运放比较器讲解.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uiUR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vI VH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1 2V 晶体管导通电压 实际输出电流有一个最大值限制 超过