多級放大器及運(yùn)算放大器

1、多級放大器及運(yùn)算放大器第1頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二要 求：1. 了解多級放大的概念，了解差動放大電路的工作原理和性能特點(diǎn)。2. 了解集成運(yùn)放的基本組成及主要參數(shù)的意義。3. 理解運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性，理解理想 運(yùn)算放大器并掌握其基本分析方法。4. 理解用集成運(yùn)放組成的比例、加減、微分和 積分運(yùn)算電路的工作原理，了解有源濾波器 的工作原理。5. 理解電壓比較器的工作原理和應(yīng)用。第2頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.1 多級放大器及其級間耦合方式多級放大電路的框圖多級放大器輸入級接信號源，器輸入電阻要大，以減小信號源的電流負(fù)擔(dān)

2、，放大倍數(shù)應(yīng)保證不失真。中間級主要解決放大倍數(shù)的問題，也要注意不產(chǎn)生失真。輸出級的任務(wù)是在前置級輸出足夠大信號的推動下，供給負(fù)載一定的功率，不僅要注意失真的問題，還要使電路的管耗小、效率高。第3頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.1 多級放大器及其級間耦合方式 耦合方式：信號源與放大電路之間、兩級放大電路之間、放大器與負(fù)載之間的連接方式。 常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。動態(tài): 傳送信號減少壓降損失 靜態(tài)：保證各級有合適的Q點(diǎn)波形不失真對耦合電路的要求耦合方式第4頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 阻容耦合第一級第二級負(fù)載

3、信號源兩級之間通過耦合電容 C2 與下級輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T2第5頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二1. 靜態(tài)分析 由于電容有隔直作用，所以每級放大電路的直流通路互不相通，每級的靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，可以各級單獨(dú)計(jì)算。兩級放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T2第6頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二2. 動態(tài)分析微變等效電路第一級第二級rbeRB2RC1EBC+-+-+-

4、RSrbeRC2RLEBC+-RB1第7頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 阻容耦合放大電路的低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號。 由于集成芯片中不能制作大容量電容，所以阻容耦合放大電路不能集成化，而只用于分立原件電路。阻容耦合的特點(diǎn)第8頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二例2: 如圖所示的兩級電壓放大電路，已知1= 2 =50, T1和T2均為3DG8D。(1) 計(jì)算前、后級放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2) 求放大電路的輸入電阻和輸出電阻； (3) 求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24

5、V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第9頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二【解】 (1) 兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。 第一級是射極輸出器:RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第10頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二【解】第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第11頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二【解】第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+RC2C3

6、CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第12頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2) 計(jì)算 r i和 r 0 由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻 ri 等于第一級的輸入電阻ri1。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級輸入電阻 ri2。微變等效電路第13頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二(2) 計(jì)算 r i和 r 0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第14頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二r

7、be2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2) 計(jì)算 r i和 r 0第15頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第一級放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第16頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第二級放大電路為共發(fā)射極放大電路總電壓放大倍數(shù)rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第17頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二應(yīng)用舉例鎳鎘電池恒流充電電路原理:三極管工作于恒流狀態(tài)，基極電位恒為6V；調(diào)整轉(zhuǎn)

8、換開關(guān)使充電電流限制在50mA和100mA;性能:正常充電時(shí)間7小時(shí)左右;充電電流為恒定值；充電電流大小由電池額定容量確定。LED電池R3u2TrD220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1C+T第18頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 LED發(fā)光二極管承受正向電壓導(dǎo)通發(fā)光, 發(fā)光強(qiáng)度與通過的電流大小有關(guān)。LED與R5串聯(lián)后，接于R4 兩端，R4兩端電壓的大小，反映充電電流的大小，LED發(fā)光的亮、暗指示S的位置, R5是LED的限流電阻,使通過LED的電流限制在一定數(shù)值。LED電池R3u2TrD220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1

9、C+T第19頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 直接耦合直接耦合：將前級的輸出端直接接后級的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘枴?UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2第20頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二2. 零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指輸入信號電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uot0產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動、電路元件參數(shù)的變化。直接耦合存在的兩個(gè)問題：1. 前后級靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響第21頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 由于前、后級電路直接相連

