电路与电子技术设计项目5：集成运算放大电路的分析与测试

项目五 集成运算放大电路的分析与测试 集成运算放大器简称集成运放 是利用半导体制造工艺将二极管 三极管 电阻 电容等元件及之间连线集成在一块半导体芯片上 完成一定功能的完整电路 集成运放实际上是一种放大倍数很高的直接耦合放大电路 具有性能完备 元件密集度高 体积小 重量轻 工作可靠 价格低等特点 在信号处理 波形转换 自动控制等领域有着广泛的应用 其内部组成原理框图如图所示 它由输入级 中间级 输出级和偏置电路等四部分组成 集成运放的组成框图 一 差动放大电路 当需要放大缓慢的直流信号或放大电路需要集成化时 都必须用直接耦合放大器 直接耦合放大器存在的主要问题是产生零点漂移 简称零漂 为抑制零漂应用差动放大器 差动放大器分为双端输入双端输出 单端输入单端输出 双端输入单端输出 单端输入双端输出四种 我们以双端输入双端输出为例 一 差动放大电路的组成 特点 a 两个输入端 两个输出端 b 左右两边元件参数对称 c 双电源供电 d ui1 ui2时 uo 0 能有效地克服零点漂移 电路两边完全对称 V1 V2是两个型号和特性相同的晶体管 两个输入信号uil和ui2 分别加到两个管子V1 V2的基极 输出信号uo从两个管子的集电极之间取出 这种输出方式称为双端输出 RE称为共发射极电阻 可使静态工作点稳定 二 差动放大电路的工作原理 1 抑制零点漂移的原理 静态时 uil ui2 0 IC1 IC2 UC1 UC2 输出电压 uo UC1 UC2 0 当温度变化时 IC1 IC2 UC1 UC2 输出电压 uo UC1 UC1 UC2 UC2 0 可见温度变化时 尽管两边的集电极电位相应变化 但电路的双端输出电压uo保持为零 以上分析说明 差动放大电路在零输入时具有零输出 静态时 温度有变化依然保持零输出 即消除了零点漂移 2输入信号分析 在电路中 输入信号uil和ui2有以下三种情况 两输入端加的信号大小相等 极性相同 这样的输入信号称为共模输入信号 用uic表示 此时 共模电压放大倍数 用Auc表示 说明电路对共模输入信号无放大作用 即完全抑制了共模信号 比如外界干扰信号等等 两输入端加的信号大小相等 极性相反 这样的输入信号称为差模输入信号 用 表示 此时 差模输入 ui1 ui2 差模输入电压 uid ui1 ui2 2ui1 ui2 使得 ic1 ic2 uo1 uo2 差模输出电压 uod uC1 uC2 uo1 uo2 差模电压放大倍数 大小相同极性相反 可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍数 差动电路用多一倍的元件为代价 换来了对零漂的抑制能力 差模信号交流通路 Rid 2rbe 差模输入电阻 差模输出电阻 Rod 2RC 输出不接负载电阻RL时 输出接有负载电阻RL时 V1 V2管的集电极电位一增一减 且变化量相等 负载电阻RL的中点电位始终不变 为交流零电位 因此 每边电路的交流等效负载电阻 两个输入信号电压的大小和相对极性是任意的 既非共模 又非差模 式中uic为共模信号 uid为差模信号 uil和ui2的平均值是共模分量uic uil和ui2的差值是差模分量uid 即 例如ui1 10mV ui2 6mV是两个一般输入信号 则其共模分量uic 8mV 其差模分量uid 4mV 这样的输入信号称为一般输入 可以分解为一对共模信号和一对差模信号的组合 即 对于差动电路来说 差模信号是有用信号 要求对差模信号有较大的放大倍数 而共模信号是干扰信号 因此对共模信号的放大倍数越小越好 对共模信号的放大倍数越小 就意味着零点漂移越小 抗共模干扰的能力越强 当用作差动放大时 就越能准确 灵敏地反映出信号的偏差值 在一般情况下 电路不可能绝对对称 Auc 0 为了全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力 引入共模抑制比 以KCMR表示 共模抑制比定义为Aud与Auc之比的绝对值 即 CommonModeRejection ratio 共模抑制 比 实际中还常用对数的形式表示共模抑制比 即 若Auc 0 则KCMR 这是理想情况 这个值越大 表示电路对共模信号的抑制能力越好 一般差动放大电路的KCMR约为60dB 较好的可达120dB uod Auduid 2 若Aud 50 Auc 0 05 求输出电压uo 及KCMR 1 01V 0 99V 解 可将任意输入信号分解为共模信号和差模信号之和 