1、模擬信號比較電路,運放非線性應(yīng)用的條件和分析特點 單限電壓比較器 滯回電壓比較器,運放非線性應(yīng)用的條件與特點（1）,在圖示運放電路中，有 uo=Aod(ui2-ui1)=Aodui,其傳輸特性如圖所示,線性區(qū),非性區(qū),非性區(qū),結(jié)論：集成運放的開環(huán)與正反饋工作是集成運放非線性應(yīng)用的充分必要條件。,運放工作在非線性狀態(tài)的條件,運放非線性應(yīng)用的條件與特點（2）,運放工作在非線性狀態(tài)下的兩個特點,設(shè)+UOM與-UOM為運放為運放輸出的正、負(fù)最大值 ，有,uo=,+UOM 當(dāng)u+u-,-UOM 當(dāng)u+u-,虛接跳變,設(shè)I+與I-為運放同相與反相端的輸入電流 ，因為對于理想運放有rid=，所以,I+=I-

2、=0,虛斷,end,1. 運放工作在非線性狀態(tài)的判定：電路開環(huán)或引入正反饋。,運放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法,2. 運放工作在非線性狀態(tài)的分析方法： 若U+U- 則UO=+UOM； 若U+U- 則UO=-UOM。 虛斷（運放輸入端電流=0） 注意：此時不能用虛接！,運放非線性應(yīng)用,電壓比較器：,波形發(fā)生電路：,單限比較器,滯回比較器,窗口比較器,三態(tài)比較器,矩形波發(fā)生電路,三角波發(fā)生電路,鋸齒波發(fā)生電路,單限電壓比較器（1）,電壓比較器的功能：,利用輸出信號的變化，比較兩個電壓的大小,參考電壓,比較信號電壓,輸出電壓,=,+UOM,-UOM,電壓比較器的閾值：,指ui與UR比較時，使輸出發(fā)生

3、跳變時的ui值。,電壓比較器的分類：,單限比較器,滯回比較器,窗口比較器,三態(tài)比較器,單限電壓比較器（2）,過零電壓比較器,結(jié)構(gòu)特點：,運放工作于開環(huán)狀態(tài),參考電壓UR=0,UR=0,分析方法：,第一步：,由運放非線性工作特點，有,uo=,+UOM 當(dāng)u+u-,-UOM 當(dāng)u+u-,第二步：,由電路求u+與u-,對圖示電路，有u+=ui 、u-=0,第三步：,求閾值，得出比較器的傳輸特性,因為當(dāng)u+=u-時輸出發(fā)生跳變，此時ui=0，所以,Uth=ui=0,比較器的傳輸特性,uo=,+UOM 當(dāng)ui0,-UOM 當(dāng)ui0,單限電壓比較器（3）,過零電壓比較器可將正弦波變換為矩形波,ui0,uo

4、=UOM,ui0,uo=-UOM,+ UOM,- UOM,帶限幅的過零電壓比較器,傳輸特性,uo=,+UZ 當(dāng)ui0,-UZ 當(dāng)ui0,R有何作用？,單限電壓比較器（4）,任意電壓比較器,結(jié)構(gòu)特點：,運放工作于開環(huán)狀態(tài),參考電壓UR0,UR0,分析方法：,第一步：,由運放非線性工作特點，有,uo=,+UZ 當(dāng)u+u-,-UZ 當(dāng)u+u-,第二步：,由電路求u+與u-,對圖示電路，有u+=UR、u-= ui,第三步：,求閾值，得出比較器的傳輸特性,因為當(dāng)u+=u-時輸出發(fā)生跳變，此時ui=UR，所以,Uth=ui=UR,比較器的傳輸特性,uo=,-UZ 當(dāng)uiUR,+UZ 當(dāng)uiUR,單限電壓比

5、較器（5）,改變參考電壓，可實現(xiàn)占空比可調(diào)的矩形波,uiUR,uo=UZ,uiUR,uo=-UZ,UR,uiUR,uo=UZ,+UZ,-UZ,例：有一電壓比較器如圖所示，R1=R2.試求閾值電壓、并作傳輸特性。,由疊加定理得：,+UZ 當(dāng)u+u-,解：,（1）,由運放非線性工作特點，有,uo=,-UZ 當(dāng)u+u-,（2)由電路求u+與u-,對圖示電路，有u+=0,(3),求閾值，得出比較器的傳輸特性,因為當(dāng)u+=u-時輸出發(fā)生跳變，此時 ui=-3V，所以,Uth=ui=-3V,比較器的傳輸特性,uo=,+UZ 當(dāng)ui-3V,-UZ 當(dāng)ui-3V,電壓比較器的另一種形式： 將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反

