集成運算放大器應用

集成運算放大器應用信號的運算和處理概述集成運放在外部反饋網(wǎng)絡的配合下，輸出與輸入信號之間可以靈活的實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關系，因此得到了極為廣泛的應用。這些應用電路信號運算電路按功能分信號處理電路信號產生電路線性電路按工作狀態(tài)分非線性電路加法器減法器積分器微分器濾波電路▲比較器正弦波產生電路非正弦波產生電路是集成運放的線性應用施加負反饋非線性應用是集成運放的線性應用是集成運放的開環(huán)或施加正反饋非線性應用比較器是它的基本組成單元施加正負反饋是集成運放的信號運算電路信號處理電路信號產生電路集成運放應用電路的組成原理根據(jù)集成運放自身所處的工作狀態(tài)，運放應用電路分：線性應用電路和非線性應用電路兩大類。線性應用電路-A+Z1Zfvovs1vs2i件（如三極管），則可構成對數(shù)、反對數(shù)、乘法、除法等運算電路。件(R、C)，則可構成加、減、積分、微Z1或Zf采用線

分等運算電路。Z1或Zf采用非線組成：集成運放外加深度負反饋。因負反饋作用，使運放小信號工作，故運放處于線性狀態(tài)。vivo+vOM-vOMAo越大，運放的線性范圍越小，必須在輸出與輸入之間加負反饋才能使其擴大輸入信號的線性范圍。理想運放性區(qū)

ECUOM

uo

maxOM

o6例：若v

=12V，A

=10

，則|vi|<12V時，運放處于線性區(qū)。線性放大區(qū)-A+vou–

iIu+理想運放的符號-A+vovIREF非線性應用電路組成特點：運放開環(huán)工作。V由于開環(huán)工作時運放增益很大，因此較小的輸入電壓，即可使運放輸出進入非線區(qū)工作。例如電壓比較器。集成運放理想化條件下兩條重要法則理想運放Avd

Rid

Rod

0KCMR

BW

失調和漂移0推論idR

o

0vd因v

v

Av則v

v因則i

0v

v說明：i

0相當于運放兩輸入端“虛短路”。虛短路不能理解為兩輸入端短接，只是(v–-v+)的值小到了可以忽略不計的程度。實際上，運放正是利用這個極其微小的差值進行電壓放大的。同樣，虛斷路不能理解為輸入端開路，只是輸入電流小到了可以忽略不計的程度。實際運放低頻工作時特性接近理想化，因此可利用“虛短、虛斷”運算法則分析運放應用電路。此時，電路輸出只與外部反饋網(wǎng)絡參數(shù)有關，而不涉及運放電路。相當于運放兩輸入端“虛斷路”。比例運算電路作用：將信號按比例放大。類型：同相比例放大和反相比例放大差的。方法：引入深度電壓并聯(lián)負反饋或電壓串聯(lián)負反饋。這樣輸出電壓與運放的開環(huán)放大倍數(shù)無關，與輸入電壓和反饋系數(shù)有關。I

i

=0

v

=

0+

v–

=0

i1

=

if

v+

=v–又

iI=0vs

voR1

RfsvRR1fo

v

R2：平衡電阻。R2

=R1

//RfR1：計及信號源內阻的電阻。若R1

=

Rf

vo

=

–vs

此為反相器。一、反相放大器（反相比例放大器）R2-A+R1Rf+-vsvoifi1iI反相放大器-A+R1Rf+-vsvoifi1反饋實質：電壓并聯(lián)負反饋輸入端的共模輸入電壓為0

因特點：（1）反相輸入端“虛地”，輸出電壓表達式：sR1ov

Rf

v（2）輸入電阻Ri

R1（3）輸出電阻Ro=0Ro

0v

0從輸入和地向里看因深度電壓負反饋二、同相放大器類型：電壓串聯(lián)負反饋-A+R1Rf+vs

-voifi1因

v

v則

v

vs注：同相放大器不存在“虛地”。i

0因R1vR10

vi1

sfvs

vofif

RRv

vo由圖RRs1

(1

Rf

)v1輸出電壓表達式：

v

(1

Rf

)vo輸入電阻輸出電阻Ri

Ro

0因i

0因深度電壓負反饋，則i1

if同相跟隨器-A++vs

-vovo

v

vsv

v因由圖得由于Avf

1

Ri

Ro

0所以，同相跟隨器性能優(yōu)于射隨器。歸納與推廣當R1

、Rf為線性電抗元件時，在復頻域內：Z1

(s)Z

(s)vo

(s)

f

vs

(s)反相放大器s]v

(s)1fZ

(s)Z

(s)ov

(s)

