模拟电子技术基础第67章课件.ppt

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1、6.1 基本运算电路,6.1.1 加法运算,1反相输入加法电路,运放工作于线性状态,电压并联负反馈,“虚短”,“虚断”,6 集成运放组成的运算电路,6.1 基本运算电路 6.1.1 加法运算 1反相输入加法,其中,故有,得,其中故有b2A+b1得,2同相输入加法电路,运放工作于线性状态,电压串联负反馈,其中,故,2同相输入加法电路 运放工作于线性状态电压串联负反馈根据两,同相端电压,式中,同相端电压式中A+b1b2,6.1.2 减法运算,运放工作于线性状态,电压负反馈,根据叠加原理,减法运算器,反相比例器,同相比例器,6.1.2 减法运算运放工作于线性状态电压负反馈根据叠加原,+,同相比例,等

2、效,反相比例,+同相比例A+b1b2等效反相比例A+b1b2A+b1b2,A+b1b2A+b1b2,如果,如果,则,则,如果如果则则,由图可知,其中,故,6.1.3 积分运算,由图可知其中故6.1.3 积分运算CA+iR+,输入阶跃电压,输出电压,随时间线性下降,运放的最大输出电压,输出饱和,输入阶跃电压tO输出电压随时间线性下降运放的最大输出电压输出,输入电压,输出电压,tO输入电压tO输出电压,故,6.1.4 微分运算,由图可知,其中,C,A,+,iF,R,+,故6.1.4 微分运算 由图可知其中CA+iFR+,微分电路的阶跃响应,U,输入信号,输出信号,微分电路的阶跃响应 UtOtO输入

3、信号输出信号,输入电压,输出电压,输入电压输出电压tOtOT,6.2.1 对数运算,6.2 对数和反对数运算电路,由图可知,故,6.2.1 对数运算 6.2 对数和反对数运算电路由,故,6.2.2 反对数运算,由图可知,故6.2.2 反对数运算由图可知RT+Ab1b2,6.3 模拟乘法器及其应用,乘法器符号,实现的功能,6.3 模拟乘法器及其应用乘法器符号实现的功能K,1对数乘法器,由此可知，可利用对数电路、加法电路和反对数电路实现的乘法运算功能。,式中,6.3.1 乘法器的工作原理,由,1对数乘法器 由此可知，可利用对数电路、加法电路和反对数电,原理框图,原理框图对数运算对数运算加法反对数运

4、算,对数乘法运算电路,对数乘法运算电路R1+A1T1R2+A2T2R4+A3,2. 变跨导式乘法器,2. 变跨导式乘法器RT1T2T3T4+_+A_,在图示电路中,因为,在图示电路中因为RT1T2T3T4+_,则,因T3、T4构成电流镜,则因T3、T4构成电流镜当时RT1T2T3T4+_,由以上各式得,式中,由以上各式得式中RT1T2T3T4+_,接入差分比例电路,接入差分比例电路RT1T2T3T4+_+A_,1. 平方运算电路,6.3.2 乘法器应用电路,1. 平方运算电路 6.3.2 乘法器应用电路K,2 开平方运算电路,由图可知,故,2 开平方运算电路 由图可知故K+A,3. 除法运算电

5、路,由图可知,故,3. 除法运算电路 由图可知故K+A,4. 调制与解调,音频信号,载波信号,4. 调制与解调 音频信号载波信号 幅度调制原理框图 滤波器,输出信号,输出信号滤除单边带信号滤波器带 通K,幅度解调原理框图,载波信号,调幅信号,幅度解调原理框图载波信号调幅信号载波信号调幅信号音频信号滤波,输出信号信号,输出信号信号滤除高频信号载波信号调幅信号音频信号滤波器低,6.4.1 选型,集成运放及其特性简表,6.4 集成运算放大器使用中的几个问题,6.4.1 选型 类 型特,6.4.2 调零,常用的调零电路,带调零引出端,无调零端,6.4.2 调零 常用的调零电路带调零引出端231547,

6、6.4.4 保护,1输入保护,6.4.3 消振,6.4.4 保护1输入保护 6.4.3 消振自激振荡的,2. 输出保护,2. 输出保护保护电路+A,6.4.5 运算电路的误差分析,6.4.5 运算电路的误差分析运放低频等效电路（+,1. 共模抑制比KCMR为有限值的影响,图示电路中,等效共模输入电压,等效差模输入电压,1. 共模抑制比KCMR为有限值的影响 图示电路中等效共模输,而理想运放的输出电压为,输出电压,代入uIc、uId 得,而理想运放的输出电压为输出电压代入uIc、uId 得Ab1b,故 输出电压的相对误差,故 输出电压的相对误差,2 及 为有限值的影响,在图示电路中，由于,另一方

