模拟电路-第七章-集成运放应用(2-7)-课件.ppt

1、R1R2R3R4R5R6R7R8RL +Us -+C1C2T1T2T3+Uo-UCC 基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXoXfXiXiAf+-反馈放大器反馈放大器 Af第五章第五章 集成运算放大器的应用电路集成运算放大器的应用电路 集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用 基本运算电路基本运算电路 典型应用电路典型应用电路 集成运算放大器非线性应用集成运算放大器非线性应用 电压比较器电压比较器 张弛振荡器张弛振荡器1/175.1 集成运放的符号、模型和电压传输特性集成运放的符号、模型和电压传输特性

2、5.1.1 集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号一、基本符号一、基本符号二、实际应用符号二、实际应用符号2/17uoui+-uidui-+-uoui+uidui-+-uoui+uidui-+UCC-UEE或或(公共地公共地)+-uo1ui+uidui-+UCC-UEEuo25.1 集成运放的符号、模型和电压传输特性集成运放的符号、模型和电压传输特性5.1.2 集成运算放大器的电路模型集成运算放大器的电路模型一、实际模型一、实际模型Auo有限有限 Ro非零非零 Ri有限有限Ii+=Ii-非零非零二、理想模型二、理想模型Auo Ro0 RiIi+=Ii-03/17uoui+uid-ui-ui1

3、 ui2Ri+-Auo(ui+-ui-)Ro+-Ii+Ii-+-uoui+uid-ui-ui1 ui2+-Auo(ui+-ui-)5.1 集成运放的符号、模型和电压传输特性集成运放的符号、模型和电压传输特性5.1.3 集成运算放大器的电压传输特性集成运算放大器的电压传输特性一、实际传输特性一、实际传输特性Uom最大输出幅值最大输出幅值(UCC)Auo有限：线性区特性斜率；有限：线性区特性斜率；很大很大线性区很窄线性区很窄(V)；例如：例如：F007的开环增益的开环增益Auo=100dB，Uom=10V，则线性区输入范围，则线性区输入范围 2(uid)max=2(ui+-ui-)max =2Uo

4、max/Auo=200V若若Auo=140dB(如如OP-177)，则，则 2(uid)max=2Uomax/Auo=2V4/17+-uoui+uidui-+UCC-UCC+Uom-Uom线性区线性区Ouiduo限幅区限幅区限幅区限幅区同相传输特性同相传输特性Auo(ui+-ui-)5.1 集成运放的符号、模型和电压传输特性集成运放的符号、模型和电压传输特性二、电路分析条件二、电路分析条件1、线性应用、线性应用 引入深度负反馈引入深度负反馈，由电路自动，由电路自动限制限制uid在线性区内。电路条件：在线性区内。电路条件：虚短：虚短：uid=0，或，或ui+=ui-虚断：虚断：Ii+=Ii-=0

5、2、非线性应用、非线性应用 无负反馈，一般无负反馈，一般开环或正反馈开环或正反馈，电路主要工作在限幅区。无虚短、电路主要工作在限幅区。无虚短、虚断条件。虚断条件。Ii+=Ii-05/17+-uoui-uidui+UCC-UCC+Uom-UomOuiduo线性区线性区Auo(ui-ui+)Ii+Ii-反相传输特性反相传输特性限幅区限幅区限幅区限幅区5.2.1 并联电压负反馈电路并联电压负反馈电路一、基本电路一、基本电路虚短：虚短：U-=U+=0，则，则虚断：虚断：Iid=0，则，则 Ii=If所以所以二、电压传输特性二、电压传输特性 闭环增益减小，闭环增益减小，线性输入动态范围扩展；线性输入动态

6、范围扩展；不失真输出动态范围不变。不失真输出动态范围不变。5.2 集成运放构成的基本负反馈放大电路集成运放构成的基本负反馈放大电路6/17IiIidIf1iiRUI fofRUIi1foURRU1fufRRAuo+Uom-UomOuidAuoAuf 反相比例放大器反相比例放大器uiRf+-R1 Uo UiRp=R1/Rf直流平衡电阻直流平衡电阻5.2 集成运放构成的基本负反馈放大电路集成运放构成的基本负反馈放大电路5.2.2 串联电压负反馈电路串联电压负反馈电路一、基本电路一、基本电路虚短：虚短：U-=U+=Ui，虚断：虚断：Iid=0，则，则 所以所以二、电压传输特性二、电压传输特性 闭环增