1 ui1 1 01 1 00 0 01 V ui2 0 99 1 00 0 01 V 1 求差模输入电压uid 共模输入电压uic 例1 uid ui1 ui2 uic ui1 ui2 2 1 01 0 99 0 02 V 1 V 2 50 0 02 1 V uoc Aucuic 0 05 1 0 05 V uo Auduid Aucuic 1 05 V 60 dB 差模信号 共模信号 直流通路 ICQ1 ICQ2 IEE IEQ1 IEQ2 UCQ1 UCQ2 VEE UBEQ IEEREE IEE VEE UBEQ REE ICQ1 ICQ2 IEE 2 VEE UBEQ 2REE VCQ1 VCC ICQ1RC VCQ2 VCC ICQ2RC 3差动放大电路的计算 1 1静态工作点计算 静态 ui1 ui2 时 在V1的输入回路中基极为零电位 所以有 例2已知 80 r bb 200 UBEQ 0 6V 试求 1 静态工作点 2 差模电压放大倍数Aud 差模输入电阻Rid 输出电阻Rod 解 1 ICQ1 ICQ2 VEE UBEQ 2REE 12 0 6 2 20 0 285 mA VCQ1 VCQ2 VCC ICQ1RC 12 0 285 10 9 15 V 2 10 10 5 k Rid 2rbe 2 7 5 15 k Rod 2RC 20 k 三 具有恒流源的差动式放大电路 单端输出时 通过对带Re的差动式放大电路的分析可知 Re越大 KCMR越大 但增大Re 相应的VEE也要增大 显然 使用过高的VEE是不合适的 此外 Re直流能耗也相应增大 所以 靠增大Re来提高共模抑制比是不现实的 恒流源对动态信号呈现出高达几兆欧的电阻 而直流压降不大 可以不增大VEE 图5 6具有恒流源的差动式放大电路 rd相当于Re 所以对差模电压放大倍数Ad无影响 对共模电压放大倍数Auc相当于接了一个无穷大的Re 所以Auc 0 这时KCMR 实现了在不增加VEE的同时 提高了共模抑制比的目的 具有恒流源的差动式放大电路如图5 6所示 rd 四 差动放大电路的输入 输出方式 1双端输入单端输出 a 双端输入双端输出 b 双端输入单端输出双端输入 双端或单端输出电路 2单端输入双端输出 a 单端输入双端输出 b 单端输入单端输出单端输入 双端或单端输出电路 3单端输入 输出方式 1 单端输出 输出为双端输出的一半 较双端输出小 即ui1 ui ui2 0 参数计算与双端输入相同 2 单端输入 为双端输入的特例 差放性能指标 归纳总结 Rid与电路输入 输出方式无关 Rod仅与电路输出方式有关 Aud仅与电路输出方式有关 Auc仅与电路输出方式有关 双端输出 单端输出 双端输出 单端输出 双端输出 单端输出 其中 其中 实际电路中 2RE RL 故Auc 1 差动放大电路对共模信号没有放大作用 而起抑制作用 抑制作用越大 Auc越小 对共模信号的抑制能力就越强 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路 是发展最早 应用最广泛的一种模拟集成电路 集成电路是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上 组成一个不可分的整体 集成电路特点 体积小 重量轻 功耗低 可靠性高 价格低 二 集成运算放大器 各类型号集成芯片 一 集成运算放大器的特点 1 元器件参数的一致性和对称性好 2 电阻的阻值受到限制 大电阻常用三极管恒流源代替 电位器需外接 3 电容的容量受到限制 电感不能集成 故大电容 电感和变压器均需外接 4 二极管多用三极管的发射结代替 二 电路的简单说明 运算放大器方框图 输入级 输入电阻高 能减小零点漂移和抑制干扰信号 都采用带恒流源的差分放大器 中间级 要求电压放大倍数高 常采用带恒流源的共发射极放大电路构成 偏置电路 由镜像恒流源等电路组成 输出级 与负载相接 要求输出电阻低 带负载能力强 一般由互补对称电路或射极输出器构成 F007的内部电路图 集成运算放大器的管脚和符号 反相输入端 同相输入端 信号传输方向 输出端 实际运放开环电压放大倍数 a b a 符号 b 引脚 集成运放 741的电路原理图 同相输入 同相输入 输出 三 主要参数 1 最大输出电压UOPP能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压 2 