《电子技术》教学讲义 项目4-集成运放及其应用 微积分、集成运放的非线性应用

山东工业职业学院

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课题微、积分运算及集成运放的非线性应用

教学目的：

1、掌握微、积分运算电路的结构特点，并能灵活运用。

2、熟悉比较器的结构恃点及分析方法，并加以应用。

教学重点、难点:

重点：比较器

难点：微、积分运算电路

教学措施（课型、教法、教具、参考书）：

课型：新课讲授教法：讲练结合

参考书：北京理工大学出版社顾海远主编《电子技术》

人民邮电出版社黄军辉《电子技术》

课外作业（复习、练习、预习）：

复习本节内容P1437.8

教学后记:

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（-）复习内容

I、习题P1437.4画出反用和同相比例运算电路，并写出每种电路的运算关系。

CZF

反相比例运算电路同相比例运算放大器

2、怎样设计反相器和电压跟随器？

使反相比例运算电路的RF二R即得到反相器；

若令同相比例运算电路的R尸8（即R开路或从电路中去掉），或RF=O（即&短接），即得到电

压跟随器。

（二）引入新课

除能进行加、减、乘、除四则运算外，运放在线性区还能完成微分、枳分运异，基础电路

为反相比例运算电路。

（三）新课讲授

微分和积分运算电路

1、微分运算电路

（1）电路图

I

一〉OO

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即将反相比例运算电路的外接电阻/?!换成电容，便构成微分运算电路。

(2)电路分析

因电路中有负反馈，运放工作于线性区，满足虚短和虚断的关系，因此可得出

ii=ZF»W+=U-=0O

又。•二不心ir=-—工

dzd/d/RRF

进而可推得先=-&C幺，该电路实现了微分运算，其中&C为微分时间常数。

dr

(3)应用

微分电路常用于波形变换、移相，以及自控系统中用于加速系统的过渡过程等。

2、积分运算电路

(1)电路图

将微分运算电路的外接电阻和电容调换位置即可构成积分运算电路。

(2)电路分析

运放同样工作于线性区，因此有人=帚，〃+="-=0。

又仁^=乜,c^=cd(〃L°)=_c%

RRdid/dr

进而可推得仆=-」-向山，该电路实现了积分运算，其中」为积分时间常数。

°RC)1RC

(3)应用

积分电路可用于定时、波形变换、移相及自控系统中用于消除系统的静态误差等。

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集成运放的非线性应用

电压比较器

电压比较器是一种用来比较输入信号出和参考电压”R的电路。集成运放作比较器时，常工

作于开环状态，为了改善输入输出特性，常在电路中引入正反馈。输入电压环接入运放的一个

输入端，参考电压〃i接入运放的另一输入端，通过运放对两个电压进行比较，由运放的输出状

态反映所比较的结果。当输入信号的幅度出现微小的不同时，输出电压就将产生跃变，由正饱

和值十几变成负饱和值-4”或者由负饱和值-乩变成正饱和值+乩。据此来判断输入信号的大小

和极性。

1、过零比较器

（1）参考电压为零的比较器称为过零比较器（亦称零电平匕较器）。它是最为简单的一种匕较器。

（2）电路图及传输特性

---------+U°m

°------>8网

+—C——

0U.

一+

~Uom

（a）00D（b）D000

（3）电路分析

输入信号ui接至反相输入端，而同相输入端接地，有；1+=0。因运放开环，工作于非线性区。

因此有当〃卜0时，Wo=+（/omo

当〃i>0时，=

即每当信号过零时，输出电压就要发生翻转，由+&m到-U°m，或者由-到+&m

（4）应用

电压比较器可进行过零检测或实现波形转换。

2、单限比较器

（1）将过零比较器的同相输入端外接一参考电压UR,即构成单限比较器。

（2）电路图及传输特性

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（3）电路分析

运放工作于非线性区，因此有

当“iVUR时，=

当*UR时，〃。=一Uom

3、迟滞比较器

迟滞比较器也叫滞回比较器。

（1）电路图及传输特性

（b）传输特性

（2）电路分析

电路接有正反馈，因此运放工作于非线性区。虚断的结论依然成立。

当输出电压为+〃n时，同相端电压：11+=--------U=U1,输入电压3由小到大变

R2+RF

化时，只要修〈如输出电压总是+乩。一旦"从小于M逐渐增加到大于U\,输出电压将从+%

跃变为-爆。

此后，当输出为-嬴时，同相端电压〃+="（-。皿）=一月「且只要哈-所

R2十Rr

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输出将保持一如不变，一旦M由大逐渐减小到小于-乙，输出电压将从-以跃变到+心。

输出电压由正变负，又由负变正，所对应的参考电压UT与一折是不同的值。这就是比较

器具有迟滞（回差）特性，传输特性具有迟滞回线的形状。

两个参考电压之差U