7、益减小，闭环增益减小，线性输入动态范围扩展；线性输入动态范围扩展；不失真输出动态范围不变。不失真输出动态范围不变。7/17+-RfR1Iid Uo Ui1fuf1RRAi1fo1URRU 同相比例放大器同相比例放大器of11iURRRUU+Uom-UomOuiduoAuoAufui5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路5.3.1 比例运算放大器比例运算放大器一、同相比例运算放大器一、同相比例运算放大器1、功能：、功能：2、性能、性能电压放大倍数：电压放大倍数：输入电阻：极高，理想输入电阻：极高，理想 输出电阻：极小，理想输出电阻：极小，理想08/17+-RfR1 Uo U

8、i1fuf1RRAi1fo1URRU+-Uo Ui1电压跟随器电压跟随器5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路例：运放的开环增益例：运放的开环增益Auo=100dB，输入电阻输入电阻Rid=1MHz，输出电阻，输出电阻Ro=100。Rf=99R1，则，则电压放大倍数：电压放大倍数：反馈深度反馈深度输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：电压跟随器：电压跟随器：9/17+-RfR1 Uo Ui+-Uo Ui电压跟随器电压跟随器uuouuouuuououf111FAFAFFAAA9.99)999.0(10010011uuoFA1.0)1/(uuooofFARR001.0)1/

9、(uuooofFARRM10001iduuoifRFARM1015iduuoifRFAR5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路二、反相比例运算放大器二、反相比例运算放大器1、功能：、功能：2、性能、性能电压放大倍数：电压放大倍数：输入电阻：输入电阻：RifR1 密勒阻抗：密勒阻抗：Z1=Rf/(1+Auo)则则 Rif=Z1/RiZ1故故 Rif=R1+Rif=R1+Z1/RiR1输出电阻：输出电阻：Rof 010/171fufRRAi1foURRU Rif Rif+-Z1R1 Uo Ui+-RfR1 Uo Ui+-R1 Ui例例 5.3.3 如图所示电路，试问：如图所示

10、电路，试问：1、运放、运放A1、A2各是什么功能？各是什么功能？2、求输出电压、求输出电压Uo与输入电压与输入电压Ui的关系式。的关系式。解：解：1、A1构成反相比例放大器，电路等效为构成反相比例放大器，电路等效为(a);A2构成同相比例放大器，电路等效为构成同相比例放大器，电路等效为(b);2、11/17R3R1+-R7 Uo Ui+-R2R4R5R6RLA1A2Uo1R1 Ui+-A1Uo1R3(a)+-A2UoR7(b)Uo1R5/R6i13o1URRUo1657o/1URRRUi65713/1URRRRR5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路例例 5.3.4 图示

11、运放组成的反相比例放大图示运放组成的反相比例放大器，求输入信号分别为器，求输入信号分别为ui1=1sint(V)和和ui2=2sint(V)时的输出波形图。时的输出波形图。解：解：1、2、12/17iii12o8k2k16uuuRRui1o18uu)V(sin16ttsin18i2o28uu)V(sin8ttsin28t ui/VO ui1 ui2uo2tO uo/Vuo1 8 12-8-12R1 ui+-AuoR212V-12V2k16k5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路 12 16V5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路5.3.2 相加器电路

12、相加器电路一、反相相加器一、反相相加器虚短：虚短：虚断：虚断：所以所以若若R1=R2=Rn，则：，则：13/17Rn uin.Rf ui1+-AuoR2R1 ui2 i1 i2 if1i11Rui 1i22Rui fofRui21fiii2i21i1foRuRuRui22fi11fouRRuRRuini2i11fo.uuuRRu各信号源之间相互独立各信号源之间相互独立innfi22fi11fo.uRRuRRuRRu0UU5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路一、同相相加器一、同相相加器虚短：虚短：虚断：虚断：所以所以若若R1=R2，则：，则：14/17R ui1+-Auo

13、RfR2R1 ui2R3i231231i132132/uRRRRRuRRRRRUUUofuRRRUi231231i132132fo/1uRRRRRuRRRRRRRu信号源之间信号源之间相互影响相互影响i2i131131fo/1uuRRRRRRRu5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路5.3.3 相减器电路相减器电路虚短：虚短：虚断：虚断：所以所以若若R3/R1=R4/R2，则：，则：通常取通常取R1=R2=R3=R4，则：，则：15/17+-Auo2R4R2R1 ui2R3 ui1+-AuoR4R2R1 ui2R3i1313uRRRUUUo422i2424uRRRuRRR