[1

同相放大器拉氏反變換o得

v

(t)注：拉氏反變換時dts

d

1

dts三、差分比例運算電路（差分電路以實現(xiàn)減法運算）

s2

v

v

v+–R3R2vs2vs1R1Rfvo解方程組得vs11

R

fs2132R3ovRR(1

R

f

)

vR

Rf1RRv

voR2

R3vs1

vv

vs1s2(

v

v

)1

R

fo21RR

RR

f上式中，若取

R3

，則v此電路存在共模信號，應選KCMR高的IC；而利用反相求共模信號。此電路即使選K的減法器，電路中無CMR高的IC；如果fRR1

R2

R3

，

R112

3f

(oc也存在共模放大vfR R

R

R加、減運算電路1、反相加法器運算電路-+AR2Rf+-vs2voifi2R1i1-v

+s1因

v

v則v

0i

0因則i1

i2

if1

2

fRR

R

vovs1

vs2即s

21

2

Rfo

s1vRR整理得

v

Rf

v說明：線性電路除可以采用“虛短、虛斷”概念外，還可采用疊加原理進行分析。Rf令vs2=0

則

vo1

R

vs1令vs1=0則vo2vs

2R21R

fvo

vo1

vo2例如2、同相加法器利用疊加原理：-A+R2Rf+-vs1voR1+vs-2R31

2

1

2R2

vs1

R1vs2v

R

R

R

R則vR3

(1

Rf

)vo)1

23

1

2R1vs2R

R

R

R

R

(1

Rf

)(

R2

vs1

3、減法器（A）Rf-A+R3vs1vs2voR2R1s21o1s1R令v

=0，

v

Rf

vs11

2

3o2令v

=0，

vR

R

R

(1

Rf

)

R3

vs

2o2o

o1則vs11

RfvR321R

R

R

v

v

(1

Rf

)

R3

vs

2s1s2(

v

v

)1

R

fo21RR

RR

f上式中，若取

R3

，則v差動比例運算電路是減法電路的一個特例減法電路（B）+–voi1Rf1R1vs1R2+–1.利用反相求和以實現(xiàn)減法運算v

R2s2Rf2v01s11o1Rv

R

f1

v代入s2v

)f2R2s1f2f1oR1

R2R

v

R

Rv

(s2v

)f2R2o1oR2v

(

Rf2

v

R若R2

=Rf2vo

=

vs1

–

vs2若R1=Rf1s2

v

)s12oRv

R

f2

(

v減法電路（C）C.

雙端求和運算電路Rf-A+R3R2us2us3R1R’R4us1us4先算反相，再算同相①算反相時，同相端信號源短路到地，和反相加法器一樣，u+=0②算同相時，反相端信號源短路到地，接地電阻變?yōu)?/p>

1+Rf/R1//R2vo例1：T形網(wǎng)絡反相比例運算電路N點電流方程：U

i

U

MR1

R2RUiM1

R2

UuR R

Ruiim1

3R233

i2

i3i4242413/

/(1)oiR

RR

RuuRR

uo

i2

R2

i4

R4例2下圖中A為理想運放，求

vi=0.3V時v0的值。解：v+=v–=0.2V

0.4

V1MRv

(1

R

2

)

v

0.4

0.2

0.4

0.02

0.02

0.0410

20R4R23v

o

v

M

i

iR

vo=

vM

+0.04

R3

=0.4+0.0410

=0.8V+–voiR2R1R5R610k20k0.3VviR2

R4R3

10k10K10k

M

20k

iR4例3

下圖所示電路中，假設各運放具特性。+–A1、A2、A3各組成什么電路；寫出v01、v02、v03的表達式。R3+–+–A3A2A110kvivo3R4

10kR510k10kR210kR1vo2vo1解：(1)