开环差模电压增益Auo运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数 Auo愈高 所构成的运算电路越稳定 运算精度也越高 6 共模输入电压范围UICM运放所能承受的共模输入电压最大值 超出此值 运放的共模抑制性能下降 甚至造成器件损坏 愈小愈好 3 输入失调电压UIO4 输入失调电流IIO5 输入偏置电流IIB 1 开环电压放大倍数 2 开环输入电阻 3 开环输出电阻 4 共模抑制比 由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件 用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化 为此 后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的 四 理想运算放大器及其分析依据 在分析运算放大器的电路时 一般将它看成是理想的运算放大器 理想化的主要条件 线性区 uo Auo u u 非线性区 u u 时 uo Uo sat u u 时 uo Uo sat 1 电压传输特性uo f ui 线性区 理想特性 实际特性 饱和区 O 理想运算放大器图形符号 2 理想运放工作在线性区的特点 因为uo Auo u u 所以 1 差模输入电压约等于0即u u 称 虚短 2 输入电流约等于0即i i 0 称 虚断 电压传输特性 Auo越大 运放的线性范围越小 必须加负反馈才能使其工作于线性区 O 3 理想运放工作在饱和区的特点 1 输出只有两种可能 Uo sat 或 Uo sat 2 i i 0 仍存在 虚断 现象 电压传输特性 当u u 时 uo Uo sat u u 时 uo Uo sat 不存在 虚短 现象 反馈 将放大电路输出端的信号 电压或电流 的一部分或全部通过某种电路引回到输入端 通过RE将输出电流反馈到输入 通过RE将输出电压反馈到输入 ui uo ic ie ui uo ui ube ieRe 三 电子电路中的反馈 一 反馈的概念 b 带反馈 a 不带反馈 电子电路方框图 净输入信号 反馈信号 输出信号 净输入信号 F 反馈电路 比较环节 输入信号 基本放大电路 若三者同相 Xd Xi Xf 即Xd Xi 此时 反馈信号削弱了净输入信号 电路为负反馈 若Xd Xi 即反馈信号起了增强净输入信号的作用则为正反馈 1负反馈与正反馈 2负反馈与正反馈的判别方法 利用瞬时极性法判别负反馈与正反馈的步骤 2 若电路中某点的瞬时电位高于参考点 对交流为电压的正半周 则该点电位的瞬时极性为正 用 表示 反之为负 用表示 4 若反馈信号与输入信号加在同一输入端 或同一电极 上 两者极性相反时 净输入电压减小 为负反馈 反之 极性相同为正反馈 3 若反馈信号与输入信号加在不同输入端 或两个电极 上 两者极性相同时 净输入电压减小 为负反馈 反之 极性相反为正反馈 1 设接 地 参考点的电位为零 设输入电压ui为正 差值电压ud ui uf ui 各电压的实际方向如图 uf减小了净输入电压 差值电压 负反馈 例1 例2 设输入电压ui为正 差值电压ud ui uf ui 各电压的实际方向如图 uf增大了净输入电压 正反馈 在振荡器中引入正反馈 用以产生波形 在放大电路中 出现正反馈将使放大器产生自激振荡 使放大器不能正常工作 3交流反馈直流反馈 如反馈信号只有交流信号 则叫交流反馈 如反馈信号只有直流信号 则叫直流反馈 如反馈信号中既有交流信号又有直流信号 则称作交直流反馈 例2 设输入电压ui为正 差值电压ube ui uf 各电压的实际方向如图 uf减小了净输入电压 负反馈 交流通路 交 直流分量的信号均可通过RE 所以RE引入的是交 直流反馈 如果有发射极旁路电容 RE中仅有直流分量的信号通过 这时RE引入的则是直流反馈 二 放大电路中的负反馈 1负反馈的分类 1 根据反馈所采样的信号不同 可以分为电压反馈和电流反馈 如果反馈信号取自输出电压 叫电压反馈 如果反馈信号取自输出电流 叫电流反馈 2 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同 可以分为串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号串联 即反馈信号与输入信号以电压形式作比较 称为串联反馈 反馈信号与输入信号并联 即反馈信号与输入信号以电流形式作比较 称为并联反馈 运算放大器电路反馈类型的判别方法 1 