7、面，由叠加原理得,2 及 为有限值的影响 在图示电路中，由于,由此得实际的输出电压,而理想运放的输出电压为,由此得实际的输出电压而理想运放的输出电压为Ab1b2,故 输出电压的相对误差,故 输出电压的相对误差,3运放的偏置和失调的影响,偏置和失调对运放的影响图,3运放的偏置和失调的影响 偏置和失调对运放的影响图+A,(1) 仅考虑反相输入端 的影响,(1) 仅考虑反相输入端 的影响 +A,(2) 仅考虑同相输入端 和 的影响,(2) 仅考虑同相输入端 和 的影响 +A,(3) 仅考虑失调电压 的影响,(3) 仅考虑失调电压 的影响 +A,根据叠加原理，以上三种情况的共同影响为,根据叠加原理，以

8、上三种情况的共同影响为+A,例1 用理想集成运算放大器实现下列运算关系，并画出电路图。要求所用的运算放大器为三个，元件的取值范围为：,练 习 题,解 根据题意，将要求实现下列运算关系变形为,1 kW R1 MW,例1 用理想集成运算放大器实现下列运算关系，并画出电路图,式,可以用反相输入的加法器来实现。,最后，在用一级反相器，即可实现运算,式可以用反相输入的加法器来实现。最后，在用一级反相器，即可实,图中,实现电路,图中实现电路+1mFA360kW1MW60kW20kW60,例2 图示电路是一个由理想运算放大器组成的可调稳压电源，稳压管DZ的稳压值为UZ。,(2) 若要改变UO的符号（极性），

9、而不改变UO的大小，问电路必须做哪些改动？,(1) 试求用UZ表示的UO表达式；,例2 图示电路是一个由理想运算放大器组成的可调稳压电,解 (1) 设流过R1、 R2的电流为I1、I2如图所示。,那么，R3上的电压即UZ，于是,因 U+=U,解 (1) 设流过R1、 R2的电流为I1、I2如图所,故 输出电压,I1I2+A故 输出电压,(2) 为了改变UO极性，须将原+VCC端接地，原接地端改接 VCC，同时将稳压管DZ的正负极性调换。,改变后的电路,(2) 为了改变UO极性，须将原+VCC端接地，原接地端改,例3 利用运算放大器求解微分方程，并画出电路图。,解 将上式写成,那么,例3 利用运

10、算放大器求解微分方程，并画出电路图。解,用运放实现的电路图,用运放实现的电路图R11+A3+R11R11R12R,7.1 电子系统概述,7 信号检测与处理电路,信号检测系统基本框图,7.1 电子系统概述7 信号检测与处理电路传感器放大器滤波,提取测量信号,放大测量信号抑制干扰信号,去除无用信号,信号加工处理系统,传感器放大器滤波器增益调整采样保持A/D 转换器计算机,7.2.1 测量放大器,常用于热电偶、应变电桥、流量计、生物电测量以及其它具有较大共模干扰的直流缓变微弱信号的检测。,7.2 信号检测系统中的放大电路,b. 共模抑制比高,a. 输入抗阻高,主要特点,7.2.1 测量放大器常用于热

11、电偶、应变电桥、流量计、生物,1. 三运放测量放大器,b. 电阻R3、R4、R5、R6要精密配合（ R3= R5、 R4 =R6）。,a. 运放A1、A2的特性一致性。,对电路要求,(1) 原理图,1. 三运放测量放大器b. 电阻R3、R4、R5、R6要精密,由图可知,(2) 电路分析,由图可知(2) 电路分析A1A2A3+_b1b2+_i,A1A2A3+_b1b2+_i+,放大器具有很高的抑制共模信号的能力,令,输出uO与共模信号uIc无关,放大器具有很高的抑制共模信号的能力令输出uO与共模信号uIc,2. 单片集成测量放大器AD521,工作原理与三运放测量放大器类似,性能指标,(2) 输入

12、阻抗3109 。,(3) 增益带宽大于2 MHz。,(4) 电压放大倍数0.110,000。,(5) 电源电压 (518) V。,(6) 过载能力较强，动态特性好。,(1) 共模抑制比120 dB。,2. 单片集成测量放大器AD521工作原理与三运放测量放大器,(1) 引脚说明,(1) 引脚说明1234567891011131214OU,(2) 基本连接方式图,(2) 基本连接方式图12345678101112131,7.2.2 隔离放大器,特点,信号传递的主要方式,1. 电磁耦合,2. 光电耦合,输入回路与输出回路之间是电绝缘的,7.2.2 隔离放大器特点信号传递的主要方式1. 电磁耦,1.

