运算放大器-有源、多动能、集成电路-电子线路-中国科技大学-06.ppt

运放的非线性应用电路－ 比较器 §3 窗口比较器 实际运放 作业 uo2 + + A – + A R R RW ui1 ui2 uo1 a b + 虚短路： 虚开路： 三运放电路是差动放大器，放大倍数可变。 由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。 uo2 uo1 R1 R1 – + A R2 R2 uo + 2.3 微分运算电路与积分运算电路 u–= u+= 0 u i – + + uo R R2 i1 iF C 一、微分运算 抗干扰差 i1 iF t ui 0 t uo 0 输入方波，输出是三角波。 ui - + + R R2 C uo 二、积分运算 应用举例1： t ui 0 t uo 0 U -Uom TM 积分时限 应用举例2：如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出将反向积分，经过一定的时间后输出饱和。 思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样，请自己计算。 应用举例3：微分方程模拟求解 其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘法与除法运算电路等，将在后面介绍 积分电路的主要用途： 1. 在电子开关中用于延迟。 2. 波形变换。例：将方波变为三角波。 3. A/D转换中，将电压量变为时间量。 4. 移相。 运算电路要求 1. 熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路图及放大倍数公式。 2. 掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。 3. 会用 “虚开路(ii=0)”和“虚短路(u+=u–) ”分析给定运算电路的 放大倍数。 非线性应用：是指由运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系 uo=f( ui ) 是非线性函数。 确定运放工作区的方法：判断电路中有无负反馈。 若有负反馈，则运放工作在线性区； 若无负反馈，或有正反馈，则运放工作在非线性区。 处于非线性状态运放的特点： 1. 虚短路不成立。 2. 输入电阻仍可以认为很大。 3. 输出电阻仍可以认为是0。 比较器的功能是比较两个电压的大小。 常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器和具有滞回特性的施密特触发器。这些比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。 比较器的基本特点为： 工作在开环或正反馈状态。 开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。 非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。 §1 简单电压比较器 uo ui 0 +Uom -Uom UR 传输特性 UR：参考电压 ui ：被比较信号 + + uo ui UR – 特点：运放处于开环状态。 当ui UR时 , uo = +Uom 当ui UR时 , uo = -Uom 一、若ui从同相端输入 + + uo ui UR uo ui 0 +Uom -Uom UR 当ui UR时 , uo = +Uom 当ui UR时 , uo = -Uom 二、 若ui从反相端输入 uo ui 0 +UOM -UOM + + uo ui 三、过零比较器: (UR =0时) + + uo ui uo ui 0 +UOM -UOM + + uo ui t ui 例：利用电压比较器将正弦波变为方波。 uo t +Uom -Uom 分析 1. 因为有正反馈，所以输出饱和。 2. 当uo正饱和时(uo =+UOM) U+ 3. 当uo负饱和时(uo =–UOM) － + + uo R R2 R1 ui 参考电压由 输出电压决定 §2 施密特触发器－迟滞比较器 特点：电路中使用正反馈， 运放处于非线性状态。 1. 没加参考电压的下行迟滞比较器 分别称UH和UL上下门限电压。称(UH - UL)为回差或门限宽度。 当ui 增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom； － + + uo R R2 R1 ui 当ui 减小到UL时，输出由-Uom跳变到Uom 。 传输特性： UH UL uo ui 0 Uom -Uom t ui Uom -Uom t ui UH UL 例：下行迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。 － + + uo R R2 R1 ui 2. 加上参考电压后的下行迟滞比较器 加上参考电压后的上下限： － + + uo R R2 R1 ui UR uo ui 0 Uom -Uom UH UL 例：R1=10k?，R2=20k ? ，UOM=12V， UR=9V当输入 ui 为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。 － + + uo R R2 R1 ui UR 5V 10V ui t 0 门限电压： +UOM -UOM 根