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7.3、非线性处理电路 一、概述 二、限幅器 三、电压比较器 电子信息系统 隔离、滤波、放大 转换、比较、运算 电子信息系统的供电电源 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。 由运放组成的非线性电路有以下三种情况： 1. 电路中的运放处于非线性状态。 比如：运放开环应用 uo ui 运放电路中有正反馈，运放处于非线性状态。 + A uo ui 一、概述 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）。 ui0时： ui0时： uo ui 0 传输特性 + A uo 0 R1 RF1 RF2 D ui 3. 另一种情况，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）。 由于处于线性与非线性状态的运放的分析方法不同，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，或仅有正反馈，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。 t ui uo t UZ -UZ ui 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 DZ双向稳压管 二、限幅器 uo R1 RF DZ R + A 另一种形式的限幅器：双向稳压管接于负反馈回路上。 uo 当 时，在双向稳压管的作用下， 当 时，双向稳压管不通，运放工作在 线性状态。 R1 RF ui DZ + A uo ui 0 +UZ -UZ 传输特性 uo R1 RF ui UZ + A 三、电压比较器 1、单限电压比较器 2、滞回电压比较器 uo ui 0 +Uom -Uom UR 传输特性 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 UR：参考电压 ui ：被比较信号 uo ui UR + A 1、单限电压比较器 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 UR A uo ui 0 +UOM -UOM 3、过零比较器: (UR =0时) uo ui 0 +UOM -UOM uo ui + A uo ui + A t ui 例：利用电压比较器将正弦波变为方波。 uo t +Uom -Uom uo ui + A 集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入级，需加输入端限幅电路。 二极管限幅电路使净输入电压最大值为±UD 必要吗？ 带有输入、输出限幅的比较器电路 为适应负载对电压幅值的要求，还需在输出端加限幅电路。 UOH＝＋ UZ1＋ UD2 UOL＝－( UZ2 ＋ UD1) 不可缺少！ uo ui 0 +UZ -UZ 电压比较器的另一种形式 ——将双向稳压管接在负反馈回路上 ui uo ?UZ + A ui uo ?UZ R R′ - A UOH＝ － UOL＝ UZ 电路改进（2）： 电路改进（1）： 比较器的特点 1. 电路简单。 2. 当Ao不够大时， 输出边沿不陡。 3. 容易引入干扰。 t ui uo t 过零附近仍处于放大区 （1）下行迟滞比较器 分析 1. 因为有正反馈，所以输出饱和。 2. 当uo正饱和时(uo =+UOM) ： 3. 当uo负饱和时(uo =–UOM) ： 参考电压由 输出电压决定 特点：电路中使用正反馈， 运放处于非线性状态。 没加参考电压的下行迟滞比较器 uo U+ R R2 R1 ui + A 2、滞回电压比较器 分别称UH和UL上下门限电压。称(UH - UL)为回差。 当ui 增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom； 当ui 减小到UL时，输出由-Uom跳变到Uom 。 传输特性： uo ui 0 Uom -Uom UH UL 小于回差的干扰不会引起跳转。跳转时，正反馈加速跳转。 uo R R2 R1 ui + A t ui Uom -Uom t ui UH UL 例：下行迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。 uo R R2 R1 ui + A 加上参考电压后的下行迟滞比较器 加上参考电压后的上下限： UL UH uo UR R R2 R1 ui + A uo ui 0 Uom -Uom 下行迟滞比较器两种电路传输