13、 光电耦合隔离放大器,光敏二极管,Io,Ii,Ii,Io,发光二极管,发光二极管,光敏三极管,二极管 二极管型二极管 三极管型1. 光电耦合隔,b. 采用负反馈技术。,光电耦合器的特点,a.耦合器中的发光和光敏元件都是非线性器件,b.非线性器件传输模拟信号将会导致信号失真,克服非线性失真通常采取的措施,a. 给非线性器件施加合适的直流偏置，在小范围内线性传输信息。,b. 采用负反馈技术。光电耦合器的特点a.耦合器中的发光和光,一种典型的光电耦合隔离放大器,一种典型的光电耦合隔离放大器 CA1O1A2+15V+,电压并联负反馈,CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V,电压串联负反馈,电

14、压并联负反馈,CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V,串联负反馈的判断,电压串联负反馈,电压并联负反馈,CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V,工作原理,O1、O2特性相同,工作原理O1、O2特性相同R1=R4+RWR1=R4+RW,uCE2,uCE1= uCE2,uCE1,O1、O2特性相同,uCE2uCE1= uCE2uCE1O1、O2特性相同R1=,uO= uCE1,uI= uCE2,uO = uI,uCE2,uCE1= uCE2,uCE1,uO= uCE1uI= uCE2uO = uIuCE2uCE,实现信号隔离,实现信号传输,输入、输出级之间是电气绝缘的,uO =

15、 uI,实现信号隔离实现信号传输两地独立两地独立输入、输出级之间是电,放大器原理图,2. 变压器隔离放大器,放大器原理图2. 变压器隔离放大器+-1A调制器隔 离解调器,调 制,给输入侧提供能量,两侧电源独立,解 制,输入、输出侧间电气绝缘,+-1A调制器隔 离解调器振荡器+-2A输入屏蔽输出屏蔽uO,变压器隔离放大器AD277原理图和引脚,变压器隔离放大器AD277原理图和引脚+-1A调制器隔 离解,7.3.1 滤波器的基础知识,功能: 允许信号中某一部分频率的分量通过。,通带: 能够通过信号的频率范围。,阻带: 不能够通过信号的频率范围。,截止频率: 通带和阻带之间的分界频率。,7.3 有

16、源滤波器,7.3.1 滤波器的基础知识功能: 允许信号中某一部分频率,滤波器的分类,a. 根据处理的信号不同分为,b. 根据使用的滤波元件不同分为,数字滤波器,模拟滤波器,RC型,LC型,RLC型,滤波器的分类a. 根据处理的信号不同分为 b. 根据使用,c. 根据工作频率不同分为,低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器,带阻滤波器,全通滤波器,c. 根据工作频率不同分为低通滤波器高通滤波器带通滤波器带,理想滤波器的幅频特性,低通,通带,高通,带阻,带通,通带,通带,fA0理想滤波器的幅频特性低通fA0通高通带阻带通通通通通A,0.707,实际低通滤波器的幅频特性,实际特性,理想特性,阻带,过渡带

17、,通带,0fA0.707实际低通滤波器的幅频特性实际特性理想特性阻带,一阶滤波器,二阶滤波器,高阶滤波器,无源滤波器,有源滤波器,滤器的阶数越高，性能越好。,d. 根据滤波器的阶数分 一阶滤波器二阶滤波器高阶滤波器e.,组成: 由电阻、电容、电感等无源器件组成。,体积和重量比较大，电感还会引起电磁干扰。,(a) 无源滤波器,电路简单,高频性能好,工作可靠,通带信号有能量损耗,负载效应比较明显,组成: 由电阻、电容、电感等无源器件组成。体积和重量比较大,(b) 有源滤波器,电路体积小、重量轻。,通带内的信号可以放大。,精度高、性能稳定、易于调试。,负载效应小。,组成：由电阻、电容和有源器件（如集