A1：電壓跟隨器；A2：反相求和電路；

A3：同相比例放大器。(2)vo1

=

viii13o12o2v

)

2

vRRRv

(

R3

v

io25o3

4

vRv

(1

R

4

)

v例4

求下圖所示電路的電壓放大倍數(shù)

v

i

2v

o–10k–+A1+A210k100kv

i

1設A1、A2都是理想運算放大器。100k10k10k100kvi1vi2vovo1解：對于A2：vo1

=

vo對于A1

：o10

100

1110v

100vi1

vo

10vi1v

i2

100

v

i2

10

v10

100

11vv+

=

v–vo

=

10(vi2

–vi1)

10

v

i2v

i1v

o故例5:如圖電路，求Avf，Ri解：電流-電壓變換器由圖可知可見輸出電壓與輸入電流成比例。輸出端的負載電流：若ＲL固定，則輸出電流與輸入電流成比例，此時該電路也可視為電流放大電路。電壓-電流變換器由負載不接地電路圖可知：負載不接地

負載接地所以輸出電流與輸入電壓成比例。對負載接地電路圖電路，R1和R2構成電流并聯(lián)負反饋；R3、R4和RL構成構成電壓串聯(lián)正反饋。：當分母為零時，iO

→∞，電路自激。當R2

/R1

=R3

/R4時,則：說明iO與VS成正比,實現(xiàn)了線性變換。電壓-電流和電流-電壓變換器廣泛應用于放大電路和傳感器的連接處，是很有用的電子電路。積分和微分電路有源積分器方法一：利用運算法則vs

C

d

(vo

)R

dt-A+RC+-vsvotv

dto sRC則

v

1o方法二：利用拉氏變換sv

(s)1fZ

(s)Z

(s)ov

(s)

1sv

(s)sRC

1

/(sC

)sv

(s)R

1

拉氏反變換得tosv

dtRCvo若vs為階躍電壓，則：tRCv

sv

o

電容以恒流方式vo與t成正比充電，Rv

s當t=RC時，vo=–Vsvo的值受最大輸出電壓的限制vsVst–voVst有源微分器利用拉氏變換：sv

(s)1fZ

(s)Z

(s)ov

(s)

s1/(sC)sv

(s)

sRCv

(s)R

拉氏反變換得波形變換輸入dtv

RCdvso-A+RC+-vsvottvs0積分輸出三角波vo0微分輸出尖脈沖tvo0當vs為階躍電壓，由于信號源總有內阻，t=0時，電容上o壓降v

=

0。充電電流很大，–vo亦很大，由于充電時間常數(shù)=rc很小，充電電流很快降為0，–vo

亦很快為0，vsVst–voVst此電路對高頻噪聲敏感噪聲為高頻諧波，設為vs=sintvo正比于，頻率越高，噪聲越大，嚴重時輸出噪聲會淹沒有用信號

RC

cos

tdtov

RC

dv

s例5

由運放組成的晶體管測量電路如下圖，假設運放具 特性，晶體管的VBE=0.7V.+––+A1A26k10kv1求出晶體管c、b、e各極的電位；

若電壓表讀數(shù)為200mV，求被測量晶體管的值。R2cebR310kR12v

(+6V)(+12V)V電壓表解：(1)vC

=6VvB

=0VvE

=–

0.7V

200mV

200

20μAR2

10B(2)

I

v1

vC

12

6

1mAR1

6CIIB故

IC

50濾波器的功能：對頻率進行選擇,過濾掉噪聲和干擾信號，保留下有用信號。有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應的放大器。濾波器的分類：低通濾波器（LPF）高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF）有源濾波電路有源濾波器的頻響濾波器的用途濾波器主要用來濾除信號中無用的頻率成分，例一個較低頻率的信號，其中包含一些較高頻率成分的干擾。C1.

