集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用.ppt

集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 運(yùn)放非線性應(yīng)用條件與分析特點(diǎn) 電壓比較電路 非正弦波發(fā)生電路 集成運(yùn)算放大器應(yīng)用綜合 運(yùn)放非線性應(yīng)用的條件與特點(diǎn) 1 在圖示運(yùn)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 在開(kāi)環(huán)與正反饋條件下 運(yùn)放工作在非線性區(qū) 運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的條件 運(yùn)放非線性應(yīng)用的條件與特點(diǎn) 2 運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)下的兩個(gè)特點(diǎn) 設(shè) UOM與 UOM為運(yùn)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(yùn)放同相與反相端的輸入電流 因?yàn)閷?duì)于理想運(yùn)放有rid 所以 I I 虛斷 end 單限電壓比較器 1 電壓比較器的功能 利用輸出信號(hào)的變化 比較兩個(gè)電壓的大小 參考電壓 比較信號(hào)電壓 輸出電壓 UOM UOM 電壓比較器的閾值 指ui與UR比較時(shí) 使輸出發(fā)生跳變時(shí)的ui值 電壓比較器的分類(lèi) 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(guò)零電壓比較器 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 運(yùn)放工作于開(kāi)環(huán)狀態(tài) 參考電壓UR 0 UR 0 分析方法 第一步 由運(yùn)放非線性工作特點(diǎn) 有 uo UOM當(dāng)u u UOM當(dāng)u u 第二步 由電路求u 與u 對(duì)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?yàn)楫?dāng)u u 時(shí)輸出發(fā)生跳變 此時(shí)ui 0 所以 Uth ui 0 比較器的傳輸特性 uo UOM當(dāng)ui 0 UOM當(dāng)ui 0 單限電壓比較器 3 過(guò)零電壓比較器可將正弦波變換為矩形波 ui 0 uo UOM ui 0 uo UOM UOM UOM 帶限幅的過(guò)零電壓比較器 傳輸特性 uo UZ當(dāng)ui 0 UZ當(dāng)ui 0 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(diǎn) 運(yùn)放工作于開(kāi)環(huán)狀態(tài) 參考電壓UR 0 UR 0 分析方法 第一步 由運(yùn)放非線性工作特點(diǎn) 有 uo UZ當(dāng)u u UZ當(dāng)u u 第二步 由電路求u 與u 對(duì)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?yàn)楫?dāng)u u 時(shí)輸出發(fā)生跳變 此時(shí)ui UR 所以 Uth ui UR 比較器的傳輸特性 uo UZ當(dāng)ui UR UZ當(dāng)ui UR 單限電壓比較器 5 改變參考電壓 可實(shí)現(xiàn)占空比可調(diào)的矩形波 ui UR uo UZ ui UR uo UZ UR ui UR uo UZ UZ UZ UR 單限電壓比較器 6 例 有一電壓比較器如圖所示 試求閾值電壓 并作傳輸特性 解 1 由非線性工作特點(diǎn) 有 uo UZ當(dāng)u u UZ當(dāng)u u 2 由電路求u 與u 對(duì)圖示電路 有u 0 3 求閾值 得出比較器的傳輸特性 因?yàn)楫?dāng)u u 時(shí)輸出發(fā)生跳變 此時(shí) 1 5 0 5ui 0 所以 Uth ui 3V 單限電壓比較器 7 end 比較器的傳輸特性 uo UZ當(dāng)ui 3V UZ當(dāng)ui 3V 滯回電壓比較器 1 單限電壓比較器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 靈敏度高 但抗干擾能力較差 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 干擾引起系統(tǒng)誤動(dòng)作 采用滯回比較器 滯回電壓比較器 2 反相滯回比較器 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 運(yùn)放工作于正反饋狀態(tài) 比較信號(hào)加入反向輸入端 分析過(guò)程 第一步 由運(yùn)放非線性工作特點(diǎn) 有 uo UOM當(dāng)u u