14、Ui2424i131313o1uRRRuRRRRRui2i124ouuRRui2i1ouuu ui1+-Auo1R4R2R1R3差分放大器差分放大器5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路例例 5.3.6 称重放大器如图所示，压力传感器中的惠更斯电桥由压敏电阻称重放大器如图所示，压力传感器中的惠更斯电桥由压敏电阻Rx和三个等值电阻和三个等值电阻R组成，压力组成，压力(重量重量)为零时，为零时，Rx=R，uA=uB，则相减器，则相减器输出输出uo=0。当重量不为零时，。当重量不为零时，RxR，uAuB，相减器输出，相减器输出uo随随Rx变化。变化。试求，二者变化关系？试求，二

15、者变化关系？16/17 A+-AuoR2R1R1 BR2 ErRRRRx激激励励源源压力传感器压力传感器相减器相减器ErRRx BRR AEr ARAu BBuxRRRRxx/2/RR 2/rAEu rBERRRuxx5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路 通常须保证通常须保证 R1R，R1Rx，则，则可见，当可见，当Rx=R时，时，uo=0，RxR时，时，uo随随Rx变化。变化。17/17 A+-AuoR2R1R1 BR2相减器相减器RAuBuxRRRRxx/2/RR 2/rAEu rBERRRuxxB12A12212o1uRRRuRRRRRRRuxxr12r12BA1

16、2o221ERRRRRRRRRERRuuRRuxxxx作业：作业：5-1 5-3 5-4 5-95.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路5.3.4 积分器电路积分器电路虚短：虚短：虚断：虚断：i=iC1、时域分析、时域分析所以所以2、频域分析、频域分析幅频特性：幅频特性：1/160UU+-AuoCR ui i iCRtuti)()(iRtuttuC)(d)(diottuRCtutd)(1)(0iottuCttuCtid)(dd)(d)(oCCRUI)j()j(iCUIj/1)j()j(oC)j(j1)j(ioURCURCUUAj1)j()j()j(ioufRCA1)j(uf

17、90)j(相频特性：相频特性：uC(t)+-5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路 2/16+-AuoCR ui i iCO|Auf(j)|RC1-20dB/decadeO)j(-90+-AuoCR ui2RC ui1tuuRCtutd1)(0i2i1o差动积分器差动积分器5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路例例5.3.7 图示电路，图示电路，当当t=0t1(1s)、t1(1s)t2(3s)和和tt2(3s)时，开关时，开关S分别接分别接a点、点、b点和点和c点。点。已知初始电压已知初始电压uC(0)=0V，试画出输，试画出输出电压出电压uo(t)

18、的波形图。的波形图。解：解：1、S接接a点，点，ui=0，uo=0；2、S接接b点，点，ui=E1=2V，3、S接接c点，点，ui=E2=-3V，3/16+-AuoCR ui+15V-15VSabcE1E22V3Vt/s15Ou(t)/V123456789V4F10100k2sV2-410F100k 2121112od1)(tttttRCEtERCtu)(d1)(2o2xox2tutERCtutt15VV4V32xttRCtx9.33suo ui5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路5.3.4 微分器电路微分器电路虚短：虚短：虚断：虚断：i=iC1、时域分析、时域分析所以

19、所以2、频域分析、频域分析幅频特性：幅频特性：4/160UU i+-AuoCR ui iCRtuti)()(oRtuttuC)(d)(doittuCttuCtid)(dd)(d)(iCCRUI)j()j(oCUIj/1)j()j(iC90)j(ttuRCtud)(d)(io)j(j)j(ioRCUURCUUAj)j()j()j(ioufRCA)j(uf相频特性：相频特性：uC(t)+-5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路 5/16O|Auf(j)|RC1+20dB/decadeO)j(+90积分器和微分器用于波形变换积分器和微分器用于波形变换ui(t)OtOuo(t)t

