模拟电子技术—高职电子信息—吕玉明第3章 集成运算放大器.ppt

【例3.2.2】由集成运放构成的积分电路如图3-15所示，输入信号波形如图3-16所示， R1=10 kΩ, C=0.1uF 试画出输出电压的波形。设电容上的初始电压为零。 图3-15 图3-16 解 由式 得 图3-16 （3）积分电路的仿真 积分运算电路的仿真如图所示。双击信号发生器图标，选定方波信号，频率为1kHz，幅度5V。双击示波器图标，调整：X轴扫描速率为500μs／Div，A通道Y轴灵敏度5V／Div，B通道Y轴灵敏度为10V／Div。 打开仿真电源开关，即可观察输出信号变成三角波，如图所示。 可见，当输入信号为方波时，输出信号为三角波。故积分电路可以将数字信号转变为模拟信号。我们称之为数——模转换。 6.微分电路 （1）电路构成 积分与微分互为逆运算，将积分电路中反馈支路的电容C与输入端的电阻R交换位置即可实现逆运算。电路如图所示。平衡电阻 R2的取值同积分电路。 （2）输出电压与输入电压的关系 由“虚短”得到 由“虚断”得到 （3）微积分电路的仿真 微分电路的仿真图如图。 双击信号发生器图标，选定三角波信号，频率为1kHz，幅度5V。双击示波器图标，调整：X轴扫描速率为500μs／Div，A通道Y轴灵敏度5V／Div，B通道Y轴灵敏度为5V／Div。打开仿真电源开关，即可观察输出信号变成方波，如图所示。 3.3.1电压比较器 1.简单电压比较器 简单电压比较器如图所示，集成运算放大器处于开环状态。 3.3 集成运算放大器的非线性应用 电压比较器的功能是比较两个输入端的电压u+和u_ u_u+输出为低电平。 输入端两个二极管的作用是将反相输入端与同相输入端之间电压限制在二极管的管压降上，以防止过大输入电压将运放损坏。输出端的双向稳压管的作用是使输出电压被限制稳压管的双向稳压值上，以免输出电压受电源电压和其它不稳定因素的影响。无论输出电压为正或负值，总有一个稳压管工作于稳压状态。电阻R为稳压管的限流电阻，使稳压管工作在正常的稳压状态。 其工作原理是：在二极管没导通时，根据：“虚断”有 ； 在忽略稳压管的正向管压降时，当 其传输特性如图所示，显然，使输出电压翻转的点是反相输入端与同相输入端电压大小更迭点。 我们将这个电压叫做门限电压。用Uth来表示。若两个输入信号中，有一个为零，则另一个输入信号与零电位进行比较。使输出电压翻转的是零电位。则门限电压为零电平，我们称之为过零电压比较器。若同相输入端接地，则电路称为反相过零电压比较器。若反相输入端接地，则电路称为同相过零电压比较器。 2.滞回比较器 如果在电路引入正反馈，形成滞回特性可以大大提高电压比较器的抗干扰能力。电路如图所示，其中 为参考电压，该电路的同相输入端电压 由 和 共同决定，根据叠加定理和理想运放的“虚断”有 图3-34 前进到【例3.3.1】 设输出电压的高电平为UOH；低电平为UOL，由理想运放的“虚短”： u_=u+可以推出使电路翻转的两个门限电压为 其工作原理是：当输入信号很小的时候， u+ u_ ，输出电压为高电平 UOH ， u+ = Uth ，当输入信号增大到大于 Uth时，电路翻转为低电平UOL ，此时u+ = Uth2 ， 。输入信号继续增大，输出电压保持低电平不变。 其工作原理是：当输入信号很小的时候， u+ u_ ，输出电压为高电平 UOH ， u+ = Uth ，当输入信号增大到大于 Uth时，电路翻转为低电平UOL ，此时u+ = Uth2 ， 。输入信号继续增大，输出电压保持低电平不变。 若输入信号减小，直减到ui Uth2 ，输出电压再次翻转为高电平 UOH, 输入信号继续减小，输出电压保持高电平不变。其传输特性如图。 滞回电压比较器的特点是，当输入信号发生变化且通过门限电平时，输出电压会发生翻转，门限电平也随之变换到另一门限电平。当输入电压反向变化而通过导致刚才那一瞬间的门限电平时，输出不发生翻转，直到 继续变化到另一个门限电平时，电路才发生翻转，出现转换迟滞。只要干扰信号不超过门限宽度，电路就不会误翻转。滞回电压比较器常用来对变化缓慢的信号进行整形。 【例3.3.1】滞回电压比较器电路如图3-34所示，输入信号如图3-36所示，试画出输出电压的波形。 解 输出波形如图3-34所示。 从波形看，在两个门限电压之间的变化量对输出波形没有影响。因而滞回电压比较器的抗干扰能力很强。 图3-36 3.窗口比较器