一階RC低通濾波器(無源)RUiUo10

RCj

CR

1j

C1UiUo1

jRC101

j1101

j

T(

j)

傳遞函數(shù)101

(

)2T(

j)

幅頻特性一.低通有源濾波器)201T(

j)

1

(U

oUi100.7070截止頻率此電路的缺點：1、帶負載能力差。2、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。幅頻特性、幅頻特性曲線UiUoCR

UoR1R1

RFU

U

URR1RFC+-+UiUo2.一階有源低通濾波器R

11UiUo

(1

RF

)傳遞函數(shù)1j

RCjCR

1UiU

1

Ui1

j

RC傳遞函數(shù)中出現(xiàn)的一次項,故稱為一階濾波器1i1R幅頻特性：U

Uo1

(

)2

(1

RF

))RC1(0

0相頻特性：

arg

RR1RFC+-+UiUo幅頻特性及幅頻特性曲線UiUo01+RF/R10.707(1+RF/R1)0Ui1Uo

1

(1

RF

)R

1

j

RC傳遞函數(shù)1、

0

時：R1

(1

RF

)UiUo有放大作用3、運放輸出，帶負載能力強。2、

0時：2R1

(1

RF

)

1UiUo幅頻特性與一階無源低通濾波器類似電路特點:3.二階有源低通濾波器RFUo

AO

UR

R1jC

Ui

UP

UP

U

UP

Uo1

1

UP

1

jRC

UPjCR

jC

1U

ωω

ω

Qo

oAOUi

1

(

ω

)2

jA（jω

）

Uo

R1C+-+UiUoCRP

R，A

=1+R

/R0

F

1傳遞函數(shù)中出現(xiàn)

的二次項,故稱為二階濾波器RC11oO3

AQ

，ω

處的電壓增益將大于 ，幅頻特性在處將抬高。以上兩式表明，當

2

AO

3

時，Q>1，在AOf

f0f

f0OO013

AQ

A

(

f

f

)

QA，有等于高頻激。幅頻特性曲線二.高通有源濾波器R1

RFR1

UoU

U

U1R

jC1Ui

1

–

jR1

UiRCRR1RFC+-+UiUoU

高通R1UiUo

(1

RF

)傳遞函數(shù)11–

j

1

RC1.一階有源高通濾波器幅頻特性及幅頻特性曲線UiUo1

(1

RF

)

1

傳遞函數(shù)RCR 1–

j

1

21i)R幅頻特性：UUo1

(

(1

RF

)

1

0UiUo01+R

/RF

10.707(1+RF/R1)0RR1RFC+-+UiUo2.

二階有源高通濾波器由此繪出頻率響應特性曲線(1)通帶增益1ORA

=

1

+

Rf(2)頻率響應其中：ωωoω

Q2ωoAOUi1

(

)

jA（jω

）

Uo

RC1Q

o，ω

1O3

A結論：當f

＜＜f0

時，幅頻特性曲線的斜率為+40

dB/dec；當AO≥3時，電路自激。頻率響應特性曲線可由低通和高通串聯(lián)得到1

111

RC必須滿足A1A0通帶阻帶阻帶通帶OA2A0

1

2OAA0O

2

1阻帶通帶阻帶低通特征角頻率2

212

R

C高通特征角頻率

2

1三.有源帶通濾波器可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足

2

1A1

A0通帶阻帶阻帶通帶OA2A0

1

2OAA0O

1

2通帶

阻帶

通帶四.有源帶阻濾波器雙T帶阻網(wǎng)絡濾波器的主要參數(shù)中心頻率（CenterFrequency）：濾波器通帶的中心頻率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2為帶通或帶阻濾波器左、右相對下降1dB或3dB邊頻點。窄帶濾波器常以插損最小點為中心頻率計算通帶帶寬。截止頻率（Cutoff

Frequency）：指低通濾波器的通帶右邊頻點及高通濾波器的通帶左邊頻點。通常以1dB或3dB相對損耗點來標準定義。相對損耗的參考基準為：低通以DC處插損為基準，高通則以未出現(xiàn)寄生阻帶的足夠高通帶頻率處插損為基準。通帶帶寬（BWxdB）：指需要通過的頻譜寬度，BWxdB=（f2-f1）。f1、f2為以中心頻率f0處 損耗為基準，下降X（dB）處對應的左、右邊頻點。通常用X=3、1、0.5

