第七章集成运算放大器的应用概述.ppt

§7.2 运算电路 7.4 运放的非线性应用－ 比较器 7.4.3 窗口比较器 一阶低通和二阶低通幅频特性曲线的区别 0 -3db AF 理想低通 一阶低通 二阶低通 阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器 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。 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。 7.4.1 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 1、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 2、 若ui从反相端输入 uo ui 0 +UOM -UOM + + uo ui 3、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 7.4.2 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 － + + uo R R2 R1 ui U+ 迟滞比较器(下行)(续) uo ui 0 +Uom -Uom U+H U+L 设ui ?, 当ui = UL, uo从-UOM ? +UOM 这时, uo =-UOM , U+= UL 设初始值: uo =+UOM , U+= UH 设ui ?, 当ui = UH , uo从+UOM ? -UOM 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 _ + ? + ? R2 R1 R1 ui2 uo R2 ui1 解出： 单运放的加减运算电路的特例：差动放大器 例：设计一个加减运算电路， RF=240k?，使 uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3 解: (1) 画电路。 系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信号从同相端输入。 - R3 RF + + ui1 uo R2 R1 ui2 R4 ui3 (2) 求各电阻值。 - R3 RF + + ui1 uo R2 R1 ui2 R4 ui3 uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3 优点：元件少，成本低。 缺点：要求R1//R2//R5=R3//R4//R6。阻值的调整计算不方便。 单运放的加减运算电路 改进：采用双运放电路。 4、双运放的加减运算电路 - RF1 + + ui1 uo1 R1 ui2 R2 R3 - RF2 + + uo R4 ui3 R5 R6 7.2.3 微分运算电路与积分运算电路 u–= u+= 0 u i – + + uo R R2 i1 iF C 1、微分运算 t ui 0 t uo 0 例： ,求uo。 u i － + + uo R R2 i1 iF C 90° i1 iF t ui 0 t uo 0 输入方波，输出是三角波。 ui - + + R R2 C uo 2、积分运算 应用举例