《非线性处理器》PPT课件.ppt

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 ui 0时 ui 0时 uo RF2 6 5 3 另一种情况 电路中的运放处于非线性状态 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uiUR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 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0 100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 31 上页 下页 翻页 UCC 15V V R5 R4 RP1 RP2 R64 7k R710k R810k 10k 220k 10k UO1 UO2 UO3 反相加法器 跟随器 隔离 温度为下限值时 UO1 UO1L 0 97V 令UO2 UO2L 0 则应满足 温度为上限值时 UO1 UO1H 11 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 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 R9 R12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 10k R1410k 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 4 U 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 4 U 4H A4输出负饱