18、成运放）组成。,可以多级相连，用低阶来构成高阶滤波器。,(b) 有源滤波器电路体积小、重量轻。通带内的信号可以放大。,通带范围小。,需要直流电源。,适用于低频、低压、小功率等场合。,通带范围小。需要直流电源。适用于低频、低压、小功率等场合。缺,1. 一阶低通有源滤波器,7.3.2 低通有源滤波器,(1) 电路组成,(2) 电路分析,a. 电路的传递函数,1. 一阶低通有源滤波器7.3.2 低通有源滤波器(1,式中,Z1(s),Z2(s),故,式中Z1(s)Z2(s)故+_+,令,滤波器的通带增益,令滤波器的通带增益 +_+,b. 滤波器的频率特性,令 s=jw，得滤波器的频率特性,b. 滤波器

19、的频率特性令 s=jw，得滤波器的频率特性,式中,即,因电路的频率特性与f 的一次方有关,故称之为一阶RC有源滤波器,式中即因电路的频率特性与f 的一次方有关故称之为一阶RC有源,c. 滤波器的幅频特性,d. 相频特性,c. 滤波器的幅频特性由得d. 相频特性,讨论幅频和相频特性,(a),(b),(c),wc、fc分别称为滤波器的截止角频率、截止频率。,滤波器具有低通的特性。,讨论幅频和相频特性(a)(b)(c)wc、fc分别称为滤波器,3dB,幅频特性曲线,20dB/十倍频,3dB020lg|A(jw)|/dB幅频特性曲线20dB/,(3) 一阶滤波器特点,a. 电路简单。,b. 过渡带的衰

20、减慢，衰减速率20dB /十倍频。,(3) 一阶滤波器特点 a. 电路简单。 b. 过渡,2. 二阶有源低通滤波器,(1) 电路组成,(2) 电路分析,a. 电路的传递函数,无限增益多路反馈型二阶有源低通滤波器,2. 二阶有源低通滤波器(1) 电路组成(2) 电,对节点1、2列节点电压方程,节点1,节点2,对节点1、2列节点电压方程节点1节点212+_+_._+,由上两式得,其中,电路的品质因数,滤波器的特征角频率,由上两式得其中电路的品质因数滤波器的特征角频率,式中,为滤波器的通带增益,b. 滤波器的频率特性,令 s=jw，得滤波器的频率特性,式中为滤波器的通带增益b. 滤波器的频率特性令

21、s=jw，,c. 滤波器的幅频特性,d. 滤波器的相频特性,c. 滤波器的幅频特性由得d. 滤波器的相频特性,e. 幅频特性分析,当 n时，,由式,知,当 n时，,电路具有低通滤波器特性,e. 幅频特性分析当 n,当=n时,当=n时由式知或,幅频特性曲线,幅频特性曲线10310Q=105210.7070.540,这种滤波器称为切比雪夫（Chebyshev）型滤波器,a. 特性有峰值。,这种滤波器称为切比雪夫（Chebyshev）型滤波器a.,c. Q值越小，幅频特性下降得越早。,a. 特性无峰值。,b. 通带有衰减。,c. Q值越小，幅频特性下降得越早。a. 特性无峰值。b.,c. 幅频特性最

22、平坦,a. 无峰值,这种滤波器称为最大平坦或巴特沃斯（Butterworth）型滤波器。,c. 幅频特性最平坦a. 无峰值这种滤波器称为最大平坦或,巴特沃斯（Butterworth）型滤波器的幅频特性,当,此时的特征角频率wn才是截止角频率wc。,40dB/十倍频,巴特沃斯（Butterworth）型滤波器的幅频特性当此时的,1一阶高通有源滤波器,7.3.3 高通有源滤波器,(1) 低通与高通电路的对偶关系,1一阶高通有源滤波器 7.3.3 高通有源滤波器(1),b. 电路分析,(2) 一阶高通滤波器,a. 电路组成,(a) 传递函数,b. 电路分析(2) 一阶高通滤波器a. 电路组成(a)

23、传,式中,通带增益,截止角频率,式中通带增益截止角频率+_+_,滤波器的频率特性,令,(b) 频率特性,滤波器的截止频率,滤波器的频率特性令(b) 频率特性由得滤波器的截止频率,(c) 滤波器的幅频特性,幅频特性曲线,(c) 滤波器的幅频特性由得幅频特性曲线o十倍频,2二阶高通有源滤波器,(1) 电路组成,(2) 电路分析,压控电压源型电路二阶高通有源滤波器,2二阶高通有源滤波器 (1) 电路组成(2) 电路分析压,等效方框内的电路,等效电路,等效方框内的电路等效电路 A03 2 + +,对节点3、2列节点电压方程,节点3,节点2,a. 传递函数,对节点3、2列节点电压方程 节点3节点2a.