即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB

表征濾波器通帶帶寬參數(shù)。損耗：由于濾波器的引入對電路中原有信號帶來的衰耗，以中心或截止頻率處損耗表征。紋波：指1dB或3dB帶寬（截止頻率）范圍內，插損隨頻率在損耗均值曲線基礎上波動的峰-峰值。帶內波動：通帶內

損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內的帶內波動是1dB。帶內駐波比（VSWR）：衡量濾波器通帶內信號是否良好匹配傳輸?shù)囊豁椫匾笜?。理想匹配VSWR=1：1，失配時

VSWR＞1。對于一個實際的濾波器而言，滿足VSWR＜1.5：1的帶寬一般小于BW3dB，其占BW3dB的比例與濾波器階數(shù)和插損相關?；夭〒p耗（Return

Loss）：端口信號輸入功率與反射功率之比的分貝（dB）數(shù)，也等于|20Log10ρ|，ρ為電壓反射系數(shù)。輸入功率被端口全部吸收時回波損耗為無窮大。阻帶抑制度：衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標。該指標越高說明對帶外干擾信號抑制的越好。通常有兩種提法：一種為要求對某一給定帶外頻率fs抑制多少dB，計算方法為fs處衰減量；另一種為提出表征濾波器幅頻響應與理想矩形接近程度的指標——矩形系數(shù)（KxdB＞1），KxdB=BWxdB/BW3dB，（X可為40dB、30dB、20dB等）。濾波器階數(shù)越多矩形度越高——即K越接近理想值1，制作難度當然也就越大。延遲（Td）：指信號通過濾波器所需要的時間，數(shù)值上為傳輸相位函數(shù)對角頻率的導數(shù)，即Td=df/dv。帶內相位線性度：該指標表征濾波器對通帶內傳輸信號引入的相位失真大小。按線性相位響應函數(shù)設計的濾波器具有良好的相位線性度，但頻率選擇性很差，限于脈沖、或調相信號傳輸系統(tǒng)應用。濾波器的實現(xiàn)硬件實現(xiàn)自己搭建(放大器\電阻\電容\電感)模塊化設計(集成電路);實現(xiàn)模塊設計參數(shù)自己編程搭建低通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器常用濾波器傳函：HPF：wlag

order令S=1/S可得LPFs3

2

s2

w

2

s

w2

w3s2

2

s

w

w2s3s2order

3

:order

2

:order

1:s

wsNotch濾波器（消除指定頻率）s2

w2

iiQw

s2

s

w2

中的notch濾波模塊Notch濾波器伯德圖Q=1Q=10低通濾波器的特點對高頻信號起減弱的作用，不能完全消除；幅值效果好的濾波器，相位延遲的比較多；延遲的時間可以計算；4

f2f

/2

f0

/f

1

，非線性時滯，失真2fdelaydelaydelayarctan

f

arctan

f0f

f

T00f0

f0

1

,固定時滯，無失真f

f

T

1

f02f

w2

ffT

1

2

f濾波器設計低通2020

0H

(s)

s

0qs2H

帶通00 0

qH

(s)

qs2

0

s

2sH

高通2000H

(s)

s

qs2H

s2帶阻200

s2

)20

0H

(s)

s

qs2H

(其中：H0：任意增益因子0：特征頻率，q：選擇性因子對低通，高通，0是截止頻率帶通，帶阻，0是截止頻率近似方法巴特沃思近似切比近似近似通過保角變換s1

s得到高通濾波器s(s

1)

s

得到帶通濾波器(s

1)1

s得到帶阻濾波器s例：低通歸一化二階濾波器qs2

s

1H0H

(s)

s1

s1

1

1

2qs2

s

1H

s2

s

q

s

1HH

(s)

0

0

1.巴特沃思近似幅頻函數(shù)傳遞函數(shù)11

2nH

(

j

)

2

1

1Bn

(s)

(s

s1

)(s

s2

)

(s

sn

)H

(s)

例：

n=1 s1=

-1

Bn(s)=s+1

H(s)=1/(s+1)n=1,2,...1

1

jj

1 1

2H

(

j)

221

2

11

2

1

2H

(

j

)

n=22s

1B

(s)

s2

nH

(s)

1s2

2s

112

j

1(

j

)2

H

(

j

)

21

1

12)2

(1

2

)2

2

2

1

2

2

4

2

2

1

41(1

2

)2

(H

(

j)

2

巴特沃思多項式2.