20、Ouo(t)t积分器积分器微分器微分器5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路 积分器和微分器的比较：积分器和微分器的比较：1、微分器具有高通频率特性，高频增益大，对输入信号要、微分器具有高通频率特性，高频增益大，对输入信号要求较高，例如，对高频干扰信号敏感；输入含有较大的跳求较高，例如，对高频干扰信号敏感；输入含有较大的跳变时，易导致运放饱和等。故微分器的应用受到很多限制。变时，易导致运放饱和等。故微分器的应用受到很多限制。2、积分器具有低通特性，高频增益小，对高频干扰信号具、积分器具有低通特性，高频增益小，对高频干扰信号具有抑制作用等，应用较广。并且可代替微分运算。有抑

21、制作用等，应用较广。并且可代替微分运算。例如，解微分方程例如，解微分方程转换成积分转换成积分得到得到6/16)()(2d)(d10d)(diooo2tututtuttuttuttututtud)(2d)(d10)(d)(dooiottuttuttutud)(10d)(2d)()(ooio5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路 7/16)()(2d)(d10d)(diooo2tututtuttuttuttuttutud)(10d)(2d)()(ooiottuttututud)(10d)(2)()(ooio相加相加 器器积分积分 器器积分积分 器器积分积分 器器-10-2相加

22、相加 器器ui(t)uo(t)5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路例例5.3.11 图示为图示为比例比例(P)-积分积分(I)-微分微分(D)电路，电路，用于自动控制系统中的用于自动控制系统中的PID调节校正电路。调节校正电路。试写出输出电压试写出输出电压uo与输入电压与输入电压ui的关系。的关系。解：解：8/16+-AuoR1 uiC1C2R2Z1Z2111j1|CRZ222j1CRZ112212ioufj1|j1)j()j()j(CRCRZZUUA1221212211jj1CRCRCRCRCRProportionIntegralDifferential调节器调节器u

23、oui设定值设定值+-实时值实时值伺服器伺服器5.3 集成运放构成的基本运算电路集成运放构成的基本运算电路5.3.5 对数与反对数运算电路对数与反对数运算电路虚短：虚短：虚断：虚断：i=iC一、对数运算一、对数运算二、反对数运算二、反对数运算9/160UURuisToTBETBESSSEC1UuUuUueIeIeIiiRIuUIiUuSsTSCTolnln i+-AuoTR us iCTsSoUueRIu us0 us0+-AuoTR us i iC -uBE+5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路5.4.1 电压电压-电流变换电流变换(V/I)和电流和电流-电压

24、变换电压变换(I/V)一、电压一、电压-电流变换电流变换(V/I)将电压源信号变换为电流源信号，将电压源信号变换为电流源信号，以满足要求电流源驱动的负载要求。以满足要求电流源驱动的负载要求。1、负载浮动、负载浮动(不接地不接地)的的(V/I)例例7.3.8 图示精密直流电压测量电路，图示精密直流电压测量电路，若若R1=100k，微安表头最大量程电流，微安表头最大量程电流为为100A，则最大测量电压为，则最大测量电压为10/16+-A2uoRLuiRILRuRUIiLIMui+-A2RmR1A10V100kA1001MmaximaxRIuRif5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的

25、其它线性应用电路2、负载接地的、负载接地的(V/I)虚断：虚断：整理为整理为虚短：虚短：所以所以11/16+-AuoR4R2R1 uiR3ZLILi2i322RiU 2L3o2L3)(RIRUuRIio411i414uRRRuRRRUUUL3232o322IRRRRuRRRU 取取R1R3=R2R4，可消去，可消去uo项，故得到项，故得到L3232o322o411i414IRRRRuRRRuRRRuRRR2iLRuI5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路二、电流二、电流-电压变换电压变换(I/V)将电流源信号变换为电压源信号，以满足要求电压源驱动将电流源信号变换为

26、电压源信号，以满足要求电压源驱动的负载要求。的负载要求。12/16uo i IS+-ADR ErR1M1M光照光照RIiRuSo+-AuoTR1M光照光照+UCC5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路5.4.2 移相器和模拟电感器移相器和模拟电感器一、移相器一、移相器-全通滤波器全通滤波器 幅频特性平坦，相位特性随频幅频特性平坦，相位特性随频率变化，多用作相位校正或相位率变化，多用作相位校正或相位均衡电路。均衡电路。整理得整理得故故13/16+-AuoRR uiR1CoiuRRRuRRRUi1i1j11j/1j/1uCRuCRCUCRCRuuA11ioufj1j1

