第三章--集成运算放大器及其应用-电工学Ⅱ-教学课件.ppt

1、第三章第三章 集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用 第一节第一节 直接耦合放大器直接耦合放大器 第二节第二节 差动放大电路差动放大电路 第三节第三节 集成放大器简介集成放大器简介 第四节第四节 集成运放在信号运算电路中的应用集成运放在信号运算电路中的应用 第五节第五节 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 第六节第六节 集成运放在信号处理方面的应用集成运放在信号处理方面的应用 作业作业第一节第一节 直接耦合放大器直接耦合放大器 级与级之间不经电抗元件而直接连接的方式，级与级之间不经电抗元件而直接连接的方式，称为直接耦合。称为直接耦合。U UCCCC 零点漂移零点漂移-当输入信号为零时，

2、输出端当输入信号为零时，输出端电压偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下电压偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂动，这种现象叫零点漂移。漂动，这种现象叫零点漂移。产生原因产生原因-温度变化、电源电压的波动、温度变化、电源电压的波动、电路元件参数的变化等等。电路元件参数的变化等等。第一级产生的零漂对放大电路影响最大。第一级产生的零漂对放大电路影响最大。各级工作点相互影响各级工作点相互影响 适于放大直流或变化缓慢的信号适于放大直流或变化缓慢的信号 电压放大倍数为各级放大倍数之积电压放大倍数为各级放大倍数之积 零点漂移零点漂移第二节第二节 差动放大电路差动放大电路 基本差动放大电路基本差动放大电路

3、典型差动放大电路典型差动放大电路 具有恒流源的差动放大电路具有恒流源的差动放大电路 差动放大电路的输入输出方式差动放大电路的输入输出方式一、基本差动放大电路一、基本差动放大电路 电路由两电路由两个特性完全个特性完全相同的基本相同的基本放大电路组放大电路组成。成。1.抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理静态时，静态时，Ui1=Ui2=0，由于电路对称，由于电路对称II2C1C UU2CE1CE 0UUU2CE1CEO RCRCRB1RB1ui1ui2RB2RB2uiUCCuoV1 V2温度上升，引起两边电流变化温度上升，引起两边电流变化 II2C1C UU2CE1CE 0UUU2CE1CEO 由

4、于电路对称，零漂被抑制。由于电路对称，零漂被抑制。2.动态工作原理动态工作原理 差模信号极性相反，幅值相同的信号。差模信号极性相反，幅值相同的信号。u i1=u i2 共模信号极性相同，幅值相同的信号。共模信号极性相同，幅值相同的信号。u i1=u i2差模输入（信号）差模输入（信号）2uuui2i1 i II2C1C UU2CE1CE U2UUu1CE2CE1CE0 共模输入（干扰信号）共模输入（干扰信号）0uuu2i1 ii II2C1C UU2CE1CE 0UUu2CE1CEO 1i1CE1i1CEi1CEdu/U u2/U2u/U2A 0AC 差动放大电路对差模信号有放大作用，差动放大

5、电路对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用。对共模信号有抑制作用。共模、差模同时输入共模、差模同时输入2uuuididid21 uuu21icicic 2uuuidic1 i 2uuuidic2i uuu2i1iid )uu(21u2i1iic icciddOuAuAu 若电路完全对称，若电路完全对称，AC0，只有差模信号输，只有差模信号输出，若电路不完全对称，出，若电路不完全对称，AC0，既有差模信号，既有差模信号又有共模信号输出。又有共模信号输出。二、典型差动放大电路二、典型差动放大电路 加入射极公共加入射极公共电阻电阻RE（共模反（共模反馈电阻）可以克馈电阻）可以克服电路不完全对服电

6、路不完全对称引起的零漂称引起的零漂。负电源负电源EE的作的作用是补偿用是补偿RE上的上的电压降，从而保电压降，从而保证两管有合适的证两管有合适的静态工作点。静态工作点。RCRCRB1RB1RPREEEUCCui1ui2uiuoV1 V2ToIC1IC2IEUEUBE1UBE2IB1IB2IC1IC2 RE 能够抑制零漂、共模信号，对差模信号无影能够抑制零漂、共模信号，对差模信号无影响。且响。且RE越大，抑制作用越强。但越大，抑制作用越强。但EE也需增大。也需增大。RP 为调零电阻，用来调节平衡。一般取值不大。为调零电阻，用来调节平衡。一般取值不大。KCMR是衡量放大信号的能力的技术指标。是衡量