反馈电路直接从输出端引出的 是电压反馈 从负载电阻RL的靠近 地 端引出的 是电流反馈 2 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端 同相和反相 上的 是串联反馈 加在同一个输入端 同相或反相 上的 是并联反馈 3 对串联反馈 输入信号和反馈信号的极性相同时 是负反馈 极性相反时 是正反馈 4 对并联反馈 净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时 是负反馈 否则是正反馈 1 串联电压负反馈 设输入电压ui为正 差值电压ud ui uf uf削弱了净输入电压 差值电压 负反馈 反馈电压 取自输出电压 电压反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈 b 方框图 a 电路 各电压的实际方向如图 判定方法 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端 同相和反相 上的 是串联反馈 判定方法 反馈电路直接从输出端引出的 是电压反馈 例3 试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路 解 因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出 所以是电压反馈 因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输入端上 所以是串联反馈 串联电压负反馈 先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号 因输入信号和反馈信号加在不同的两个输入端上 并且的极性相同 所以是负反馈 2 并联电流负反馈 设输入电压ui为正 差值电流id i1 if 各电流的实际方向如图 if削弱了净输入电流 差值电流 负反馈 反馈电流 取自输出电流 电流反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈 a 电路 b 方框图 判定方法 从负载电阻RL的靠近 地 端引出的 是电流反馈 判定方法 加在同一个输入端 同相或反相 上的 是并联反馈 例4 试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路 解 因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近 地 端引出的 所以是电流反馈 因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上 所以是并联反馈 因净输入电流id等于输入电流和反馈电流之差 所以是负反馈 并联电流负反馈 例5 判断图示电路中的负反馈类型 解 RE2对交流不起作用 引入的是直流反馈 RE1对本级引入串联电压负反馈 RE1 RF对交 直流均起作用 所以引入的是交 直流反馈 例6 判断图示电路中的负反馈类型 解 RE1 RF引入越级串联电压负反馈 T2集电极的 反馈到T1的发射极 提高了E1的交流电位 使Ube1减小 故为负反馈 反馈从T2的集电极引出 是电压反馈 反馈电压引入到T1的发射极 是串联反馈 例7 如果RF不接在T2的集电极 而是接C2与RL之间 两者有何不同 解 因电容C2的隔直流作用 这时RE1 RF仅引入交流反馈 例8 如果RF的另一端不接在T1的发射极 而是接在它的基极 两者有何不同 是否会变成正反馈 解 T2集电极的 反馈到T1的基极 提高了B1的交流电位 使Ube1增大 故为正反馈 这时RE1 RF引入越级正反馈 RF2 R1 R2 直流反馈 稳定静态工作点 RF CF 交流电压并联负反馈 UCC a RE1 R1 RF1 RF2 C2 RC2 RC1 CE2 RE2 R2 C RF1 RE1 交直流电压串联负反馈 例9 RE2 直流反馈 电流并联负反馈 正反馈 两个2k 电阻构成交直流反馈 两个470k 回顾 b 带反馈 a 不带反馈 电子电路方框图 净输入信号 反馈信号 输出信号 净输入信号 F 反馈电路 比较环节 输入信号 基本放大电路 若三者同相 则Xd Xi 此时 反馈信号削弱了净输入信号 电路为负反馈 若Xd Xi 即反馈信号起了增强净输入信号的作用则为正反馈 1负反馈与正反馈 2负反馈与正反馈的判别方法 利用瞬时极性法判别负反馈与正反馈的步骤 