24、传递函数,由以上两式电路的传递函数为,其中,品质因数,通带增益,特征角频率,由以上两式电路的传递函数为 其中品质因数通带增益特征角频率,b. 频率特性,令,c. 幅频特性,b. 频率特性 令由,幅频特性曲线,幅频特性曲线103Q=105210.7070.5,7.3.4 带通和带阻有源滤波器,1 二阶带通有源滤波器,(1) 电路组成,(2) 电路分析,7.3.4 带通和带阻有源滤波器1 二阶带通有源滤波器(,等效方框内的电路,等效电路,等效方框内的电路等效电路 32 + _+A 32,对节点3、2列节点电压方程,节点3,节点2,对节点3、2列节点电压方程 节点3节点2 32 _+,中心频率,通带

25、增益,品质因数,a. 电路的传递函数,中心频率通带增益品质因数a. 电路的传递函数,得滤波器的频率特性,c. 频幅特性,b. 频率特性,将s=j 代入式,得滤波器的频率特性c. 频幅特性 b. 频率特性将s=j,幅频特性分析,电路具有带通特性,幅频特性分析当 时，(a)当,知 在截止频率上满足,即,求解上式得,d. 通频带,由,知 在截止频率上满足即求解上式得d. 通频带由,故 滤波器的通频带宽,Q值越大，通频带越窄，滤波器的选择性越强。,故 滤波器的通频带宽Q值越大，通频带越窄，滤波器的选择性越,带通滤波器的幅频特性,Q=105210.502040/wow10.1dBAjA,2二阶带阻有源滤

26、波器,(1) 电路组成,双T选频网络,2二阶带阻有源滤波器 (1) 电路组成C2CR32RCR,列节点电压方程,节点2,(2) 电路分析,a. 传递函数,节点3,列节点电压方程节点2(2) 电路分析a. 传递函数节点3,节点4,式中,节点4式中 C2CR32RCR/24+_+_+_,其中：,故 传递函数,其中：故 传递函数,得滤波器的频率特性,将s=j 代入式,b. 频率特性,得滤波器的频率特性将s=j 代入式b. 频率特性,c. 滤波器的幅频特性,幅频特性分析,电路具有带阻特性,c. 滤波器的幅频特性幅频特性分析当 时，(a)当,解之得截止角频率,上限,d. 滤波器的阻带,下限,令,解之得截

27、止角频率 上限d. 滤波器的阻带下限令,故 滤波器的阻带宽为,故 滤波器的阻带宽为,带通滤波器幅频特性,带通滤波器幅频特性11000.1-50Q小Q大,功能 用来比较输入电压相对大小,输出端的信号状态 高电平和低电平,7.4 电压比较器,输入电压,比较电压（基准电压或参考电平）,工作原理 输入电压偏离参考电压时，输出电压将发生从高到低（或从低到高）的跃变（称之为比较器翻转）。,功能 用来比较输入电压相对大小输出端的信号状态 ,7.4.1 单门限电压比较器,1. 零电平比较器,(2) 电路特点,a. 运放工作于开环状态,c. 输出电压uO VCC,(1) 电路组成,7.4.1 单门限电压比较器1

28、. 零电平比较器 (2) 电,a. 当 时，,b. 当 时，,(3) 工作原理,(4) 传输特性,O,a. 当 时，b. 当 时，(3) 工作,O,理想特性,实际特性,不灵敏区,O理想特性实际特性不灵敏区,(5) 电路存在的问题,a. 输出电压基本由电源电压确定。,b. 输出电平易受电源波动、饱和深度的影响。,c. 输出电平不易改变。,(5) 电路存在的问题a. 输出电压基本由电源电压确定。b.,改进型的零电平比较器,限流电阻,双向限幅稳压管,输入保护电路,改进型的零电平比较器限流电阻 双向限幅稳压管输出电压 输入保,2非零电平比较器,电路简单,灵敏度高,抗干扰能力差,2非零电平比较器 电路简