27、)j(1|)j(|ufA)arctan(2)j(1CRO)j(CR11-90O|)j(|ufA1-1805.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路二、模拟电感器二、模拟电感器 利用运放和利用运放和RC电路，产生电路，产生等效的模拟电感。等效的模拟电感。整理得整理得故模拟电感故模拟电感14/16Ii ui+-AR1CR2i2121i212Aj1|j1|j1|uCRRRRuCRRCRu1iiARIuu uAa2121iiijj)(LRCRRRRIuZCRRL21a5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路“频变负阻频变负阻”电路电路 15/16I

28、i Ui+-A2Z1A1Z5+-Ui Uo2 Uo1 UiZ2Z3Z45iZ5ZUI5iZ5Z4ZUII4Z4io1ZIUU534i3o1iZ3ZZZUZUUI2534ii2Z3i2Z2io2ZZZZUUZIUZIUU53142i1o2iZ1ZZZZZUZUUI42531Z1iiiiZZZZZIUIUZ45ii4Z5iZZUUZIUZi5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路“频变负阻频变负阻”电路电路 16/1642531iZZZZZZ Zi电感电感 电感电感 电感电感 电感电感 电感电感 负阻负阻 负阻负阻 负阻负阻 负阻负阻Z1RRCRRRCCRZ3RRRCR

29、RCRCZ5RRRRCRRCCZ2 CRCCCCRRRZ4RCCCCCRRR2531442531ijj/1RRRRCCRRRRZ531422iRRRCCZ作业：作业：5-11，5-12，5-13，5-175.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路5.4.3 常用有源常用有源RC滤波器滤波器一、一阶有源一、一阶有源RC低通滤波器低通滤波器1、反相输入电路、反相输入电路 中频增益：中频增益：上限频率：上限频率：1/19+-AuoCR1 uiR2)j()j()j(ioufUUACRRRRCR21212j11j1|HIfj1A12IfRRACR2H1f|Auf(jf)|/dB

30、fOO)j(f|AIf|-45-90fH-20dB/Decade5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路2、同相输入电路、同相输入电路 中频增益：中频增益：上限频率：上限频率：2/19)j()j()j(ioufUUAHIfj1A12If1RRARC1H+-AuoCR1uiR2RRCRRj11112f|Auf(jf)|/dBfOO)j(f|AIf|-45-90fH-20dB/Decade5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路二、二阶有源二、二阶有源RC滤波器滤波器1、有限增益二阶有源滤波器、有限增益二阶有源滤波器 运放运放A与与Rf1、R

31、f2组成同相放大器，组成同相放大器，放大倍数表示为放大倍数表示为 K=1+Rf2/Rf1电路中电路中联立求解得：联立求解得：Y1Y4取不同的阻容元件，可构成不同的滤波器，例如，取不同的阻容元件，可构成不同的滤波器，例如，低通滤波器低通滤波器LPF、高通滤波器、高通滤波器HPF、带通滤波器、带通滤波器BPF。3/19+-AuoRf1uiRf2Y1Y2Y3Y4uCuB0)()()(3BC2oC1iCYuuYuuYuu0)(4B3BCYuYuuBoKuu 321321431iouf)1()()()()(YKYYYYYYYKYsUsUsA正反馈补偿正反馈补偿fff|A(jf)|A(jf)|A(jf)|

32、通带通带通带通带阻带阻带阻带阻带过过渡渡带带5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路 例：二阶低通滤波器例：二阶低通滤波器令令Y1=Y3=1/R，Y2=Y4=sC则则低频增益：低频增益：自然频率：自然频率：品质因数：品质因数：4/19uo+-ARf1uiRf2RCRC+-AuoRf1uiRf2RCRC+-AuoRf1uiRf2R1RC4R2C3200220If22222uf131)(sQsACRsRCKsCRKsARC10f1f2If1RRKAKQ31高通高通低通低通带通带通K35.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路 一般表示传递函数：

33、一般表示传递函数：或归一化：或归一化：阻尼系数：阻尼系数：贝塞尔：贝塞尔：Q=0.578切比雪夫：切比雪夫：Q=0.943巴特沃斯：巴特沃斯：Q=0.707 fHB=f05/19200220io)0()()()(sQsHsUsUsHQ2/1121111)0()()(0200201sssQsHsHsH|H1(jf)|/dBf/f0-40Q=0.707-30-20-1001020010Q=0.943Q=0.578Q=0.5Q=5Q=10-40dB/10倍频程倍频程5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路2、无限增益多重反馈有源滤波器、无限增益多重反馈有源滤波器 运放运放