6、饋回路上,R =R,end,滯回電壓比較器（1）,單限電壓比較器電路結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，但抗干擾能力較差。,優(yōu)點,缺點,干擾引起系統(tǒng)誤動作,采用滯回比較器,反相滯回比較器,結(jié)構(gòu)特點：,運放工作于正反饋狀態(tài),比較信號加入反相輸入端,分析過程：,第一步：,由運放非線性工作特點，有,uo=,+UOM 當(dāng)u+u-,-UOM 當(dāng)u+u-,第二步：,由電路求u+與u-,(1) 對圖示電路，有 u-=ui,(2) 用疊加原理求u+,uo單獨作用,UR單獨作用,注意：對于不同的輸出值，U+有兩個取值,滯回電壓比較器（3）,第三步：,求閾值,因為當(dāng)u+=u-時輸出發(fā)生跳變，此時ui=Uth，所以,當(dāng)uo=+UO

7、M時，,當(dāng)uo=-UOM時，,注意：Uth1Uth2,滯回電壓比較器（4）,第四步：,分析傳輸特性,（1）ui由-逐漸增大,ui=-時，uo=+UOM，閾值為Uth1,-uiUth1時，uo=+UOM,ui=Uth1時，跳變，uo=-UOM,uiUth1時，uo=-UOM，閾值為Uth2,Uth1,+UOM,-UOM,（2）ui由+逐漸減小,ui=+時，uo=-UOM，閾值為Uth2,Uth2ui+時，uo=-UOM,ui=Uth2時，跳變，uo=+UOM,uiUth2時，uo=+UOM，閾值為Uth1,Uth2,定義：回差電壓 uth=Uth1-Uth2,滯回電壓比較器（5）,0,t,uo,

8、回差電壓越大，比較器抗干擾能力越強。,Uth1,Uth2,+UOM,-UOM,只要干擾大小在回差以內(nèi)，電路不受影響,滯回電壓比較器（6）,同相滯回比較器,結(jié)構(gòu)特點：,運放工作于正反饋狀態(tài),比較信號加入同相輸入端,(1) 閾值計算,對圖示電路，有 u-=UR,用疊加原理求u+,uo單獨作用,ui單獨作用,注意：對于不同的輸出值，U+有兩個取值,滯回電壓比較器（7）,當(dāng)uo=-UZ時，,所以,當(dāng)uo=+UZ時，,所以,Uth1 Uth2,滯回電壓比較器（8）,(2) 分析傳輸特性,ui由-逐漸增大,ui=-時，uo=-UOM，閾值為Uth1,-uiUth1時，uo=-UOM,ui=Uth1時，跳變

9、，uo=+UOM,uiUth1時，uo=+UOM，閾值為Uth2,Uth1,+UOM,-UOM,（2）ui由+逐漸減小,ui=+時，uo=+UOM，閾值為Uth2,Uth2ui+時，uo=+UOM,ui=Uth2時，跳變，uo=-UOM,uiUth2時，uo=-UOM，閾值為Uth1,Uth2,end,例題：R1=10k，R2=10k ，UZ=6V， UR=10V。當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時，畫 出輸出uo的波形。,上下限：,滯回電壓比較器（9）,滯回電壓比較器（10）,例 圖示運放最大輸出電壓為 15V.計算下列幾種接法時的uo，并說出此時電路的名稱。（1）M與N相連，ui=1V； （2）M懸空，ui=1V；（3）M與P相連，uo原為15V，現(xiàn)輸入信號增加至ui=6V,解:(1) M與N相連，電路為反相比例電路。,uo=-ui=-1V,（2）M懸空，電路為過零比較器。,uo=-15V,（3）M與P相連，電路為反相滯回比較器。,uo原為15V，所對應(yīng)的閾值電壓,現(xiàn)輸入信號增加至ui=6V，已經(jīng)大于閾值電壓。所以uo=-15