電子技術(shù)第講(運(yùn)放非線性應(yīng)用)1第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一

12.5集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用所謂非線性應(yīng)用是指：由運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。2第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一12.5.1限幅器tuiu0tUZ+UF-(UZ+UF)-+AuoR1RFuiDZR+1.雙向穩(wěn)壓管接于輸出端R限流電阻一般取100特點(diǎn)：電路中的運(yùn)放處于線性放大狀態(tài)，但外圍電路有非線性元件（二極管、穩(wěn)壓二極管）。DZ雙向穩(wěn)壓管UZ穩(wěn)壓值,UF正向壓降3第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一uoui0傳輸特性DZ-+AuoR1RFui+2.雙向穩(wěn)壓管接于負(fù)反饋回路上UZ+UF-(UZ+UF)+UOM-UOM4第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一12.5.2電壓比較器++uouiURuoui0+Uom-UomURUR為參考電壓當(dāng)ui>UR時(shí),uo=+Uom當(dāng)ui<UR時(shí),uo=-Uom

特點(diǎn):運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)5第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一++uouiURuoui0+Uom-UomUR當(dāng)ui<UR時(shí),uo=+Uom當(dāng)ui>UR時(shí),uo=-Uom

若ui從反相端輸入電壓比較器(續(xù))6第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一uoui0+UOM-UOM++uoui過零比較器:當(dāng)UR=0時(shí)++uouiuoui0+UOM-UOM電壓比較器(續(xù))7第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一++uouituituo+Uom-Uom例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲ā?第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一++uiuoui0+UZ-UZ用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓uoUZuoui0+UOM-UOM++uoui忽略了UF9第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一電壓比較器的另一種形式：將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路上++uiuoUZR′R_uoui0+UZ-UZR′=R10第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一12.5.3遲滯比較器1.遲滯比較器(下行)特點(diǎn):電路中使用正反饋,運(yùn)放處于非線性狀態(tài)1、因?yàn)橛姓答?，所以輸出飽和?、當(dāng)uo正飽和時(shí)(uo=+UOM)：Hom211+UURRRU+=+=3、當(dāng)uo負(fù)飽和時(shí)(uo=-UOM)：Lom211+UURRRU+=+-=－++uoRR2R1uiU+11第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一－++uoRR2R1uiU+遲滯比較器(下行)(續(xù))uoui0+Uom-UomU+HU+L設(shè)ui,當(dāng)ui=<U+L,

uo從-UOM+UOM這時(shí),uo=-UOM,U+=U+L設(shè)初始值:

uo=+UOM,U+=U+H設(shè)ui,當(dāng)ui=>U+H,

uo從+UOM-UOM12第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一傳輸特性u(píng)oui0+Uom-UomU+HU+LU+H上門限電壓U+L下門限電壓U+H-U+L稱為回差om211URRR+=HU+om211URRR+=-LU+13第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一tuiU+HU+LtuoUom-Uom例:設(shè)輸入為正弦波,畫出輸出的波形。－++uoRR2R1uiU+14第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一加上參考電壓后的遲滯比較器(下行)：－++uoRR2R1uiUR上下限：uoui0U+HU+L傳輸特性+UOM-UOM15第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一例題：R1=10k，R2=20k

，UOM=12V，UR=9V當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時(shí)，畫出輸出uo的波形。uoui0U+HU+L－++uoRR2R1uiUR傳輸特性上下限：=10V=2V16第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一2V10Vuiuo+UOM-UOMuoui0U+HU+L傳輸特性+UOM-UOM－++uoRR2R1uiUR17第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一－++uoRR2R1uiURuoui0U+HU+L－++uoRR2R1uiU+uoui0+Uom-UomU+HU+L遲滯比較器(下行)兩種電路傳輸特性的比較:18第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一2.遲滯比較器(上行)u+=0時(shí)翻轉(zhuǎn)，可以求出上下門限電壓。0URRRuRRRom211i212=+++－++uoRR2R1ui當(dāng)u+>u-=0

時(shí),uo=+UOM當(dāng)u+<u-=0時(shí),uo=-UOM0URRRRRRom211212=+-+ui當(dāng)uo=-UOM當(dāng)uo=+UOMui=ui=19第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一U+HU+Luoui0Uom-Uom傳輸特性曲線－++uoRR2R1ui遲滯比較器(上行)(續(xù))上下門限電壓20第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一加上參考電壓后的遲滯比較器(上行)：－++uoRR2R1uiUR上下門限電壓URURRRuRRRom211i212=+++當(dāng)uo=+UOM當(dāng)uo=-UOMURRRRRRom211212=+-+uiURUR

R2RR21++UR

R2RR21++21第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一加上參考電壓后的遲滯比較器(上行)傳輸特性：－++uoRR2R1uiUR－++uoRR2R1ui對(duì)照U+HU+Luoui0Uom-UomU+HU+Luoui0Uom-Uom22第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一1.電路結(jié)構(gòu)12.6.1方波發(fā)生器下行的遲滯比較器，輸出經(jīng)積分電路再輸入到此比較器的輸入端。上下限:－++RR1R2Cucuo12.6信號(hào)發(fā)生電路23第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一2.工作原理：(1)設(shè)uo

=

+UOM,此時(shí)，輸出給C充電,uc

則：u+=U+H－++RR1R2C+ucuo0tuoUOM-UOMucU+H0t一旦uc>U+H

,就有u->u+,在uc<U+H

時(shí)，u-

<u+,uo

立即由＋UOM

變成－UOM

,設(shè)uC初始值uC(0+)=0方波發(fā)生器uo保持+UOM不變UOM24第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一此時(shí)，C

經(jīng)輸出端放電,再反向充電(2)當(dāng)uo

=

-UOM時(shí)，u+=U+Luc達(dá)到U+L時(shí)，uo上翻－++RR1R2C+ucuoU+HuctU+L當(dāng)uo

重新回到＋UOM

以后，電路又進(jìn)入另一個(gè)周期性的變化。-UOM25第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一0U+HuctU+LUOMuo0t-UOMT周期與頻率的計(jì)算：－++RR1R2C+ucuof=1/T此期間是分析問題時(shí)的假設(shè),實(shí)際上用示波器觀察波形時(shí)看不到這段波形.26第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一周期與頻率的計(jì)算：－++RR1R2C+ucuo0U+HuctU+L+UOM-UOMT1T2TT=T1+T2=2T2，因正反向充電條件一樣T1=T2。uc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tT2階段uc(t)的過渡過程方程為:27第27頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一0U+HuctU+L+UOM-UOMT1T2Tuc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tUC(0+)=UC()=+UOMt=T2時(shí),uc(t=T2)=周期與頻率的計(jì)算：)21ln(21RRRCT2+=28第28頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一思考題：點(diǎn)b是電位器RW

的中點(diǎn)，點(diǎn)a

和點(diǎn)c

是b的上方和下方的某點(diǎn)。試定性畫出點(diǎn)電位器可動(dòng)端分別處于

a、b、c

三點(diǎn)時(shí)的uo-uc

相對(duì)應(yīng)的波形圖。－-++