第八章非線性處理器

1、(6-1)電子技術(shù)電子技術(shù)第八章第八章 非線性處理器非線性處理器 模擬電路部分模擬電路部分(6-2) 第八章第八章 非線性處理器非線性處理器8.1 概述概述8.2 限幅器限幅器8.3 電壓比較器電壓比較器8.4 遲滯比較器遲滯比較器(6-3)非線性應(yīng)用：非線性應(yīng)用：是指由運(yùn)放組成的電路處于非線性狀是指由運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系 uo=f( ui ) 是非線性函數(shù)。是非線性函數(shù)。由運(yùn)放組成的非線性電路有以下三種情況：由運(yùn)放組成的非線性電路有以下三種情況：1. 電路中的運(yùn)放處于非線性狀態(tài)。電路中的運(yùn)放處于非線性狀態(tài)。+Auo比如：運(yùn)放開環(huán)應(yīng)用比如：運(yùn)放開環(huán)

2、應(yīng)用uo運(yùn)放電路中有正反饋，運(yùn)放處于非線性狀態(tài)。運(yùn)放電路中有正反饋，運(yùn)放處于非線性狀態(tài)。8.1 概述概述(6-4)2. 電路中的運(yùn)放處于線性狀態(tài)，但外圍電路有非電路中的運(yùn)放處于線性狀態(tài)，但外圍電路有非線性元件（二極管、三極管、穩(wěn)壓管等）。線性元件（二極管、三極管、穩(wěn)壓管等）。ui0時(shí)時(shí)：iFouRRu11ui UR時(shí)時(shí) , uo = +Uom當(dāng)當(dāng)ui UR時(shí)時(shí) , uo = -Uom 一、若一、若ui從同相端輸入從同相端輸入8.3 電壓比較器電壓比較器(6-10)+uouiURuoui0+Uom-UomUR當(dāng)當(dāng)ui UR時(shí)時(shí) , uo = -Uom 二、二、 若若ui從反相端輸入從反相端輸入(

3、6-11)uoui0+UOM-UOM+uoui三、過零比較器三、過零比較器: (UR =0時(shí)時(shí))+uouiuoui0+UOM-UOM(6-12)+uouitui例：例：利用電壓比較器將正利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?。弦波變?yōu)榉讲?。uot+Uom-Uom(6-13)+uiuoui0+UZ-UZ電路改進(jìn)：電路改進(jìn)：用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓。用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓。+uiuo UZRR uo UZ電壓比較器的另一種形式電壓比較器的另一種形式 將雙向穩(wěn)壓管接在將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路上負(fù)反饋回路上(6-14)比較器的特點(diǎn)比較器的特點(diǎn)1. 電路簡單。電路簡單。2. 當(dāng)當(dāng)Ao不夠大時(shí)，不夠大時(shí)， 輸出邊沿不

4、陡。輸出邊沿不陡。3. 容易引入干擾。容易引入干擾。tuiuot過零附近仍過零附近仍處于放大區(qū)處于放大區(qū)(6-15)一、下行遲滯比較器一、下行遲滯比較器分析分析1. 因?yàn)橛姓答仯砸驗(yàn)橛姓答?，所以輸出飽和。輸出飽和?. 當(dāng)當(dāng)uo正飽和時(shí)正飽和時(shí)(uo =+UOM) ：U+HomUURRRU2113. 當(dāng)當(dāng)uo負(fù)飽和時(shí)負(fù)飽和時(shí)(uo =UOM) ：LomUURRRU211+uoRR2R1ui參考電壓由參考電壓由輸出電壓決定輸出電壓決定特點(diǎn)：特點(diǎn)：電路中使用正反饋，電路中使用正反饋， 運(yùn)放處于非線性狀態(tài)。運(yùn)放處于非線性狀態(tài)。1. 沒加參考電壓的下沒加參考電壓的下行遲滯比較器行遲滯比較器8.

5、4 遲滯比較器遲滯比較器(6-16)omHURRRU211omLURRRU211分別稱分別稱UH和和UL上下門限電壓上下門限電壓。稱。稱(UH - UL)為為回差回差。當(dāng)當(dāng)ui 增加到增加到UH時(shí)，輸出時(shí)，輸出由由Uom跳變到跳變到-Uom；+uoRR2R1ui當(dāng)當(dāng)ui 減小到減小到UL時(shí)，輸出時(shí)，輸出由由-Uom跳變到跳變到Uom 。傳輸特性：傳輸特性：uoui0Uom-UomUHUL小于回差的干擾不會引起小于回差的干擾不會引起跳轉(zhuǎn)。跳轉(zhuǎn)。跳轉(zhuǎn)時(shí)，正反饋加跳轉(zhuǎn)時(shí)，正反饋加速跳轉(zhuǎn)。速跳轉(zhuǎn)。(6-17)tuiUom-UomtuiUHUL例：例：下行遲滯比較器的下行遲滯比較器的輸入為正弦波時(shí)，輸入

6、為正弦波時(shí)，畫出輸出的波形。畫出輸出的波形。+uoRR2R1ui(6-18)RomHURRRURRRU212211RomLURRRURRRU2122112. 加上參考電壓后的下行遲滯比較器加上參考電壓后的下行遲滯比較器加上參考電壓后的上下限：加上參考電壓后的上下限：+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL(6-19)下行遲滯比較器兩種電路下行遲滯比較器兩種電路傳輸特性傳輸特性的比較的比較:+uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL(6-20)例：例：R1=10k ，R2=20k ，UOM=12V， UR=9V當(dāng)輸

7、入當(dāng)輸入 ui 為如圖所示的波形時(shí)，畫出輸出為如圖所示的波形時(shí)，畫出輸出uo的波形。的波形。+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL5V10Vuit0(6-21)首先計(jì)算上下門限電壓：首先計(jì)算上下門限電壓：+uoRR2R1uiURV10212211RomHURRRURRRUV2212211RomLURRRURRRU(6-22)+UOM-UOM根據(jù)傳輸特性畫輸出波形圖。根據(jù)傳輸特性畫輸出波形圖。+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHULuiuott10V5V002V(6-23)0211212omiURRRuRRRu+=0 時(shí)翻轉(zhuǎn)，可以求出上下門限電壓。時(shí)翻轉(zhuǎn)，可以求

8、出上下門限電壓。0211212omiURRRuRRR二、上行遲滯比較器二、上行遲滯比較器+uoRR2R1uiHomiUURRu21LomiUURRu21當(dāng)當(dāng)u+ u- =0 時(shí)時(shí), uo= +UOM當(dāng)當(dāng)u+ u- =0時(shí)時(shí), uo= -UOM1. 沒加參考電壓的上行遲滯比較器沒加參考電壓的上行遲滯比較器(6-24)uoui0Uom-Uom傳輸特性曲線傳輸特性曲線UHUL+uoRR2R1uiomHURRU21omLURRU21上下門限電壓：上下門限電壓：(6-25)+uoRR2R1uiUR上下門限電壓：上下門限電壓：當(dāng)當(dāng)uo= +UOM時(shí)：時(shí)：當(dāng)當(dāng)uo= -UOM時(shí)：時(shí)：RomiUURRRuRRR211212RomiUURRRuRRR211212RomHURRRURRU22121RomLURRRURRU221212. 加上參考電壓后的上行遲滯比較器加上參考電壓后的上行遲滯比較器(6-26)傳輸特性：傳輸特性：UHULuoui0Uom-Uom+uoRR2R1uiUR+uoRR2R1uiuoui0Uom