7、放大信号的能力的技术指标。Ad:差模放大倍数；差模放大倍数；AC:共模放大倍数共模放大倍数KCMR 越大，抑制共模信号越强。越大，抑制共模信号越强。AAKCdCMR 共模抑制比（共模抑制比（KCMR）三、具有恒流源的差动放大电路三、具有恒流源的差动放大电路RCRCRB1RB1RPUCCuoV1 V2UEERRR1R2RE3V3ui R1、R2提供提供 稳定的稳定的iB，晶体管工作在放，晶体管工作在放大区时大区时，iC近似恒定。近似恒定。rCE。ui1ui2V3、RE3、R1、R2组组成具有恒成具有恒流源特性流源特性的电路。的电路。电路采电路采用恒流源代用恒流源代替替RE，其等，其等效电阻大，效

8、电阻大，抑制共模信抑制共模信号、零漂能号、零漂能力强，又不力强，又不需要过大的需要过大的 负电源负电源UEE。UEEuiuO四、差动放大电路的输入输出方式四、差动放大电路的输入输出方式 双端输入、双端输出的差动电路双端输入、双端输出的差动电路 单端输入、双端输出的差动电路单端输入、双端输出的差动电路输入差模信输入差模信号近似均匀号近似均匀的分布在两的分布在两个管子上主个管子上主要技术指标要技术指标与双入双出与双入双出一致。一致。RB1单端输出只取单端输出只取自一个管子的自一个管子的集电极变量。集电极变量。依对称性：依对称性：双双端端输输出出ddA21A rORCuO 单端输入、单端输出的差动电

9、路单端输入、单端输出的差动电路RB1UCCRCRC 双端输入、单端输出的差动电路双端输入、单端输出的差动电路第三节第三节 集成放大器简介集成放大器简介 集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器的主要技术指标集成运算放大器的主要技术指标 集成运算放大器的理想化模型集成运算放大器的理想化模型 集成运算放大器的电压传输特性及其分集成运算放大器的电压传输特性及其分析特点析特点一、集成运算放大器的特点一、集成运算放大器的特点 集成电路：将整个电路中的元器件制作在集成电路：将整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成完整的能完成特定功能的一

10、块硅基片上，构成完整的能完成特定功能的电子电路。电子电路。运算放大器：具有高放大倍数、高输入电阻、运算放大器：具有高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大器。低输出电阻的直接耦合放大器。二、集成运算放大器的简单介绍二、集成运算放大器的简单介绍1.集成运放的组成集成运放的组成差动输差动输入级入级中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路输入输入输出输出抑制零漂，共抑制零漂，共模抑制比高模抑制比高低输出电阻，低输出电阻，多采用射随器多采用射随器放大作用的放大作用的主要单元主要单元提供各级提供各级静态电流静态电流2.集成运放的管脚图及符号集成运放的管脚图及符号F007管脚图管脚图F 741（F

11、 0 07）12348765符号符号A-反相输入端反相输入端B-同相输入端同相输入端F-输出端输出端 AV u+uuoABF 信号从反相输入端输入时，信号从反相输入端输入时，输出与输入相位相反。输出与输入相位相反。信号从同相输入端输入时，信号从同相输入端输入时，输出与输入相位相同。输出与输入相位相同。三、集成运算放大器的主要技术指标三、集成运算放大器的主要技术指标1.输入失调电压输入失调电压UiO当无输入信号时，为使输出的电压值为零，当无输入信号时，为使输出的电压值为零，在输入端加入的补偿电压。在输入端加入的补偿电压。其值越小越好其值越小越好 （0.55mV）2.输入失调电流输入失调电流IiO

