特性曲线如右图所示： R UA A1 D1 R UB A2 D2 uI uO RL R R uO 0 uI UB UA 下门限 上门限 其中：UAUB 双限比较器 工作原理 低 高 止 通 R UA A1 D1 R UB A2 D2 uI uO RL R R uO 0 uI UB UA 下门限 上门限 其中：UAUB 双限比较器 工作原理 t uI 0 uO 0 t 正向门限电平 +UZ -UZ UT- UT+ 负向门限电平 干扰太大，滞回功能会失效 － + + uo R R2 R1 ui UR uo ui 0 U+H U+L － + + uo R R2 R1 ui U+ uo ui 0 +Uom -Uom U+H U+L 迟滞 比较器 迟滞比较器(下行)两种电路传输特性的比较: 0 U R R R u R R R om 2 1 1 i 2 1 2 = + + + － + + uo R R2 R1 ui 0 U R R R R R R om 2 1 1 2 1 2 = + - + u i 当uo= -UOM 当uo= +UOM ui= ui= 迟滞 比较器 2.迟滞比较器(上行)（同相滞回比较器） 令 令 uo U+-U- 0 +UOM -UOM 以前学习的过零同相比较器 U+H U+L uo ui 0 Uom -Uom 传输特性曲线 － + + uo R R2 R1 ui 上下门限电压 迟滞 比较器 － + + uo R R2 R1 ui UR 上下门限电压 UR U R R R u R R R om 2 1 1 i 2 1 2 = + + + 当uo= +UOM 当uo= -UOM U R R R R R R om 2 1 1 2 1 2 = + - + u i UR UR R 2 R R 2 1 + + UR R 2 R R 2 1 + + 加上参考电压后的迟滞比较器(上行) ： － + + uo R R2 R1 ui UR － + + uo R R2 R1 ui 对照 U+H U+L uo ui 0 Uom -Uom U+H U+L uo ui 0 Uom -Uom 加上参考电压后的迟滞比较器(上行)传输特性： 输出电压高电平UOH和低电平UOL的数值； 阈值电压的数值UH（U+H、U+L）； 当ui 变化且经过UH时，uO跃变。跃变的方向决定于同相比较器还是反相比较器。 为了正确画出电压传输特性，必须求出以下三个要素： 注意： 电压比较器是一种常见的模拟信号处理电路，它将一个模拟输入电压与一个参考电压进行比较，并将比较的结果输出。比较器的输出只有两种可能的状态：高电平或低电平，为数字量 ；而输入信号是连续变化的模拟量，因此比较器可作为模拟电路和数字电路的“接口”。 在如图所示电路中，R1=R2=5kΩ，基准电压UREF=2V，稳压管的稳定电压UZ=±5V，输入电压为如图所示的三角波，试画出输出电压。 [例1] 电压传输特性的趋势.UT的具体值有待下面求得. 无正反馈,单阈值 解： 令uN=uP=0，则求出阈值电压 所以画出输出波形如图所示： 1 在左图（a）所示电路中，已知R1=50kΩ，R2=100kΩ，稳压管的稳定电压UZ=±9V，输入电压uI的波形如右图（a）所示，试画出输出电压uo的波形。 [例2] 有正反馈,双阈值 解：输出高电平和低电平分别为UZ=±9V，阈值电压 画出电压传输特性如图（c）所示。根据电压传输特性便可画出uo的波形，如图（b）所示。从波形可以看出，uI的变化在±UT之间时，uo不变，表现出一定的抗干扰能力。两个阈值电压的差值愈大，电路的抗干扰能力愈强，但灵敏度变差；因此应根据具体需要确定差值的大小。 三要素法： 设计一个电压比较器，使其电压传输特性如图（a）所示，要求所用电阻值在20~100kΩ之间。 ※讨论题 3 解：根据电压传输特性可知，输入电压作用于同相输入端，而且uo=