29、单灵敏度高抗干扰能力差单门限电压比,比较电压UR,输入电压,输出电压,单门限比较器抗干扰性能差的波形图,tOOt干扰干扰比较电压UR输入电压输出电压误动作误动作单门,7.4.2 多门限电压比较器,1迟滞比较器,1) 反相输入迟滞比较器,7.4.2 多门限电压比较器1迟滞比较器1) 反相输入迟,给电路提供双极性参考电平,加速输出翻转过程,引入正反馈,给电路提供双极性参考电平加速输出翻转过程引入正反馈正反馈的作,反馈电压,输出电压,a. 工作原理,反馈电压输出电压a. 工作原理Dz+_+_,如果 uI UR,传输特性,uOuI传输特性O如果 uI UR当uO=UZ时(a)传,此时,(b) 当uIU

30、R=KUZ时，,只要 uIUR,传输特性,uOuI传输特性O此时(b) 当uIUR=KUZ时，,(c) 当uO= UZ时,如果 uI UR,uOuI传输特性O(c) 当uO= UZ时如果 uI ,此时,(d) 当uIUR = KUZ时,只要 uIUR ，,uOuI传输特性O此时(d) 当uIUR = KUZ时,O,反相输入迟滞比较器传输特性,O反相输入迟滞比较器传输特性,迟滞比较器的特点,(1) 提高了电路抗干扰能力,(2) 降低了电路的灵敏度,(3) 不能分辨2KUZ范围内变化的信号,O,不能分辨区,迟滞比较器的特点(1) 提高了电路抗干扰能力(2) 降低了电,说明迟滞比较器抗干扰性能的波形

31、图,输入信号,输出信号,OttO说明迟滞比较器抗干扰性能的波形图输入信号输出信号干扰,(2) 同相输入迟滞比较器,a.电路,b.特性分析,由图可知,(2) 同相输入迟滞比较器 a.电路b.特性分析由图可知,根据比较器的特性，当 时电路翻转。,令,根据比较器的特性，当 时电路翻转。 令Dz+,得比较器的翻转电平为,即当uI=KUZ时uO=0,得比较器的翻转电平为即当uI=KUZ时uO=0Dz+_b1,O,只要,传输特性,即,O只要Uo=+UZuI KUZ传输特性当时(a)Dz+_,O,只要,传输特性,O只要Uo= UZuIKUZ传输特性当时(b)Dz+_b,O,输出维持原状态,传输特性,O输出维

32、持原状态Uo= UZ|uI|KUZ传输特性当,O,输出维持原状态,传输特性,O输出维持原状态Uo=UZ|uI|KUZ传输特性当时Dz+,O,同相输入迟滞比较器传输特性,具有逆时针旋转的特性,O同相输入迟滞比较器传输特性具有逆时针旋转的特性,c. 特性平移的迟滞比较器,图中,c. 特性平移的迟滞比较器图中Dz+_b1b2,即,令,得电路的翻转电平为,即令得电路的翻转电平为Dz+_b1b2,迟滞回环沿着坐标横轴平移,传输特性,迟滞回环沿着坐标横轴平移传输特性O,2. 窗口比较器,(1) 电路,2. 窗口比较器(1) 电路A1D1D2A2+T,D1导通 D2截止,A1输出高电平 A2输出低电平,输出

33、电压,2. 工作原理,晶体管T饱和导通,D1导通 D2截止A1输出高电平 A2输出低电平当时,A2输出高电平,输出电压,A1输出低电平,D1截止 D2导通,晶体管T饱和导通,A2输出高电平当时(b)输出电压A1输出低电平D1截止,晶体管T截止,A2输出低电平,输出电压,A1输出低电平,D1截止 D2截止,晶体管T截止A2输出低电平当时(c)输出电压A1输出低电平D,工业控制系统，测量温度、压力、液面等的范围。,窗口比较器的主要应用,O,传输特性,工业控制系统，测量温度、压力、液面等的范围。窗口比较器的主要,LM111系列的封装形式和引脚排列,7.4.3 集成电压比较器,LM111系列的封装形式

