集成运放的非线性应用

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1、§7-5集成运放的非线性应用－－电压比较器越限报警、模/数转换和产生、变换波形。将一个模拟输入量与参考电压进行比较，并将比较的结果输出，其输出结果只有两种可能：高电平和低电平。电压比较器的分类过零比较器、单限比较器、滞回比较器、双限比较器（窗口比较器）运放处于开环状态或有正反馈。可以认为电压比较器是数字电路和模拟电路的接口。电压比较器的应用电压比较器的电路特征电压比较器的作用因此电压比较器中运放工作在非线性区。理想运放工作在非线性区时的特点1、输出电压的值只有两种可能：或等于正向饱和值；或等于负

2、向饱和值。uOu+-u-0UOHUOL非线性区非线性区理想特性2、有“虚断”无虚短：时，发生电平的转换,此时的输入电压称为“阈值电压”或“门限电压”，用UTH表示。如果运放没有限幅措施，输出电压的正向、负向饱和值分别与运放的正、负电源电压近似相等。3、结构特征：运放一般工作在开环状态或引入正反馈。0uiuO一、过零比较器-+uiuORR'根据虚断：UOLUOH阈值电压：1、反相过零比较器电压传输特性0uiuO一、过零比较器-+uiuORR'根据虚断：UOLUOH阈值电压：1、反相过零比较器电压传

3、输特性+UZ-UZ2、有限幅的反相过零比较器限流电阻R00uiuO根据虚断：-UZ+UZ-+uiuORR'RO3、同相过零比较器电压传输特性0uiuO-UZUZ反相过零比较器-+uiuORR'R0二、单限比较器根据虚断：-+uiuORR'ROUR0uiuO-UZ+UZ阈值电压：UR1、反相单限比较器电压传输特性2、求和型单限比较器根据虚断：——阈值电压。-+uiuOR1R'R0URR20uiuO-UZ+UZUTH电压传输特性电路状态发生改变，3、单限比较器的特点单限电压比较器具有电路简单、灵敏度

4、高等优点，存在的主要问题是输出电压波形不够陡，抗干扰能力差。0tui阈值电压0tuO错误的输出+UZ-UZ干扰输出波形不够陡实际运放的开环增益不是，所以状态的跃变必须经过线性区，并需要经过一定的时间。三、迟滞比较器（施密特触发器）Rf引入正反馈，-+uiuOR2R1R0URRfif反相迟滞比较器运放工作在非线性区。引入正反馈有两个作用：1、正反馈加快了uO的转换速度，输出电压波形很陡。2、电路有两个阈值电压。+UZ-UZ+说明U＋有两种取值，由叠加原理，-+uiuOR2R1R0URRfif反

5、相迟滞比较器+UZ-UZ+ui很小时，输出ui很大时，输出电路状态发生跳变，ui由小增大，使uO从+UZ跳变为-UZ所需的阈值电压为UTH+：ui由大变小，使uO从-UZ跳变为+UZ所需的阈值电压为UTH-：上限阈值电压、下限阈值电压和回差电压：（与参考电压无关）正向阈值电压负向阈值电压回差电压-+uiuOR2R1R0URRfif反相迟滞比较器电压传输特性：0uiuO传输特性-UZ+UZUTH+UTH--+uiuOR2R1ROURRfif同相迟滞比较器-+uiuOR2R1R0URRfif反相迟滞

6、比较器0uiuO传输特性（反相）-UZ+UZUTH+UTH-0uiuO传输特性（同相）+UZ-UZUTH+UTH-求阈值电压、电压传输特性？0uiuO-UZ+UZUTH+UTH-0tui门限电压0tuO+UZ-UZ单限比较器0tuiUTH+0tuO+UZ-UZ迟滞比较器UTH-迟滞比较器可用于产生矩形波、三角波和锯齿波等各种非正弦波信号，也可用于波形变换电路。迟滞比较器用于控制系统时的主要优点是抗干扰能力强，但与单限比较器相比灵敏度下降了。+-uiuORRUR1-+RRUR2RLuO1uO2四、

7、窗口比较器或门电路输入信号uO1uO2uOui>UR1>UR2uiUR2>UR1UOHUOLUOHui

8、，输出电压只有高电平和低电平两种可能的情况。2、通常用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系。3、电压传输特性有三个要素：（1）阈值电压：（2）输出的高、低电平：（3）输出电压的跃变方向：决定于限幅电路。决定于ui作用于运放的哪个输入端。【例题】电路如图示，输入为正弦信号，画出输出信号波形。0tui/V0tuO-+uiuORR'ROUR10已知：UR=6V0uiuO-UZ+UZUR6V+UZ-UZ【例题】电路如图示，输入为正弦信号，画出输出信号波形。0tui/V0tuO-+uiuORR'