切比近似

Tn()

Vn()n階切比切比多項式濾波多項式21n1

T

(

)H

(

j

)

2

H0Vn

(s)H

(s)

0.5db波紋n=1

S+2.863n=2

S2+1.425S+1.5161db波紋n=1

S+1.965n=2

S2+1.098S+1.103切比

多項式Vn()3.近似n=1n=2S+1S2+3S+3H0En

(s)H

(s)

En()濾波多項式4.

三種近似方法的特點巴特沃思：近，響應有過沖。切比

：通帶內幅頻曲線的幅度平坦，最平幅度相移與頻率的關系不是很線性的，階躍下降最陡，但通帶之間幅頻曲線有波紋。切比

：

相移和頻率之間有良好的線性關系，階躍響應過沖小，但幅頻曲線的下降陡度較差。H()巴特沃思/0二、RC有源濾波器無限增益多路反饋電路voY3v1

v2viY1Y2Y4Y50設A

,根據(jù)電流守恒定律，則(vi

v1)Y1

(v1

vo

)Y4

v1Y2

(v1

v2

)Y3(v1

v2

)Y3

(v2

vo

)Y52oo

0Avv

由此解得vi

(s)

Y5

(Y1

Y2

Y3

Y4

)

Y3Y4

Y1Y3H

(s)

vo

(s)

1.低通濾波器將Y1,Y3,Y4用電阻1/R，Y2,Y5用電容CS，帶入上式低頻下：C2,C5相當于開路，傳輸函數(shù)-R4/R1高頻下：C2,C5相當于短路，vi傳輸函數(shù)為0v1R1C2R4C5v2voR32R3

R42

R1s

1

1

1s

1/

R1R3C2CH

s)

2020

0s

0qs2

H

H

(s)

與比較得3

4

2

501R

R

C

C

10RH

R4

4

232

15R

R4

RRRR3R4C

1

Cq截止角頻率增益因子選擇性因子2.高通濾波器帶入上式高頻下：C1,C3,C4相當于短路，傳輸函數(shù)為1低頻下：C1,C3,C4相當于開路，傳輸函數(shù)=0vi將Y1,Y3,Y4電容，Y2,Y5用電阻，

C1v1R2C4R5C3vo12

1

R2

R5C3C4C4C3

1

1

R5

C3C4

s

C

s

C1

s2C4H

(s)

2022s

0qs

H0sH

(s)

與比較得2

5

3

401R

R

C

C

40CH

C1

3452C3

CC4

CC3C4C11

Rq

R截止角頻率增益因子選擇性因子三、設計方法歸一化H()0H0H(’)1’H0去歸一化0

'

推廣到復數(shù)0s'

s

1.選類型，階數(shù)2.

去歸一化（所有手冊給出的都是歸一化傳輸函數(shù)3.多路反饋實現(xiàn)，求元件值例1：二階低通巴特沃思濾波器，截止頻率f0=10Hz12s'

1

H

(s'

)

s'2

ss'

s

0

62.832去歸2003947.8s2

88.84s

3947.86s2

2H

(s)

0

s

2用多路反饋電路來實現(xiàn)13

4

2

520

3947.8R

R

C

C

1

1

1

1

88.84

R3C2

R1

R4

0q88.84

q

62.832

0.7071

3

4若令R=R

=R

=R

=10K則2

5

1

3947.8C

C

R2

3

88.84C2

R5

0.75FC

13.38

106

108

3947.8C2

3.38F電壓比較器將一個模擬電壓信號與一參考電壓相比較，輸出一定的高低電平。功能：特性：運放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。運放工作在非線性狀態(tài)的判定：電路開環(huán)或引入正反饋。運放工作在非線性狀態(tài)的分析方法：運放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法若U+＞U-若U+＜U-則UO=+UOM；則UO=-UOM。虛斷（運放輸入端電流=0）注意：此時不能用虛短！uoui0+UOM-UOM++uoui1.