34、和引脚排列7.4.3 集成电压比,LM111系列典型应用电路,LM111系列典型应用电路具有选通的接法 RT1234567,LM111系列实现的施密特电路,电路2373KW+LM111系列实现的施密特电路传输特性,例1 在图示电路中，设各运放都具有理想特性。试求：,练习题,;,例1 在图示电路中，设各运放都具有理想特性。试求：,(c) 整个电路的上、下限截止频率fH和fL之值。,解 由图可知，运放A1A3构成三运放测量放大器，运放A4构成一阶低通滤波器，电容器C2 和负载RL构成高通滤波器。,(c) 整个电路的上、下限截止频率fH和fL之值。,(a) 写出uO2与ui的关系,(a) 写出uO2

35、与ui的关系 A1A2A3R1R2R3,(b) 电路的中频电压放大倍数,所以，Au1=Uo3/Ui=3,(b) 电路的中频电压放大倍数 所以，Au1=Uo3/Ui,(c) 整个电路的上、下限截止频率分别为,(c) 整个电路的上、下限截止频率分别为A1A2A3R1,例2 在图示电路中，已知稳压管DZ1 、DZ2的击穿电压分别为UZ1=3.4 V, UZ2=7.4 V ,正向压降皆为UD1= UD2=0.6 V ，运放A具有理想的特性。画出uI由 6 V变至+6 V，再由+6 V变至 6 V时电路的电压传输特性曲线。,例2 在图示电路中，已知稳压管DZ1 、DZ2的击穿电,解 (a) 由图可知电路

36、的输出电压极限值,解 (a) 由图可知电路的输出电压极限值 A+_,(b) 运放反相输入端电压,同相输入端电压,当输入电压uI由6V 向+6V方向变化时，如果同相输入端的电压u+ 低于UR，输出电压uO为Uomin ；,(b) 运放反相输入端电压 同相输入端电压 当输入电压uI,当同相输入端的电压u+略高于UR时，比较器翻转，输出电压uO为Uomax 。,UH=5.3 V,设此时的输入电压为UH,由得当同相输入端的电压u+略高于UR时，比较器翻转，输出电压,当uI由+6V向 6V 方向变化时，如果u+ 高于UR，输出电压uO为Uomax ；,当u+略低于UR时，比较器再次翻转，输出电压uO为U

37、omin 。,设此时的输入电压为UL,当uI由+6V向 6V 方向变化时，如果u+ 高于UR，输,由此可画出电路的传输特性,由此可画出电路的传输特性uOuIOUHULUominUoma,例3 在图示电路中，设运算放大器A具有理想的特性，其最大输出电压,稳压管 的稳定电压为 ,试画出电路的电压传输特性曲线。,例3 在图示电路中，设运算放大器A具有理想的特性，其最,解 由图可知，当稳压管DZ击穿后，由于其动态电阻很小，电路引入深度负反馈。,故运放的“虚短” 仍然成立。,电路的输出电压,此时，电阻R3两端的电压为,解 由图可知，当稳压管DZ击穿后，由于其动态电阻很小，,当 时，输出高电平电压,当 时

38、，输出低电平电压,由知当 时，输出高电平电压 当,由于运放的同相输入端电压,当 时电路的低电平阈值电压为,由于运放的同相输入端电压 当 时电路的低电平,即当 时， ；,当 时， ；,由此可画出电压传输特性。,即当 时， ； 当,例4 电路如图所示，已知集成运A1 、A2 的性能理想。,(1) 写出 与 、 关系式;,(2) 设t=0 时，uO=12V ，uC(0)=0V。当uI1= 10V， uI2=0V时，那么经过多长时间uO翻转到12V;,例4 电路如图所示，已知集成运A1 、A2 的性能理想,(4) 画出 、 、 与 的波形。,(3) 从uO翻转到12V的时刻起uI1= 10V, uI2

39、=15V，又经过多长时间uO再次翻回12V;,(4) 画出 、 、 与 的波形,解 (1) 由图可知，运放A1 组成了积分电路。故,解 (1) 由图可知，运放A1 组成了积分电路。故 u,模拟电子技术基础第67章课件,(2) 由于运放A2 组成了反相输入迟滞电压比较器。故uO翻转的条件是,(2) 由于运放A2 组成了反相输入迟滞电压比较器。故uO,已知 t=0 时，uO=12 V ，uC(0)=0 V。,当uI1= 10V， uI2= 0V时,已知 t=0 时，uO=12 V ，uC(0)=0 V。当u,令,得uO翻转到12V的时间为,(3) 当 时 再次由12V翻转到12V,令,即,解得,令 得uO翻转到12V的时间为(3) 当,(4) 、 、 与 的波形图,(4) 、 、 与 的波形图 0152,