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textLogo三、深入篇新浪微博：/circuitfly电路飞翔网站：www.cQQ群：214926972第16章 电路功能的实现——基础运放电路新浪微博：

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用智能手机、平板电脑扫描二维码www.c16.1■实例引入——心率测量新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.1.1指尖脉搏新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.1.2信号的“过滤”新浪微博：

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■元器件——比较器LM193新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697211.2.1 数字投音器、

比较器（comparator）对两个输入信号的幅度进行比较：当同相输入端信号V+大于反相输入端信号V-，则比较器输出与正电源接近的高电平。当同相输入端信号V+小于反相输入端信号V-，则比较器输出与负电源接近的低电平。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.1心跳脉冲新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.2比较器与运放的异同新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.3基础比较器新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.3基础比较器非过零比较器（nonzero-leveldetector），反相输入端的参考电压VREF控制在一个由R1、R2构成的分压器手里：当输入信号Vin>VREF时，比较器输出Vout为高电平，否则为低电平。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.3基础比较器假设VCC=12V，需要比较器在Vin>2V时翻转输出高电平，则参考电压VREF=2V，于是得到分压器电阻阻值：假设R2=2kΩ：解得：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.3基础比较器有时使用分压器设置参考电压不够稳定，还可以像用稳压二极管来设置参考电压，此时参考电压VREF为稳压二极管的稳压值VZ。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.3基础比较器反相输入端接地作为参考电压端（参考电压为0V），当输入信号Vin高于0时输出信号Vout为+VCC，当输入信号Vin低于0时输出信号Vout为-VEE。检测一个输入信号是否超过0，常常又称为过零比较器（zero-leveldetector）。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.4迟滞比较器迟滞比较器（hysteresiscomparator）对跳变点进行控制。也称施密特触发器（Schmitttrigger）新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.5窗口比较器新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.2.5窗口比较器具有上、下限比较功能的比较器称为窗口比较器，VU和VL端用来设置上、下限，可用分压器、参考电压源等设置。当Vin在上、下限之间时，输出Vout为低电平。当Vin超出上限或下限时，输出Vout为高电平。16.3

■电路与应用——差分放大器新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 214926972差分放大器（differentialamplifier）对同相输入端和反相输入端信号的差别部分进行可控放大。V1和V2都是正弦信号，差别部分为（V1

－V2），亦为正弦信号。经过差分放大器放大，假设增益Av=5，输出信号仍为正弦信号，幅度变成了5（V1

－V2）。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 214926972单运放差分放大器只有一个运放构成。如图16-14所示，如果两个输入电阻阻值相同（R1），反馈电阻与同相输入端接地电阻阻值相同（R2），单运放差分放大器的输入、输出关系式为：

16.3.1单运放差分放大器新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.3.1单运放差分放大器【例16.1】差分放大器：已知某差分型传感器的最大差模信号的幅度为50mV，请设计一个单运放差分放大器，把传感器的最大信号放大到5V。解答：欲将50mV放大到5V，则增益为5V/50mV=100。假设R1=1kΩ，得R2=100kΩ。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.3.2三运放差分放大器新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.3.2三运放差分放大器推荐参考书目16.4■设计与仿真——积分器与微分器新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.1积分新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.2有源积分器在某一时刻的输出为之前输入信号的总面积。如输入一个幅度VE的直流信号，随着时间（t）的推移，输入信号VE下的面积越来越大，在t­E时刻，面积为VE×tE。由于VE恒定，时间越长，面积越大，于是输

出端的信号在不断负向增加。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.2有源积分器运放的反馈组件是个电容（C1），它与输入电阻R1构成的RC电路使电路产生了积分的功能：同时还可以用电压与电容容量的乘积来表示：联合两个式子，可以得到电容两端电压

的表达式：新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.2有源积分器这样，当输入信号vin为一直流信号VE时，流过电阻R1的电流为一恒定值，即：流过电阻R1的电流等于流过C1的电流，于是有：

恒定，将成为一条斜率为的直线。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.2有源积分器【例16.2】积分器：与电容C1并联的电阻Rf提供积分器一个合适的增益。输入信号Vin为频率5kHz的标准脉冲信号（占空比50%，幅度5V）。试描绘出输出信号波形，并用Proteus仿真积分器。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.2有源积分器解答：电容两端电压变化率为：负号表示反向变化。得到：把已知条件代入上式，得到电容两端电压变化率：新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.2有源积分器输出信号Vout每µs反相变化50mV，于是在输入信号保持高电平或低电平的100µs内，输出信号Vout将变化

，于是得到图示的波形。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.3微分新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.4有源微分器有源微分器（activedifferentiator）计算输入信号变化率。假如输入的是一个斜率为VE的信号，信号变化率恒定（等于VE），在输出端得到一个大小为-VE 的直流信号。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.4有源微分器电容C1两端的电压与输入信号vin的电压相等。电容C1和电阻R1流经的电流相同：联立上面两个式子：新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.4有源微分器【例16.3】微分器：输入信号Vin为频率1kHz的三角波信号，幅度为5V。试描绘出输出信号波形，并用Proteus仿真积分器。新浪微博：

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QQ群：/circuitfly www.c 21492697216.4.4有源微分器解答：输入信号的周期为1ms，于是信号从0增加到+5V需要0.5ms，得到输出信号为：

16.5■应用体验——加法器新浪微博：

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