10、，各級靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響且逐級提高，輸入信號為零時(shí)輸出信號不為零。而且當(dāng)調(diào)整電路的某一參數(shù)時(shí)，可能帶來多級電路靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，這就給電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來一定的困難。 由于電路中沒有耦合電容，直接耦合放大電路具有很好的低頻特性，能夠放大變化緩慢的信號，而且便于集成化。目前集成放大電路幾乎均為直接耦合放大電路。直接耦合的特點(diǎn)第22頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 直接耦合電路可以放大信號頻率趨于零的小信號，如前級因受環(huán)境影響工作點(diǎn)有微小的變化，后級可以將這一變化的信號加以放大形成更大的輸出，這種現(xiàn)象為零點(diǎn)漂移。直接耦合的特點(diǎn)第23頁，共105頁，2022年，5月20日

11、，23點(diǎn)15分，星期二 若由于溫度的升高 IC1增加 1%，試計(jì)算輸出電壓Uo變化了多少？已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ， 1= 2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1 = 2.31.01 = 2.323 mAUC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 = 4.6 V例：uZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZ第24頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 已知：UZ=4V， UBE=0.6V， RC1=3k， RC2=500 ， 1= 2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo

12、=7.75V。IC2= 2 IC2 = 50 0.147 = 7.35mA Uo= 8.3257.75 = 0.575V 提高了7.42% 可見，當(dāng)輸入信號為零時(shí)，由于溫度的變化，輸出電壓發(fā)生了變化即有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。例：uZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZ第25頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二零點(diǎn)漂移的危害： 直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。 嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。 一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數(shù) 只有輸入

13、端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時(shí)，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。第26頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。通頻帶f|Au |0.707| Auo |0fH| Auo |幅頻特性 抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問題。 適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級間都是直接耦合。第27頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 變壓器耦合變壓器耦合：級與級之間通過變壓器連接起來的方式。各級電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，便于設(shè)計(jì)與調(diào)試；但高低頻信號傳遞效果均不好，不可以放大變化

14、緩慢的信號，且笨重、不能集成化。第28頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 差動放大電路差動放大電路的工作情況 電路結(jié)構(gòu)對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差動放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差動放大原理電路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同第29頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二1. 零點(diǎn)漂移的抑制uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時(shí)，ui1 = ui2 = 0當(dāng)溫度升高時(shí)I

15、CVC （兩管變化量相等） 對稱差動放大電路對兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2第30頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二2. 有信號輸入時(shí)的工作情況 兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對共模信號沒有放大能力。1) 共模信號 ui1 = ui2大小相等、極性相同 差動電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點(diǎn)漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+ui1ui2+T2+共模信號 需要抑制第31頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二+UCCuou

16、i1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T22. 有信號輸入時(shí)的工作情況兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，2) 差模信號 ui1 = ui2大小相等、極性相反差模信號 是有用信號uo= (VC1VC1 )(VC2 + VC ) =2 VC1 即對差模信號有放大能力。+第32頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二3) 比較輸入 ui1 、ui2 大小和極性是任意的。例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV ui

17、2 = 18 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV共模信號差模信號 放大器只 放大兩個(gè) 輸入信號 的差值信 號差動 放大電路。 這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。 第33頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 1) 差模電壓增益（差模放大倍數(shù)）3. 主要參數(shù) 2) 共模電壓增益（共模放大倍數(shù)） 3) 總輸出電壓uo = Ac uic + Ad uid第34頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二（Common Mode Rejection Ratio) 全面衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力

18、。差模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù) KCMRR越大，說明差放分辨差模信號的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號的能力越強(qiáng)。4) 共模抑制比共模抑制比第35頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓 uo = Ad （ui1 ui2 ） = Ad uid 若電路不完全對稱，則 Ac 0，實(shí)際輸出電壓 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信號對輸出有影響 。第36頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 差動放大電路的輸入輸出方式四種輸入輸出方式第37頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，