UOM當(dāng)u u 第二步 由電路求u 與u 1 對(duì)圖示電路 有u ui 2 用疊加原理求u uo單獨(dú)作用 UR單獨(dú)作用 注意 對(duì)于不同的輸出值 U 有兩個(gè)取值 滯回電壓比較器 3 第三步 求閾值 因?yàn)楫?dāng)u u 時(shí)輸出發(fā)生跳變 此時(shí)ui Uth 所以 當(dāng)uo UOM時(shí) u 1 u ui Uth1 即 當(dāng)uo UOM時(shí) u 2 u ui Uth2 即 注意 Uth1 Uth2 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(shí) uo UOM 閾值為Uth1 ui Uth1時(shí) uo UOM ui Uth1時(shí) 跳變 uo UOM ui Uth1時(shí) uo UOM 閾值為Uth2 Uth1 UOM UOM 2 ui由 逐漸減小 ui 時(shí) uo UOM 閾值為Uth2 Uth2 ui 時(shí) uo UOM ui Uth2時(shí) 跳變 uo UOM ui Uth2時(shí) 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 回差電壓越大 比較器抗干擾能力越強(qiáng) 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(diǎn) 運(yùn)放工作于正反饋狀態(tài) 比較信號(hào)加入同相輸入端 1 閾值計(jì)算 對(duì)圖示電路 有u UR 用疊加原理求u uo單獨(dú)作用 ui單獨(dú)作用 注意 對(duì)于不同的輸出值 U 有兩個(gè)取值 滯回電壓比較器 7 當(dāng)uo UZ時(shí) u 1 u UR Uth ui 即 所以 當(dāng)uo UZ時(shí) u 2 u UR Uth ui 即 所以 滯回電壓比較器 8 2 分析傳輸特性 ui由 逐漸增大 ui 時(shí) uo UZ 閾值為Uth1 ui Uth1時(shí) uo UZ ui Uth1時(shí) 跳變 uo UZ ui Uth1時(shí) uo UZ 閾值為Uth2 Uth1 UZ UZ 2 ui由 逐漸減小 ui 時(shí) uo UZ 閾值為Uth2 Uth2 ui 時(shí) uo UZ ui Uth2時(shí) 跳變 uo UZ ui Uth2時(shí) uo UZ 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(shí) 畫(huà)出輸出uo的波形 閾值 滯回電壓比較器 9 滯回電壓比較器 10 矩形波發(fā)生電路 一 電路結(jié)構(gòu) 二 工作原理 1 閾值電壓計(jì)算 滯回比較器 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò) 矩形波發(fā)生電路 2 波形發(fā)生過(guò)程分析 1 設(shè)uo UZ uC 0 此時(shí) 輸出給C充電 則 u Uth1 一旦uc Uth1 在uc Uth1時(shí) u u uo保持 UZ不變 uo立即由 UZ變成 UZ 此時(shí) C經(jīng)輸出端放電 2 當(dāng)uo UZ時(shí) u Uth2 當(dāng)uc Uth2時(shí) uo UZ 當(dāng)uo重新回到 UZ以后 電路又進(jìn)入另一個(gè)周期性的變化 矩形波發(fā)生電路 0 輸出波形 矩形波發(fā)生電路 矩形波發(fā)生電路 矩形波發(fā)生器各部分的作用 RC電路 起反饋和延遲作用 獲得一定的頻率 滯回比較器 起開(kāi)關(guān)作用 實(shí)現(xiàn)高低電平的轉(zhuǎn)換 三 周期與頻率的計(jì)算 f 1 T uc上升階段表示式 uc下降階段表示式 矩形波發(fā)生電路 三角波發(fā)生電路 電路一 方波發(fā)生器 方波 積分電路 三角波 此電路要求前后電路的時(shí)間常數(shù)配合好 不能讓積分器飽和 uo 三角波的周期由矩形波發(fā)生器確定 其幅值也由周期T和參數(shù)R C決定 三角波發(fā)生電路 三角波發(fā)生電路 電路二 特點(diǎn) 由滯回比較器和反相積分器級(jí)聯(lián)構(gòu)成 滯回比較器的輸出作為反相積分器的輸入 反相積分器的輸出又作為滯回比較器的輸入 滯回比較器 反向積分電路 滯回比較器 回顧 閾值電壓 三角波發(fā)生電路 回顧 反相積分器 三角波發(fā)生電路 三角波發(fā)生電路 周期和頻率的計(jì)算 單管放大電路 例題1 電路如圖所示 試求 1 Q點(diǎn) 2 電路的動(dòng)態(tài)參數(shù) 單管放大電路 例題1續(xù) 單管放大電路 例題1續(xù) 單管放大電路 例題1續(xù) 電路的動(dòng)態(tài)范圍的題參照課后習(xí)題14 改變?nèi)遣òl(fā)生器中積分電路的充放電時(shí)間常數(shù) 使充放電的時(shí)間常數(shù)不等 即把三角波發(fā)生器轉(zhuǎn)換成了鋸齒波發(fā)生器 鋸齒波發(fā)生電路