12、输入电压为零时，流入放大器两个输入端输入电压为零时，流入放大器两个输入端的静态基极电流之差。的静态基极电流之差。IiOIB1IB2 其值越小越好其值越小越好 （1nA10nA）3.开环差模放大倍数开环差模放大倍数Auo运放在开环时的差模放大倍数运放在开环时的差模放大倍数 其值越高越好其值越高越好 （104107）5.最大输出电压最大输出电压Uopp 输出不失真的最大输出电压值输出不失真的最大输出电压值6.共模抑制比共模抑制比KCMR F741 通用型集成运放通用型集成运放 F324通用型单电源四运放通用型单电源四运放 AD547 低温漂精密运放低温漂精密运放 OP07低输入失调电压精密运放低输

13、入失调电压精密运放 AD744 高速运放高速运放常用集成运放芯片常用集成运放芯片四、集成运算放大器的理想化模型四、集成运算放大器的理想化模型 实际运放实际运放 u+uuoriroAOUiuiAO很高，很高，104ri很高，几十很高，几十几百几百KrO很低，几十很低，几十几百几百KCMR 很高很高 理想运放理想运放 u+uuoAOUiuiAOri=rO=0KCMR五、集成运算放大器的电压传输特性五、集成运算放大器的电压传输特性 及其分析特点及其分析特点 运算放大器的电压传输特性运算放大器的电压传输特性 集成运放的输出电压集成运放的输出电压uO与输入电压与输入电压ui (u+u)之间的关系之间的关

14、系uOf(ui)称为集成运放的电压传输特称为集成运放的电压传输特性。性。uOui+UOMUOMuOAO ui =AO(u+u)ui|UiM|，运放饱和，运放饱和，工作在非线性区工作在非线性区线性区线性区引入深度负反馈，引入深度负反馈，可以使运放工作可以使运放工作在线性区。在线性区。uoud反馈电路反馈电路开环系统：不加反馈网络时开环系统：不加反馈网络时的电路系统，此时的放大倍的电路系统，此时的放大倍数叫开环放大倍数。数叫开环放大倍数。uOui+UOMUOM理想运放的电压传输特性理想运放的电压传输特性ui 0，|uO|UOM即即u+u时，运放处于时，运放处于非线性区。非线性区。闭环系统：加上反馈

15、网络时闭环系统：加上反馈网络时的电路系统，此时的放大倍的电路系统，此时的放大倍数叫闭环放大倍数。数叫闭环放大倍数。运算放大器的分析特点运算放大器的分析特点1.线性区线性区 集成运放两个输入端集成运放两个输入端之间的电压通常非常接之间的电压通常非常接近于零，但不是短路，近于零，但不是短路，故简称为故简称为“虚短虚短”。虚短虚短 uOAO（uu）AOuuuoAO0uu 当当u0（接地）（接地）u u 0 称此时的反相输入端为称此时的反相输入端为“虚地点虚地点”。反之，。反之，也成立。也成立。u+uuoAOUiui 虚虚 断断 流入集成运放两个流入集成运放两个输入端的电流通常为零，输入端的电流通常为

16、零，但又不是断路故简称为但又不是断路故简称为“虚断虚断”。riII+02.非线性区非线性区 在非线性区，虚短概念不成立，但虚断在非线性区，虚短概念不成立，但虚断概念成立。概念成立。u+IuoAOUiuI+例：例：利用理想运放组成的二极管检测电路，利用理想运放组成的二极管检测电路，求出流过求出流过D的电流的电流 iD 及及D两端的电压两端的电压uD。uoui15V1.5K0.67VDiDiRii 0 uu0 iimA105.115R0-uiRD iiV67.0oD uu解：解：虚地点虚地点第四节第四节 集成运放在信号运算集成运放在信号运算电路中的应用电路中的应用 分析线性区理想运放的两个概念分析