過零比較器:（門限電平=0）++uouiuoui+UOM0-UOM一.單門限電壓比較器反相過零同相過零++uouituituo+Uom-Uom例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)椤?+uouiUREFuoui0+Uom-UomUREFUREF為參考電壓當ui

>

UREF時

,

uo

=+Uom當ui

<

UREF時

,

uo

=-Uom2.

任意門限比較器（與參考電壓比較）A：輸入與參考電壓不同端的比較器運放處于開環(huán)狀態(tài)++uouiUREFuo+Uomui0-UomUREF當ui

<

UREF時

,

uo

=+Uom當ui

>UREF時

,

uo

=-Uom若ui從反相端輸入++uiuoui0+UZ-UZ用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓uoUZuoui0+UOM-UOM++uoui忽略了UD3.

限幅電路——使輸出電壓穩(wěn)定特點:該運放工作在非線性區(qū)!穩(wěn)幅電路的另一種形式：+uiuoR

′R_+將雙向穩(wěn)壓管接在負反饋回UZuoui0+UZ-UZR′=R特點:由于引入深度負反饋,所以該運放工作性區(qū)!B：輸入與參考電壓同端的比較器-

A+vovI+-R3D1D2R

//R1

2VREFR1R2i1i2分析方法：1）令v-=v+求出的輸入電壓vI

即門限電平。2）分別分析vI大于門限、小于門限時的輸出vO電平。1

2I

REFv

V

0R1

R2

R

RR1

R2令VREFR1R2得門限電平vI

REF1IR若

v

R2

V即v+

<

v-

則vO

=VOLREF12I若

v

VRR即v+

>

v-

則vO

=VOH比較特性vIvoVOHVOLVREFR2R1-單限比較器優(yōu)點：電路結構簡單，可不計有限KCMR的影響。單限比較器缺點：電路

能力差。例如：過零比較器，當門限電平附近出現(xiàn)干擾信號時，輸出會出現(xiàn)誤操作。vItvO0t0二.遲滯比較器1.遲滯比較器特點:電路中使用正反饋。1、因為有正反饋，所以輸出飽和。2、當uo正飽和時(uo

=+UOM)：om1

2+URR1U+

U

R3、當uo負飽和時(uo

=-UOM)：om21URRR1U+U-

+－

+uoRR2R1uiU+-

+

+uoRR1uiU+遲滯比較器ui0R2uo+Uom-UomUT+UT-設ui

,當ui=<UT-,

uo從-UOM

+UOM這時,uo

=-UOM

, U+=

UT-U+=

UT+設初始值:uo

=+UOM

,設ui

,當ui

=>UT+,uo從+UOM

-UOM傳輸特性ui0uo+Uom-UomUT+UT-UT+上門限電壓UT-下門限電壓

UT+-UT-稱為回差om21R1U

RRU+om21R1U

RR

U-tUT+UT-tuoUom-Uom例:設輸入為正弦波,畫出輸出的波形。ui-

++uoRR2R1uiU+REFZUR2U

R1U

21R

R21R

RTREFZUR2U

R1U

21R

R21R

RT加上參考電壓后的遲滯比較器：uo上下限：ui0-UZUT+UT-傳輸特性+UZ例題：R1=10k，R2=10k

，UZ=6V，

UR=10V。當輸入ui為

的波形時，畫

出輸出uo的波形。上下限：21R221R1TR

RR

RU

RU

8VZU

12R212R1TR

RR

RU

RU

3VZU

ui8V3Vuo+UZ-UZ三、窗口比較器窗口比較器的電路如圖14.04所示。電路由兩個幅度比較器和一些二極管與電阻構成。設R1

=R2，則有：CC

D1

2VH

=

VL

2VDV

=

(VCC

2VD

)R2L

1

(V

2V

)R

R

2窗口比較器的電壓傳輸特性如下頁圖14.05所示。圖14.04窗口比較器I

H當v

＞

V

時，

v高電平，D3

導通；vO2為低電平,

D

截止vO=vO1。平，D3、D4截止，vO為器的傳輸特性信