19、星期二 多級放大器的分析靜態(tài)工作點(diǎn)分析 對阻容耦合和變壓器耦合電路，由于各級工作點(diǎn)之間是相互隔離的，因此可以運(yùn)用單級放大器工作點(diǎn)的方法計(jì)算。對直接耦合電路，因其工作點(diǎn)相互牽制，要通過聯(lián)立方程來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。2. 動態(tài)分析(1)電壓放大倍數(shù)Au。 多級放大電路總的電壓放大倍數(shù)等于各級放大倍數(shù)的連乘積，即注意：計(jì)算n級中每一級的電壓放大倍數(shù)時(shí)，必須考慮前后級之間的相互影響，一般是將后級輸入電阻作為前級負(fù)載。第38頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 多級放大器的分析(2) 輸入電阻ri和輸出電阻ro。 一般說來， 多級放大器的輸入電阻就是輸入級的輸入電阻； 輸出電阻就是輸

20、出級的輸出電阻。第39頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.1.7 典型差動放大電路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2EE+RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移。EE：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。第40頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.2 集成運(yùn)算放大器特點(diǎn)：體積小，重量輕，耗電省(低功耗) ，可靠性高集成電路(Integrated Circuits,IC)：是在半導(dǎo)體制造工藝的基礎(chǔ)上，把整個(gè)電路中的元器件(例如三極管、電阻)及其連接導(dǎo)線，制作在一塊硅片上，構(gòu)成特定功能的電子電路。分類：

21、(1)按產(chǎn)品情況分：集成運(yùn)算放大器，集成功率放大器，集成穩(wěn)壓器，時(shí)基電路等。(2)按單片上集成的元器件數(shù)目分：小規(guī)模SSI，中規(guī)模MSI，大規(guī)模LSI，超大規(guī)模VLSI。(3)按信號分：模擬集成電路，數(shù)字集成電路。第41頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 集成運(yùn)算放大器 集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。特點(diǎn)：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo 高: 80dB140dBrid 高: 105 1011ro 低: 幾十 幾百KCMRR高: 70dB130dB集成運(yùn)放的符號：uo+Auou+u。 。+U

22、CCUEE第42頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二+UCCUEEuouu+11.2.2 電路的簡單說明輸入級中間級輸出級同相輸入端輸出端反相輸入端 輸入級：輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號，都采用帶恒流源的差放 。 中間級：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。 輸出級：與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對稱電路或射極輸出器構(gòu)成。第43頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.2.3 主要參數(shù)1. 最大允許輸出電壓 UOmax 額定電壓和額定負(fù)載下，不出現(xiàn)明顯非線性失真的最大輸出電壓峰值。2. 開環(huán)

23、電壓放大倍數(shù) Auo 運(yùn)放沒有接反饋電路時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)。 Auo愈高，所構(gòu)成的運(yùn)算電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。6. 最大共模輸入電壓 UICM 運(yùn)放所能承受的共模輸入電壓最大值。超出此值，運(yùn)放的共模抑制性能下降，甚至造成器件損壞。愈小愈好3. 輸入失調(diào)電壓 UIO4. 輸入失調(diào)電流 IIO5. 輸入偏置電流 IIB第44頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.2.3 主要參數(shù)7. 最大差模輸入電壓 Uidm 運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間能承受的最大差值電壓。8. 共模抑制比 KCMRR 9. 差模輸入電阻rid、輸出電阻ro10. 轉(zhuǎn)換速率 SR第45頁，共105頁，20

24、22年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.2.4 理想運(yùn)算放大器的線性分析特點(diǎn)1. 理想運(yùn)算放大器Auo ， rid ，ro 0 ， KCMRR 2. 電壓傳輸特性 uo= f (ui)線性區(qū)：uo = Auo（ u+ u ）非線性區(qū)：u+ u 時(shí)， uo = +UoM u+ u 時(shí)， uo = + UoM u+ 0 ui = Ui 0時(shí)，| T(j)| 衰減很快 顯然，電路能使低于0的信號順利通過，衰減很小，而使高于0的信號不易通過，衰減很大，稱一 階有源低通濾波器。 為了改善濾波效果，使 0 時(shí)信號衰減得更快些，常將兩節(jié)RC濾波環(huán)節(jié)串接起來，組成二階有源低通濾波器。uoRFCR+R1+

