集成运放的非线性应用课件.ppt

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1、7.4.1简单电压比较器7.4.2迟滞比较器7.4集成运放的非线性应用7.4.3窗口比较器概述1uiuo+UOM-UOMAo越大，运放的线性范围越小，输入大于,则输出uo要么为+UOM，要么为-UOM。线性放大区*复习uiuo_++Aou-u+2概述运放的非线性应用1.电路中的运放处于非线性状态。++Auoui比如：运放开环应用uoui运放开环、有正反馈时，处于非线性状态3ui>0时：ui<0时：uoui0传输特性2.电路中的运放处于线性状态，但外围电路有非线性元件（二极管、三极管、稳压管等）。-+AuoR1RF1RF2DuiD导通D截止负反馈4由于处于线性与非线性状态的运

2、放的分析方法不同，所以分析电路前，首先确定运放是否工作在线性区。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.ri仍可以认为很大。3.rO=0。3.电路中的运放处于非线性状态，外围电路也有非线性元件（二极管、三极管）。5tuiuotUZ-UZ–+AuoR1RFuiDZR+运放处于线性状态，但外围电路有非线性元件——稳压二极管。R：限流电阻。一般取100。DZ双向稳压管例：限幅器6–+AuoR1RFuiDZ+当时，在双向稳压管的作用下，当时，双向稳压管不通，

3、运放工作在线性状态。*另一种形式的限幅器：双向稳压管接于负反馈回路上。反向比例运算电路7–+AuoR1RFuiUZ+uoui0+UZ+UZ传输特性8由于稳压管被反向击穿时，将引入一个深度负反馈，此时集成运放工作在线性区，且其反相输入端“虚地”。tuiuot过零附近运放仍处于线性区–+AuoR1RFuiUZ+9电压比较器的主要作用是进行电平检测。7.4.1简单电压比较器利用电压比较器进行电平检测波形示意图tuI0uO0tuR参考电压10功能:比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系);用途：可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作电平检测、波形产生和

4、变换电路等。2．运放的工作状态比较器电路中的运放一般在开环或正反馈条件下工作，运放的输出电压只有正和负两种饱和值，即运放工作在非线性状态。在这种情况下，运放输入端“虚短”的结论不再适用，但“虚断”的结论仍然可用。1．电压比较器的功能11常用的电压比较器有：零电平比较器(过零比较器)非零电平比较器(单限比较器)迟滞比较器（滞回比较器）窗口比较器(双限比较器)3．电压比较器的类型简单比较器12（1）阈值电压：比较器输出发生跳变时的输入电压称之为阈值电压或门限电平。（2）输出电平：输出电压的高电平和低电平。（3）灵敏度：输出电压跳变的前后，输入电压之差值。其值越小，灵敏度越高。然而，灵

5、敏度越高，抗干扰能力就越差。零电平和非零电平比较器的灵敏度取决于运放从一个饱和状态转换到另一个饱和状态所需输入电压的值，而迟滞比较器的灵敏度等于两个阈值电压之差值。因而，迟滞比较器的抗干扰能力强。（4）响应时间：输出电压发生跳变所需的时间称之为响应时间。4、电压比较器的性能指标135．电压比较器的分析方法若U-＞U+则UO=-UOM；若U-＜U+则UO=+UOM。只有当U-=U+时，输出状态才发生跳变；反之，若输出发生跳变，必然发生在U-=U+的时刻。虚断（运放输入端电流=0）注意：此时不能用虚短！Ui=U--U+uo+UOM-UOM理想情况实际情况电压比较器在输出状态跳变过程中

6、，运放可视为在线性区工作。按理想情况分析14uoU+-U-0+UOM-UOM++uoU+U_uo0+UOM-UOMU--U+注意：称之为同相比较器称之为反相比较器15++uouiURuoui0+Uom-UomURUR为参考电压(阈值电压：P285定义)当ui>UR时,uo=+Uom当uiUR时,uo=-Uom若ui从反相端输入电压比较器（反相电压比较器）17uoui0+UOM-UOM++uoui:当UR=0时++uo

7、uiuoui0+UOM-UOM电压比较器二、零电平比较器18++uouituituo+Uom-Uom利用电压比较器将正弦波变为方波。电压比较器例题：UR=0uoui0+UOM-UOM19++uiuoui0+UZ-UZuoUZuoui0+UOM-UOM++uoui忽略了正向压降UF电压比较器用稳压管稳定输出电压20为了限制集成运放的差模输入电压，保护其输入级，可加二极管限幅电路。作用：a）使Uo∠0时的输出更接近0；b）DZ有存储效应，D的跳变速度快，使输出接近矩形波。D※217