17、线性区理想运放的两个概念 基本运算电路基本运算电路一、分析线性区理想运放的两个概念一、分析线性区理想运放的两个概念 虚短虚短uuII+0 虚断虚断 u+IuoAOUiuI+二、基本运算电路二、基本运算电路 比例电路比例电路 uouiifi1R1R2Rf1.反相比例电路反相比例电路 i+0（虚断）（虚断）u+0 u+u 0（虚地点）（虚地点）i1=u iR1 if=uuo=uoRf i i+0 i 1 i f即即 ui/R1=uo/Rf 1iouRRAffuu uo、ui 符合比例关系，负号表示输出输入电符合比例关系，负号表示输出输入电压变化方向相反。压变化方向相反。电路中引入深度负反馈，电路中

18、引入深度负反馈，闭环放大倍数闭环放大倍数Auf 与运放的与运放的Au无关，仅与无关，仅与R1、Rf 有关。有关。R2平衡电阻平衡电阻 同相端与地的等效电阻同相端与地的等效电阻。其作用是保持输入。其作用是保持输入级电路的对称性，以保持电路的静态平衡。级电路的对称性，以保持电路的静态平衡。R2R1/Rf 当当R1Rf 时，时，uoui，该电路称为，该电路称为反相器反相器。2.同相比例电路同相比例电路 uoifi1uiR2R1Rf i+0（虚断）（虚断）u+ui u+u ui（虚短）（虚短）i1=（0u i）R1 if=(uuo)Rf =(u iuo)Rf i i+0 i 1 i f1iouRR1A

19、ffuu RR1ioiuuuf 当当Rf有限值时，有限值时，R1 +uoui R2平衡电阻平衡电阻 R2R1/RfAuf=1 电路成为电路成为电压电压跟随器跟随器。uoui此电路输入电阻大，输出此电路输入电阻大，输出电阻小。电阻小。例：例：应用运放来测量电阻的电路如图，应用运放来测量电阻的电路如图，U10V，R1=1M，输出端接电压表，被测电阻为输出端接电压表，被测电阻为Rx，试，试找出找出Rx与电压表读数与电压表读数uo之间的关系。之间的关系。Rx R1 U V解解:此电路为反相比例电路此电路为反相比例电路1iouRRAxfuu O56i1u10ou1010ouuRRx例：例：理想化运放组成

20、的电路如图，理想化运放组成的电路如图，试推算输出试推算输出电压电压uo的表达式。的表达式。uouiR1R3R2R4u+解解:此电路为同相比例电路此电路为同相比例电路RR1120 uuuui434RRR uui43412o)RRR()RR1(RR112i0 uu判断这个等式判断这个等式 、啊，见鬼了啊，见鬼了!哈，哈，very good!例：例：图示电路为图示电路为T型反馈网络的反相比例电路，型反馈网络的反相比例电路，试推算输出输入之间的关系。试推算输出输入之间的关系。uouii2i1R1RR2R3R4i4i3MRRuiR0u1i222M iRRuRRRRui132i3123M3 )ii(RiR

21、uuu32422o4RM iRi)RR(34242 RuRRRRu)RR(1i3241i42 u+u 0（虚地点）（虚地点）i i+0 i 1 i2=u iR1解解:)RR/R1(RRRuu342142i0 此电路只在要求放此电路只在要求放大倍数较大、输入电阻大倍数较大、输入电阻较高和避免阻值过高时较高和避免阻值过高时才采用。才采用。加法运算电路加法运算电路uo ui2ifi2R2RPRf0iiiiiif321 0 uuRuii111 Ruii222 Ruii333 Ruiff0 RuRuRuRuiiif3322110 )(332211RuRuRuRuiiifo ui3i3R3ui1i1R1R

22、RRRf 321若若)(uuuu3i2i1io RRRRRfP/321 平平衡衡电电阻阻 在调节某一路信号的输入电阻的阻值时，在调节某一路信号的输入电阻的阻值时，不影响其它输入电压与输出电压的比例关系，不影响其它输入电压与输出电压的比例关系，调节方便。调节方便。求和电路也可从同相端输入，但同相求和求和电路也可从同相端输入，但同相求和电路的共模输入电压较高，且不如反相求和电电路的共模输入电压较高，且不如反相求和电路调节方便。路调节方便。减法运算电路（差动运算电路）减法运算电路（差动运算电路）uoui2ifi1R1R2Rfui1R3)(011接地接地uuii uRRRRRuifO232311)(1