2 若电路中某点的瞬时电位高于参考点 对交流为电压的正半周 则该点电位的瞬时极性为正 用 表示 反之为负 用表示 4 若反馈信号与输入信号加在同一输入端 或同一电极 上 两者极性相反时 净输入电压减小 为负反馈 反之 极性相同为正反馈 3 若反馈信号与输入信号加在不同输入端 或两个电极 上 两者极性相同时 净输入电压减小 为负反馈 反之 极性相反为正反馈 1 设接 地 参考点的电位为零 3交流反馈直流反馈 如反馈信号只有交流信号 则叫交流反馈 如反馈信号只有直流信号 则叫直流反馈 如反馈信号中既有交流信号又有直流信号 则称作交直流反馈 4负反馈的分类 1 根据反馈所采样的信号不同 可以分为电压反馈和电流反馈 如果反馈信号取自输出电压 叫电压反馈 如果反馈信号取自输出电流 叫电流反馈 2 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同 可以分为串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号串联 即反馈信号与输入信号以电压形式作比较 称为串联反馈 反馈信号与输入信号并联 即反馈信号与输入信号以电流形式作比较 称为并联反馈 2 若电路中某点的瞬时电位高于参考点 对交流为电压的正半周 则该点电位的瞬时极性为正 用 表示 反之为负 用表示 1 设接 地 参考点的电位为零 3 反馈电路直接从输出端引出的 是电压反馈 从负载电阻RL的靠近 地 端引出的 是电流反馈 4 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端 或两个电极 上的 是串联反馈 加在同一个输入端 或同一电极 上的 是并联反馈 5 对串联反馈 输入信号和反馈信号的极性相同时 是负反馈 极性相反时 是正反馈 6 对并联反馈 输入信号和反馈信号的极性相反时 是负反馈 否则是正反馈 运算放大器电路反馈类型的判别方法 本节内容 负反馈对放大电路工作性能的影响运算放大器在信号运算方面的运用 一 负反馈对放大电路工作性能的影响 反馈放大电路的基本方程 反馈系数 净输入信号 开环放大倍数 闭环放大倍数 讨论Af 1 降低放大倍数 负反馈使放大倍数下降 则有 同相 AF是正实数 1 AF 称为反馈深度 其值愈大 负反馈作用愈强 Af也就愈小 射极输出器 不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈 负反馈时 2 提高放大倍数的稳定性 引入负反馈使放大倍数的稳定性提高 放大倍数下降至1 1 AF 倍 其稳定性提高1 AF 倍 若 AF 1 称为深度负反馈 此时 在深度负反馈的情况下 闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关 例 A 300 F 0 01 3 对放大电路输入电阻的影响 在同样的ib下 ui ube uf ube 所以rif提高 1 串联负反馈 无负反馈时 有负反馈时 使电路的输入电阻提高 无负反馈时 有负反馈时 在同样的ube下 ii ib if ib 所以rif降低 2 并联负反馈 使电路的输入电阻降低 输出电压恒定与输出电阻低密切相关 电压负反馈具有稳定输出电压的作用 即有恒压输出特性 故输出电阻降低 输出电流恒定与输出电阻高密切相关 电流负反馈具有稳定输出电流的作用 即有恒流输出特性 故输出电阻提高 1 电压负反馈使电路的输出电阻降低 2 电流负反馈使电路的输出电阻提高 4 对放大电路输出电阻的影响 二 运算放大器在信号运算方面的运用 集成运算放大器与外部电阻 电容 半导体器件等构成闭环电路后 能对各种模拟信号进行比例 加法 减法 微分 积分 对数 反对数 乘法和除法等运算 运算放大器工作在线性区时 通常要引入深度负反馈 所以 它的输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数 而与运算放大器本身的参数关系不大 改变输入电路和反馈电路的结构形式 就可以实现不同的运算 一 比例运算 1 反相比例运算 1 电路组成 以后如不加说明 输入 输出的另一端均为地 2 电压放大倍数 因虚短 所以u u 0 称反相输入端 虚地 反相输入的重要特点 因虚断 i i 0 所以i1 if 要求静态时u u 对地电阻相同 所以平衡电阻R2 R1 RF 讨论 u u 5 电压并联负反馈 输入电阻低 输出电阻低 ri R1 共模输入电压低 接近于零 结论 1 Auf为负值 