34、A构成反相放大器，输出构成反相放大器，输出通过通过Y4、Y5反馈回输入端。反馈回输入端。同前同前电路分析可得电路分析可得同理，同理，Y1Y5取不同的阻容元件，取不同的阻容元件，也可构成低通滤波器也可构成低通滤波器LPF、高通、高通滤波器滤波器HPF、带通滤波器、带通滤波器BPF。例如右图所示，构成带通滤波器。例如右图所示，构成带通滤波器。6/19uCuB+-AuouiY1Y4Y3RPY2Y5434321531iouf)()()()(YYYYYYYYYsUsUsA+-AuouiR1C4C3RPR2R55.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路传递函数为传递函数为取取C3

35、=C4=C中心频率：中心频率：中心频率增益：中心频率增益：-3dB带宽：带宽：通过通过R2调整中心频率不影响增益和带宽。调整中心频率不影响增益和带宽。7/19+-AuouiR1C4C3RPR2R5200200uf252121521uf)(21)(sQssQACRRRRRsCRssCRsA21501111RRRC5211RRC150uf2)(RRACRQBW502(取取R20时，运放输出时，运放输出uo10，则二极管则二极管D2导通、导通、D1截止，电截止，电路可等效为图路可等效为图(a)，故输出为，故输出为 当当ui0，则二极管则二极管D1导通、导通、D2截止，电截止，电路可等效为图路可等效为

36、图(b)，由于，由于U-端为端为虚地，故输出为虚地，故输出为uo=0。13/19uo+-AR2R1 uiD1D2uo1i12ouRRu+-AuoR2R1 uiD1D2uo1(a)+-AuoR2R1 uiD1D2uo1(b)-R2/R1uiOtuouiO5.4 集成运放构成的其它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路精密半波整流器用于交流电压测量精密半波整流器用于交流电压测量 14/19+-A1R2R1 uiD1D2uo1+-A2uoCR3R4uoOtuiOtim12o1URRutnnntn0220cos1cos1sin21Uom1im1234OURRRRU0HUim5.4 集成运放构成的其

37、它线性应用电路集成运放构成的其它线性应用电路2、精密全波整流器、精密全波整流器 用精密半波整流器结合相加器用精密半波整流器结合相加器可构成精密全波整流器。可构成精密全波整流器。uo=-(ui+2uo1)当当ui0时，时，uo1=-ui，uo=-(ui-2ui)=ui；当当uiur时，输出时，输出uo=UoL；uiUr时，时，uo2=UoH=12V；当；当uo1Ur时，时，uo2=UoL=-12V。(4)传输特性传输特性8/16u1+uiOt1V-1VOt-2V3V2VOt-4V4Vuo1UrOt-12V12Vuo2Ouo1ui12V-12V-6V6VOuo2uo112V-12V-2VUr第一级

38、第一级同相比例放大器同相比例放大器第二级第二级简单比较器简单比较器-2V7.5 集成运放构成的非线性应用电路集成运放构成的非线性应用电路二、迟滞电压比较器二、迟滞电压比较器 迟滞电压比较器工作在正反馈迟滞电压比较器工作在正反馈闭环模式，又称正反馈比较器，闭环模式，又称正反馈比较器，也称为双稳态触发器、施密特触也称为双稳态触发器、施密特触发器发器(Schmitt Trigger)。简单比较器的弱点：简单比较器的弱点：(1)开环工作转换速率慢；开环工作转换速率慢；例如，例如，F007的开环上限频率的开环上限频率fH=10Hz，则上升时间，则上升时间tr=0.35/fH=35mS。(2)抗干扰能力弱

39、，易误翻转。抗干扰能力弱，易误翻转。9/16+-uouiur=0+UCC-UEEuiOtuoOtUoHUoLur=0A7.5 集成运放构成的非线性应用电路集成运放构成的非线性应用电路 迟滞比较器克服了简单比较器迟滞比较器克服了简单比较器的弱点。的弱点。引入正反馈使输出不断引入正反馈使输出不断增强，加速状态的转换增强，加速状态的转换；两个动两个动态的参考电压避免产生误翻转态的参考电压避免产生误翻转。1、反相输入迟滞电压比较器、反相输入迟滞电压比较器 R1、R2引入串联电压正反馈。引入串联电压正反馈。反馈系数：反馈系数：两个参考电压值：两个参考电压值：输入电压输入电压ui对应的临界状态电压对应的临