23、(接接地地）uuii22(0 uRRuif1102 uRRuRRRRRuuuifif112323102010)(1(利用叠加原理利用叠加原理同相端输入同相端输入ui1反相端输入反相端输入当当 R1=R2=R3=Rf=R 时，时，uo=ui2ui1 (减法器）减法器）)-(RR ,RRRR i1i210123uuuff 时时当当R2/R3=R1/Rf 平平衡衡条条件件例：用运放组成的直流毫伏表电路如图所示，例：用运放组成的直流毫伏表电路如图所示，设表的内阻可忽略，试求设表的内阻可忽略，试求IO与与VS的关系。的关系。VOVSI2I1R1R1mAI0I解解:电路实为反相电路实为反相比例电路比例电路

24、RVO=VSI1=I2 (虚断）虚断）IO=II2=VO/RVS/R1I=VO/RI1=I2=VS/R1=VS(1/R+1/R1)例：例：已知已知RF4R1，求，求u0与与ui1、ui2的关系式。的关系式。A1+ui1 A2 uoui2R1R2RFuo解解:A1为跟随器；为跟随器；A2为差放。为差放。uo=ui1u)RR1(u2i1Fo uRRu)RR1(1i1F2i1F uo5 ui24 ui1uRRo1F 例：例：如图，求如图，求uo 与与 ui1、ui2的关系式。的关系式。A1+ui1 A2 uoui210Kuo10K30K10K6K解解:)1030630(uuu2i1io uuoo10

25、10 uuii2135 A1为反向加法器；为反向加法器；A2为反相比例电路。为反相比例电路。)35(21uuii 例：例：如图，求如图，求uo。A1 +A3 uo100Kuo150K80K20K A2 +12K50K100K12K11K30K60Kuo20.3V0.4V A1：反相比例：反相比例 A2：同相比例：同相比例 A3：差动输入：差动输入解：解：Vu2.1)3.0()2080(01 Vu6.04.0121212)30601(02 Vuuu2.1)(5010001020 积分电路积分电路 uouiiCi1RRPC（虚虚断断）1iiC Ruii 1 dtC1CCiu dtuRCui10 u

26、uCO uituOtUOMuo正比于正比于ui的积分的积分RRP 平平衡衡电电阻阻 延迟延迟 积分电路的应用积分电路的应用uitUuOtTU信号延迟时信号延迟时间间T后，电后，电压值达到压值达到U 方波转化为三角波方波转化为三角波 uituOt 微分电路微分电路 iR uiRRPCiCuo（虚虚断断）iiCR RuiOR RudtudCC0 dtudRCui 0dtudCiCC uo正比于正比于ui的微分的微分uituOtRRP 平平衡衡电电阻阻 ORuu 例：例：电路如图，已知运放电路如图，已知运放UOMAX=10V，输入，输入信号波形如图，信号波形如图，R1M，C0.05F，求输出求输出波

27、形。波形。（电容初始能量为零）（电容初始能量为零）uiRRPCuoui/vt/s11RC=11060.05106=0.05StRCtdtuRCuti20100 u0=UOMAX10=20 tt=0.5SuO/vt/s100.5解解:例：电路如图所示，已知例：电路如图所示，已知R1=R2=10K,C=0.1F,集集成运放成运放UOmax=18V,求：求：试导出试导出uo与与u1、u2关关系式；系式；已知已知u1、u2波形，试画出波形，试画出uo波形波形。u1R1RCuou2R2dtudCiCC dtiC1uuC0CRuRuiii221121C dt)RuRu(C1u2211O dt)uu(CR1

28、)dtuCR1dtuCR1(2112211 t=10ms 10031002110dt5.1101dt)uu(CR1u =15V t=20ms u0=10Vu1/vt/ms10.50.5t/ms10102020u2/vu0/vt/ms1510 201012例例:已知运放已知运放UOMAX=15V试求图中试求图中uo1、uo2、uo3及开关及开关S闭合闭合0.2s后后uo的值。的值。A1+2Vuo1 A2 uo20.5VR10K10K10K20K A3 uo3R20K Ruo1F10KS解解:Vu201 Vu5.15.0)10201(02 V1)5.12(2)(1020uuu010230 输出电压