25、ui+RC一階二階 幅頻特性 0| Auf0 | T(j) |o第72頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二2. 有源高通濾波器uiuoRFCR+R1+設(shè)輸入為正弦波信號，則有故：第73頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 可見，電路使頻率大于 0 的信號通過 ，而小于 0 的信號被阻止，稱為有源高通濾波器。 若頻率 為變量，則電路的傳遞函數(shù)其模為 幅頻特性 0| Auf0 | T(j) |o第74頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.4 集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用分析當(dāng)集成運(yùn)放處于開環(huán)或引入正反饋使其工作于非線性區(qū)時(shí)，

26、稱為集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用。第75頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二模擬開關(guān)模擬輸入信號1. 電路11.4.1 采樣保持電路 Suc+ui+uo+ 采樣保持電路，多用于模一數(shù)轉(zhuǎn)換電路（A/D）之前。由于A/D 轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換前必須對模擬量進(jìn)行瞬間采樣，并把采樣值保存一段時(shí)間，以滿足A/D 轉(zhuǎn)換電路的需要。 用于數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)控制及程序控制等裝置中。采樣存儲電容控制信號電壓跟隨器第76頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二2. 工作原理11.4.1 采樣保持電路 Suc+ui+uo+1. 電路采樣階段： uG為高電

27、平， S 閉合(場效應(yīng)管導(dǎo)通)， ui對存儲電容C充電， uo= uc = ui 。保持階段： uG為 0， S 斷開(場效應(yīng)管截止)，輸出 保持該階段開始瞬間的值不變。采樣脈沖uitouGto采樣速度愈高，愈接近模擬信號的變化情況。第77頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 電壓比較器功能： 電壓比較器用來比較輸入信號與參考電壓的大小。當(dāng)兩者幅度相等時(shí)輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來判斷輸入信號的 大小和極性。用途： 數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動控制和自動檢測等技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等場合 。 運(yùn)放工作在開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。第7

28、8頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)： 輸出只有兩種可能 +Uo (sat) 或Uo (sat) 當(dāng) u+ u 時(shí)， uo = +Uo (sat) u+u 時(shí)，uo= +Uo (sat) u+u 時(shí)，uo= Uo (sat) 即 uiUR 時(shí)，uo = Uo (sat)UR：參考電壓（閾值電壓或門限電壓）翻轉(zhuǎn)條件。可見，在 ui =UR 處輸出電壓 uo 發(fā)生躍變。第80頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二uitoURouot+Uo (sat) Uo (sat)t1t2單限電壓比較器： 當(dāng) ui 單方向變化時(shí)， uo

29、 只變化一次。URuouiR2+R1+電壓傳輸特性Uo(sat) +Uo(sat)uiuooUR第81頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二ui UR，uo=+ Uo (sat)ui UR，uo= Uo (sat)URuouiR2+R1+uiuoURR2+R1+ Uo(sat) +Uo(sat)uiuooUR輸入信號接在反相端輸入信號接在同相端電壓傳輸特性Uo(sat) +Uo(sat)uiuooUR第82頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二URuouiR2+R1+uiuoURR2+R1+ouot +Uo(sat) Uo(sat)uitoURt1t

30、2ot +Uo(sat) Uo(sat)uo輸入信號接在反相端輸入信號接在同相端第83頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二輸出帶限幅的電壓比較器設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航祫t ui UR，uo = UZUZUZuoRDZURuouiR2+R1+電壓傳輸特性Uo(sat) +Uo(sat)uiuooURuiUR 時(shí)，uo = Uo (sat) 第84頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二過零電壓比較器tuituo+Uo(sat)-Uo(sat)利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲║RuouiR2+R1+電壓傳輸特性Uo(sat) +U