40、界状态电压(U-=U+):上门限电压：上门限电压：10/16211ofuRRRuuFo211fruRRRuUoH211r1URRRUoL211r2URRRU参考电压：参考电压：oH211r1THURRRUUoL211r2TLURRRUU下门限电压：下门限电压：+-uoui+uf-+UCC-UEER1R2UrA7.5 集成运放构成的非线性应用电路集成运放构成的非线性应用电路传输特性：传输特性：假设假设UoH=UCC，UoL=-UEE，且且|UoH|=|UoL|。确定门限电压。确定门限电压。当当uiUTLUTHUTL时，输出状态时，输出状态转换，转换，uo=UoL；uo的转换使门限的转换使门限转换

41、为转换为只有当只有当uiUTL时，输出状态转换，时，输出状态转换，uo=UoH；11/16+-uoui+uf-+UCC-UEER1R2UruiuoOUTHUTLoH211THURRRUUoL211TLURRRUUUoHUoL迟滞窗口迟滞窗口A7.5 集成运放构成的非线性应用电路集成运放构成的非线性应用电路信号波形：信号波形：12/16+-uoui+uf-+UCC-UEER1R2UruiuoOUTHUTLUoHUoL迟滞窗口迟滞窗口uoOtuiOtUoHUoLUTHUTLU+A7.5 集成运放构成的非线性应用电路集成运放构成的非线性应用电路2、同相输入迟滞电压比较器、同相输入迟滞电压比较器 R1

42、、R2引入并联电压正反馈。引入并联电压正反馈。反馈到同相端电压反馈到同相端电压由比较器临界转换条件由比较器临界转换条件U+=U-=0，可得输入电压，可得输入电压ui对应的临界状态电压对应的临界状态电压:根据输出高低电平确定两个参考电压：根据输出高低电平确定两个参考电压：上门限电压：上门限电压：13/16+-uoui+UCC-UEER1R2AoH21r2TLURRUUoL21r1THURRUU下门限电压：下门限电压：o211i212uRRRuRRRUo21iTuRRu传输特性：传输特性：uiuoOUTHUTLUoHUoL7.5 集成运放构成的非线性应用电路集成运放构成的非线性应用电路例例7.5.

43、2 电路及输入信号波形电路及输入信号波形ui分别分别如图所示，试画出如图所示，试画出uo1和和uo2波形图。波形图。解：解：(1)判断电路结构判断电路结构 A1构成反相比例放大器，构成反相比例放大器，A2构成反构成反相迟滞比较器。相迟滞比较器。ui经反相比例放大后，经反相比例放大后，uo1与与Ur电压比较，产生输出。电压比较，产生输出。(2)uo1波形波形 如图所示，如图所示，ui=1.6sin t(V)，故，故(3)uo2波形波形 U+=uo/2上门限电压：上门限电压：UTH=6V下门线电压：下门线电压：UTL=-6V14/16+-A1uiR1R2+-A2uo2R3uo112V12V-12V

44、-12V1k5k3kuiOt-1.6V1.6V)V(sin85io1tuu10k10kuo1Ot-8V8V6V-6VUr7.5 集成运放构成的非线性应用电路集成运放构成的非线性应用电路传输特性：传输特性：14/16uo1uiOt-1.6V1.6VOt-8V8V6V-6Vuiuo112V-12V-2.4V2.4VAuf1=-5OUTHUTLUoH=12Vuo1uo2UoL=-12V6V-6VOt12V-12Vuo27.5 集成运放构成的非线性应用电路集成运放构成的非线性应用电路7.5.2 弛张振荡器弛张振荡器 弛张振荡器即为方波振荡器，弛张振荡器即为方波振荡器，两个输出电平的变化类比两个输出电平的变化类比“弛张弛张”，亦称多谐振荡器，由正反馈产生。亦称多谐振荡器，由正反馈产生。一、单运放弛张振荡器一、单运放弛张振荡器15/16+-uoui+uf-+UCC-UEER2R1UrARCOtUoLUoHUTHUTL7.5 集成运放构成的非线性应用电路集成运放构成的非线性应用电路二、双运放弛张振荡器二、双运放弛张振荡器16/16+-uo1+UCC-UEEA1R2OtUoLUoHUTHUTL+-uo2uo2+UCC-UEERWA2RCR1uo1作业：作业：5-20 5-21 7-20 7-21