29、超出输出电压超出UOMAX，uo=15V V20dtu10110101)2.0(u2.0003630 比例运放应用电路温度测量电路比例运放应用电路温度测量电路uo1 A1 R2R6 A2 uoR7MRPR5UCCR4R3R1温度温度传感器传感器uS+UCCiSiMiPT uS uO1 uO T0时，调节时，调节RP令令iM=0,即即 iS=iP 当温度变化时，当温度变化时，iP不变不变 iS iM C第五节第五节 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 反馈的基本概念反馈的基本概念 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响一、反馈的基本概念一、反馈的基本概念 正反馈：输入量正反馈：输入量

30、不变，输出量由于不变，输出量由于加反馈而变大。加反馈而变大。负反馈：输入量不负反馈：输入量不变，输出量由于加变，输出量由于加反馈而变小。反馈而变小。反馈：指将输出量的一部分或全部按一定方式反馈：指将输出量的一部分或全部按一定方式送回到输入回路来影响输入量的一种连接方式。送回到输入回路来影响输入量的一种连接方式。放大电路放大电路反馈电路反馈电路输出输出信号信号反馈反馈信号信号输入输入信号信号比较比较环节环节净输入净输入信号信号 负反馈的分类负反馈的分类电压负反馈电压负反馈-反馈信号取自输出电压反馈信号取自输出电压,反馈信反馈信号与输出电压成比例号与输出电压成比例;电流负反馈电流负反馈-反馈信号取

31、自输出电流反馈信号取自输出电流,反馈信反馈信号与输出电流成比例号与输出电流成比例;串联负反馈串联负反馈-反馈信号与输入信号以串联的形反馈信号与输入信号以串联的形式作用与输入端；式作用与输入端；并联负反馈并联负反馈-反馈信号与输入信号以并联的形反馈信号与输入信号以并联的形式作用与输入端。式作用与输入端。串联串联电流电流负反馈负反馈 电压电压并联并联二、负反馈对放大器性能的影响二、负反馈对放大器性能的影响 电压放大倍数被降低电压放大倍数被降低 电路加入负反馈，使净输入信号减小，等电路加入负反馈，使净输入信号减小，等于削弱了输入信号，使得放大倍数减小。于削弱了输入信号，使得放大倍数减小。增加放大倍数

32、的稳定增加放大倍数的稳定性性 电路加入负反馈，电路加入负反馈，放大倍数被降低的同时，放大倍数被降低的同时，也也使由于温度、负载、元器件等条件变化而引使由于温度、负载、元器件等条件变化而引起的放大倍数的变化大大减小，放大倍数起的放大倍数的变化大大减小，放大倍数的稳的稳定性定性得到提高。得到提高。扩展通频带扩展通频带|A|fBOBF 电路加入负反电路加入负反馈，馈，通频带由通频带由BO加宽到加宽到BF。减小非线性失真减小非线性失真 电路加入负反馈，使净输入信号减小，电路加入负反馈，使净输入信号减小，iC减小，改善了非线性失真。减小，改善了非线性失真。串联负反馈增加输入电阻，并联负反馈串联负反馈增加

33、输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。减小输入电阻。电压反馈能稳定输出电压，减小输出电阻；电压反馈能稳定输出电压，减小输出电阻；电流反馈能稳定输出电流，增加输出电阻。电流反馈能稳定输出电流，增加输出电阻。抑制干扰和噪声抑制干扰和噪声放大电路放大电路反馈电路反馈电路加入负反馈的电路，以降低放大加入负反馈的电路，以降低放大倍数为代价，换来了放大器诸多倍数为代价，换来了放大器诸多方面性能的改善。方面性能的改善。第六节第六节 集成运放在信号处理方集成运放在信号处理方面的应用面的应用 电压比较器电压比较器运放的非线性应用运放的非线性应用 非线性应用电路具有两种类型，非线性应用电路具有两种类型，一类是运放本身

