运放的非线性应用电路-比较器.ppt

运放的非线性应用电路 比较器,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。常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器和具有滞回特性的施密特触发器。这些比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。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。,1 简单电压比较器,特点：运放处于开环状态。,当ui UR时,uo=+Uom当ui UR时,uo=-Uom,一、若ui从同相端输入,UR,当ui UR时,uo=-Uom,二、若ui从反相端输入,三、过零比较器:(UR=0时),例：利用电压比较器将正弦波变为方波。,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),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,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；,当ui 减小到UL时，输出由-Uom跳变到Uom。,传输特性：,例：下行迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。,2.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：,例：R1=10k，R2=20k，UOM=12V，UR=9V当输入 ui 为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。,门限电压：,根据传输特性画输出波形图,3、上行迟滞比较器,没加参考电压的上行迟滞比较器,加上参考电压后的上行迟滞比较器,UR,3 窗口比较器,电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成,设R1=R2，则：,当vIVH时，vO1为高电平，D3导通；vO2为低电平,D4截止，vO=vO1。,当vI VL时，vO2为高电平，D4导通；vO1为低电平，D3截止，vO=vO2,当VH vI VL时，vO1为低电平，vO2为低电平，D3、D4截止，vO为 为低电平。,一、电路结构,上下门限电压：,下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的反相输入端。,4 方波发生器,二、工作原理,1.设 uo=+UOM,此时，输出给C 充电,则：u+=UH,uo 立即由UOM 变成UOM,Uc上升到UH时，uo下翻。,此时，C 经输出端放电。,2.当uo=-UOM 时，,u+=UL,uc降到UL时，uo上翻。,当uo 重新回到UOM 以后，电路又进入另一个周期性的变化。,0,输出波形：,实际运放,由于工艺问题，实际运放达不到理想运放的性能。以下方面是运放的重要指标，据此选择运放。,1，失调电压及其漂移,由于实际运放内部电路元件不完全对称，输入端短路时输出电压不为零。折合为输入端的等效电压，UooUoo随温度变化，称为失调电压的漂移。,2，偏置和失调电流,由于实际运放内部电路元件不完全对称，两个输入端具有很小、不等的直流电流。两个输入电流的平均值 称为 偏置电流 IB 差 称为 输入失调电流 IIO偏置电流、失调电流也随温度变化。,3，共模抑制比,差模信号,共模信号,4，饱和电压和电流,实际饱和输出比正、负电源电压小12V。（晶体管导通电压）实际输出电流有一个最大值限制，超过则过流保护，防止烧坏。,5，转换速率,反映运放对大信号阶跃输入电压的响应能力。,运放的转换速率应大于输入信号的变化率。,作业,3-33-53-93-123-15,