即uo与ui极性相反 因为ui加在反相输入端 2 Auf只与外部电阻R1 RF有关 与运放本身参数无关 3 Auf 可大于1 也可等于1或小于1 4 因u u 0 所以反相输入端 虚地 2 同相比例运算 因虚断 所以u ui 1 电路组成 2 电压放大倍数 因虚短 所以u ui 反相输入端不 虚地 因要求静态时u u 对地电阻相同 所以平衡电阻R2 R1 RF 5 电压串联负反馈 输入电阻高 输出电阻低 共模输入电压可能较高 结论 1 Auf为正值 即uo与ui极性相同 因为ui加在同相输入端 2 Auf只与外部电阻R1 RF有关 与运放本身参数无关 3 Auf 1 不能小于1 4 u u 0 反相输入端不存在 虚地 现象 当R1 且RF 0时 uo ui Auf 1 称电压跟随器 由运放构成的电压跟随器输入电阻高 输出电阻低 其跟随性能比射极输出器更好 二 加法运算电路 1 反相加法运算电路 因虚短 u u 0 平衡电阻 R2 Ri1 Ri2 RF 因虚断 i 0 所以ii1 ii2 if i i 2 同相加法运算电路 方法1 根据叠加原理ui1单独作用 ui2 0 时 同理 ui2单独作用时 方法2 平衡电阻 Ri1 Ri2 R1 RF u u 也可写出u 和u 的表达式 利用u u 的性质求解 1 输入电阻低 2 共模电压低 3 当改变某一路输入电阻时 对其它路无影响 同相加法运算电路的特点 1 输入电阻高 2 共模电压高 3 当改变某一路输入电阻时 对其它路有影响 反相加法运算电路的特点 三 减法运算电路 由虚断可得 由虚短可得 如果取R1 R2 R3 RF 如R1 R2 R3 RF R2 R3 R1 RF 输出与两个输入信号的差值成正比 讨论 四 积分运算电路 由虚短及虚断性质可得i1 if if 当电容CF的初始电压为uC t0 时 则有 若输入信号电压为恒定直流量 即ui Ui时 则 积分饱和 线性积分时间 线性积分时间 Uo sat ui Ui 0 ui Ui 0 采用集成运算放大器组成的积分电路 由于充电电流基本上是恒定的 故uo是时间t的一次函数 从而提高了它的线性度 输出电压随时间线性变化 Ui Ui 将比例运算和积分运算结合在一起 就组成比例 积分运算电路 电路的输出电压 上式表明 输出电压是对输入电压的比例 积分 这种运算器又称PI调节器 常用于控制系统中 以保证自控系统的稳定性和控制精度 改变RF和CF 可调整比例系数和积分时间常数 以满足控制系统的要求 五 微分运算电路 由虚短及虚断性质可得i1 if Ui Ui 当输入电压ui为阶跃信号时 考虑到信号源总存在内阻 在t 0时 输出电压仍为一个有限值 随着电容器C的充电 输出电压uo将逐渐地衰减 最后趋近于零 如上图所示 比例 微分运算电路 上式表明 输出电压是对输入电压的比例 微分 控制系统中 PD调节器在调节过程中起加速作用 即使系统有较快的响应速度和工作稳定性 PD调节器 if 按下列关系式画出运算电路 并计算各电阻的阻值 括号中的反馈电阻RF和电容CF是已给出的 按下列关系式画出运算电路 并计算各电阻的阻值 括号中的反馈电阻RF和电容CF是已给出的 三 电压比较器 电压比较器的功能 电压比较器是集成运放非线性应用电路 它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较 在二者幅度相等的附近 输出电压将产生跃变 相应输出高电平或低电平 比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域 运放工作在开环状态或引入正反馈 运放工作在饱和区 理想运放工作在饱和区的特点 1 输出只有两种可能 Uo sat 或 Uo sat 当u u 时 uo Uo sat u u 时 uo Uo sat 不存在 虚短 现象2 i i 0仍存在 虚断 现象 电压传输特性 电压传输特性 Uo sat Uo sat 运放处于开环状态 1 基本电压比较器 阈值电压 门限电平 输出跃变所对应的输入电压 当u u 时 uo Uo sat u u 时 uo Uo sat 即uiUR时 uo Uo sat 可见 在ui UR处输出电压uo发生跃变 参考电压 输出带限幅的电压比较器 设稳压管的稳定电压为UZ 忽略稳压管的正向导通压降则uiUR uo UZ uiUR时 uo Uo sat 过零电压比较器 利用电压比较器将正弦波变为方波 过零比较器结构简单 灵敏度高 但抗干扰能力差 过零比较器在实际工作时 如果ui