34、工作在非线性状态，如开一类是运放本身工作在非线性状态，如开环或正反馈状态。环或正反馈状态。另一类是运放本身工作在线性状态，由外另一类是运放本身工作在线性状态，由外部电路中引入了非线性元件，使输出与输入不部电路中引入了非线性元件，使输出与输入不再是线性关系。再是线性关系。一、电压比较器一、电压比较器 过零比较器过零比较器 比较器是一种用来比较输入信号比较器是一种用来比较输入信号Ui和参考电和参考电压压UR的电路。的电路。uiRRPuouOui+UOMUOMu+u时，时，即即ui 0，uOUOMui 0 负饱和负饱和uO UOM uOui+UOMUOM若若ui为正弦波为正弦波 uituOtUOM+

35、UOMu0为方波为方波 关于关于UOM 饱和电压饱和电压UOM UCC 任意电平比较器任意电平比较器 限幅措施限幅措施 uiRRPuoUZui 0 负饱和负饱和uO(UZ+UD)uOui+UZUZui UR 负饱和负饱和uO UZ uOui+UZUZUR uiR1R2uoUZUR常用集成比较器常用集成比较器LM311电压比较器电压比较器12348765+V+GNDV 比较器的特点及分析方法比较器的特点及分析方法 比较器中运放处于开环或正反馈状态，输比较器中运放处于开环或正反馈状态，输入与输出之间成非线性关系，因此虚短等入与输出之间成非线性关系，因此虚短等深度负反馈概念不再适用，仅在判断临界深度

36、负反馈概念不再适用，仅在判断临界状态时才适用。状态时才适用。uT=UR临界电压，可称为门槛电平临界电压，可称为门槛电平 ui=UT时，时，u+=u，uo=0在在 ui UT 和和 ui UT 两种不同情况下，比两种不同情况下，比较器输出两个不同的电平（高、低），当较器输出两个不同的电平（高、低），当ui变化经过变化经过UR时，输出发生跃变。时，输出发生跃变。比较器的分析应从输出跳变时所对应的输入比较器的分析应从输出跳变时所对应的输入电压值（即阀值电压值）来分析输入输出之电压值（即阀值电压值）来分析输入输出之间的关系。间的关系。例：例：比较器电路如图，试画出电路传输特性曲比较器电路如图，试画出电

37、路传输特性曲线。稳压管正向导通电压线。稳压管正向导通电压0.7V。ui 3V 正饱和正饱和uO+4.7 uOui4.74.73 3VR1R2uo4Vui uiR1Ruo2VR例：例：电压比较器电路如图所示，已知运放电压比较器电路如图所示，已知运放UOM=15V,UZ=7V,稳压管正向电压忽略稳压管正向电压忽略 (1)画出电压传输特性画出电压传输特性uo=f(ui)曲线。曲线。(2)若在输入端加入如图所示正弦曲线，试画若在输入端加入如图所示正弦曲线，试画输出电压波形。输出电压波形。U+=(2/2R)R=1V ui=u1V uo=UZ=7V ui=u1V uo=+UZ=7V解：解：ui/vt4uO

38、ui+7711uot7+7例：例：电路如图所示，已知运放电路如图所示，已知运放UOM，画出电压，画出电压传输特性传输特性uo=f(ui)曲线。曲线。解：解：u 0 负饱和负饱和uO UOM 121RRRRUu u0，ui=UTR21TURRU uOui+UOMUOMUT uiR2RPuoR1UR221iRRRu 例：例：电路如图，稳压管电路如图，稳压管UZ6V，输入信号为，输入信号为ui=0.5sint，试画出，试画出uO1、uO2、uO3的波形图。的波形图。uO2 A2 A3 uO3uO1 A1 ui5K20K4K10K10K10K10K0.1F解：解：A1构成反相比例电路；构成反相比例电路；A2构成过零比较器；构成过零比较器；A3 构成积分电路。构成积分电路。iiuuu452001 dtu10dtu101.010101uO23O2633o ui/vt0.5uO1/vt2uO2/vt66uO3/vt