《非线性处理器》PPT课件.ppt

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1、(6-1),电子技术,第六章 非线性处理器,模拟电路部分,(6-2),第六章 非线性处理器,6.1 概述6.2 限幅器6.3 电压比较器6.4 迟滞比较器,(6-3),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,运放电路中有正反馈，运放处于非线性状态。,6.1 概述,(6-4),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,RF2,(6-5),3.另一种情况，电路中的运放处于非线性

2、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。,(6-6),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。一般取100。,DZ双向稳压管,6.2 限幅器,(6-7),另一种形式的限幅器：双向稳压管接于负反馈回路上。,当 时，在双向稳压管的作用下，,当

3、时，双向稳压管不通，运放工作在线性状态。,(6-8),传输特性,(6-9),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,6.3 电压比较器,(6-10),UR,当ui UR时,uo=-Uom,二、若ui从反相端输入,(6-11),三、过零比较器:(UR=0时),(6-12),例：利用电压比较器将正弦波变为方波。,(6-13),电路改进：用稳压管稳定输出电压。,(6-14),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。,(6-15),一、下行迟滞比较器,分析,1.因为有正反馈，所以输出饱和

4、。,2.当uo正饱和时(uo=+UOM)：,U+,3.当uo负饱和时(uo=UOM)：,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,6.4 迟滞比较器,(6-16),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：,小于回差的干扰不会引起跳转。跳转时，正反馈加速跳转。,(6-17),例：下行迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。,(6-18),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：,(6-19),下行迟滞比较器

5、两种电路传输特性的比较:,(6-20),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。,(6-21),首先计算上下门限电压：,(6-22),根据传输特性画输出波形图。,(6-23),u+=0 时翻转，可以求出上下门限电压。,二、上行迟滞比较器,当u+u-=0 时,uo=+UOM当u+u-=0时,uo=-UOM,1.没加参考电压的上行迟滞比较器,(6-24),上下门限电压：,(6-25),上下门限电压：,当uo=+UOM时：,当uo=-UOM时：,2.加上参考电压后的上行迟滞比较器,(6-26),传输特性：,(6-27),迟滞比较

6、器电路改进：为了稳定输出电压，可以在输出端加上双向稳压管。,思考题：如何计算上下限？,28,上页,下页,返回,翻页,*4.6 应用举例,应用集成运放构成的温度监测控制电路结构框架如下：,温度传感器将温度变化转化为电压，将此电压与限定温度范围内的电压上限和下限值比较，以控制加热器加热或停止加热，使被控温度保持在一定的范围内。,第4章,29,监测温度下限值为0，要求对应显示的输出电压为0V；上限值为100，要求对应显示的输出电压为10V。,上页,下页,翻页,以自动控制温度在0100内变化为例。,第4章,返回,30,上页,下页,翻页,温度传感器,跟随器（隔离，以避免后级的影响）,A1,第4章,返回,

7、31,上页,下页,翻页,UCC(15V),V,R5,R4,RP1,RP2,R64.7 k,R710 k,R8 10 k,10 k,220 k,10 k,UO1,UO2,UO3,反相加法器,跟随器（隔离）,温度为下限值时，UO1=UO1L0.97V,令UO2=UO2L=0,则应满足：,温度为上限值时，UO1=UO1H11.54V令UO2=UO2H=10V,则应满足：电压放大倍数,=,按温度标定后电压表可直接指示被监测温度,第4章,返回,32,上页,下页,翻页,R12,RP3,R10,UCC(15V),R9,U-4,U+4,R11,UO4,UO3,滞回比较器,设RP=RP3/RP3,则：,RP3,

8、RP3,UR,调节RP3可改变UR，从而调节U+4,达到调节控温范围的目的。R9R12的阻值由控温要求确定。,第4章,返回,33,上页,下页,翻页,UO4,R15,R13,10 k,R14 10 k,UCC(15V),R16,T1,D,E,K,T2,R17,加热器,FU,FU,反相器,光电耦合器,UO5,当UO5为低电平时，T1和T2导通，继电器线圈通电，其触点闭合，加热器通电加热，使被监控点的温度上升；反之，则温度下降。,第4章,返回,34,下页,上页,翻页,被控点的温度较低时，RT大，UT、UO1小，UO2、UO3小，使得U-4U+4,A4输出正饱和电压（此时U+4=U+4H),UO5输出低电平，加热器加热，被控点升温。,第4章,整个电路的工作原理：,当温度升高至上限值，使得U-4U+4H,A4输出负饱和电压（此时U+4=U+4L),UO5输出高电平，加热器停止加热，温度下降。降至下限值则重新加热。,返回,35,下页,电位器RP1、RP2的作用决定了输出电压按温度标定的比例关系，即如何使得电压表直接指示温度值。,上页,返回,本章结束,第4章,注意：,