31、o(sat)uiuooUR= 0第85頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二2. 滯回比較器上門限電壓下門限電壓 電路中引入正反饋1. 提高了比較器的響應(yīng)速度2. 輸出電壓的躍變不是發(fā)生 在同一門限電壓上RF當(dāng) uo = + Uo(sat)， 則 當(dāng) uo = Uo(sat)， 則門限電壓受輸出電壓的控制R2uoui+R1+第86頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二上門限電壓 U+ ：ui 逐漸增加時(shí)的門限電壓下門限電壓U+：ui 逐漸減小時(shí)的門限電壓uiuo0 -Uo(sat)+Uo(sat)電壓傳輸特性uit0uo0t+Uo(sat)-Uo(s

32、at)兩次跳變之間具有遲滯特性滯回比較器RFR2uoui+R1+第87頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二根據(jù)疊加原理，有改變參考電壓UR，可使傳輸特性沿橫軸移動?？梢姡簜鬏斕匦圆辉賹ΨQ于縱軸，+URRFR2uoui+R1+uiuo0 -Uo(sat)+Uo(sat)電壓傳輸特性當(dāng)參考電壓UR不等于零時(shí)第88頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二定義：回差電壓 與過零比較器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 改善了輸出波形在躍變時(shí)的陡度。2. 回差提高了電路的抗干擾能力，U越大，抗干擾 能力越強(qiáng)。結(jié)論：1. 調(diào)節(jié)RF 或R2 可以改變回差電壓的大小。2. 改變

33、UR可以改變上、下門限電壓， 但不影回差 電壓U。 電壓比較器在數(shù)據(jù)檢測、自動控制、超限控制報(bào)警和波形發(fā)生等電路中得到廣泛應(yīng)用。第89頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二解：對圖（1） 上門限電壓 下門限電壓例：Uo(sat) =6V，UR = 5V，RF = 20k， R2 =10k，求上、下門限電壓。（1）RFR2uoui+R1+URRFR2uoui+R1+（2）第90頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二解：對圖（2） 例：Uo(sat) =6V，UR = 5V，RF = 20k， R2 =10k，求上、下門限電壓。（1）RFR2uoui+R

34、1+URRFR2uoui+R1+（2）第91頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二（1）RFR2uoui+R1+URRFR2uoui+R1+（2）uiuo0-6-226 圖(1)的電壓傳輸特性圖(2)的電壓傳輸特性uoui0 -661.335.33第92頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.5 運(yùn)放在波形產(chǎn)生方面的應(yīng)用波形發(fā)生器的作用： 產(chǎn)生一定頻率、幅值的波形（如正弦波、方波、三角波、鋸齒波等）。特點(diǎn)：不用外接輸入信號，即有輸出信號。第93頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二11.5.1 矩形波發(fā)生器1. 電路結(jié)構(gòu) 由

35、滯回比較器、 RC充放電電路組成， 電容電壓uc 即是比較器的輸入電壓，2. 工作原理設(shè)電源接通時(shí)， uo = +Uo(sat) ，uc(0) = 0。 電阻R2兩端的電壓UR即是比較器的參考電壓。 uo 通過 RF 對電容C充電， uc 按指數(shù)規(guī)律增長。 RFCuc+R1R2uo+充電UR+第94頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二當(dāng) uo = +Uo(sat)時(shí)，電容充電， uc上升，電容放電， uc下降，當(dāng)uc= UR 時(shí)，uo 跳變成 Uo(sat)當(dāng) uc= UR 時(shí)，uo 跳變成 +Uo(sat) ，電容又重新充電。放電2. 工作原理RFCuc+R1R2uo

36、+充電UR+RFCuc+R1R2uo+UR+第95頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二3. 工作波形充電放電uouct1t3t2T = T1+T2電容充放電過程，uc的響應(yīng)規(guī)律為4. 周期與頻率T1T2TUo(sat)+ Uo(sat)第96頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二在充電過程中在放電過程中矩形波的周期矩形波的頻率充放電時(shí)間常數(shù)相同： = RC 矩形波常用于數(shù)字電路中作為信號源第97頁，共105頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)15分，星期二 A1：滯回比較器 u = 0 ， u+ = 0 時(shí)， A1狀態(tài)改變11.5.2 三角波發(fā)生器1. 電路結(jié)構(gòu)A2：反相積分電路Cuo1R3DZR2+R6u