項(xiàng)目4溫度指示器的制作與調(diào)試課件

項(xiàng)目4溫度指示器的制作與

調(diào)試每當(dāng)季節(jié)更替，氣候變化時(shí)，令人想回憶過(guò)去的往事。利用集成運(yùn)放的應(yīng)用電路，制作一款溫度指示器，隨時(shí)陪伴在你的身邊，讓你覺(jué)得總有“人”關(guān)心你，提示你“寒”“暑”間的溫度變化。其實(shí)，時(shí)至今日，集成運(yùn)放在各種放大器、比較器、振蕩器、信號(hào)運(yùn)算電路得到了廣泛應(yīng)用，成為一種通用性很強(qiáng)的基本集成電路。項(xiàng)目4溫度指示器的制作與

調(diào)試每當(dāng)季節(jié)更替1內(nèi)容提要集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用1

集成運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用33

集成運(yùn)算放大器在波形發(fā)生方面的應(yīng)用2內(nèi)容提要集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用1集成運(yùn)算放大器2任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：1．理解集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)；2．了解集成運(yùn)放的單元電路（恒流源、差分放大器）的組成形式及基本特性；3．掌握集成運(yùn)放在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；4．能正確識(shí)讀集成運(yùn)放和判斷其的質(zhì)量好壞任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)建議：采用多媒體課件，重點(diǎn)介紹差分放大器輸入與輸出方式及特點(diǎn)；集成運(yùn)放的應(yīng)用電路應(yīng)結(jié)合練習(xí)，精講電路結(jié)構(gòu)形式及特性

任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：3任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用知識(shí)1集成運(yùn)放的基本單元電路1．電流源電路（1）單管電流源電路單管電流源電路采用分壓偏置式電路（即引入電流負(fù)反饋）單管電流源電路集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用知識(shí)14（2）鏡像電流源V1和V2管的參數(shù)完全相同，故IC1=IC2，當(dāng)管子的β較大時(shí)，IB很小，可忽略不計(jì)，所以V2管的集電極電流IC2（即電流源輸出電流）近似等于基準(zhǔn)電流IREF，即鏡像電流源（2）鏡像電流源鏡像電流源5有源負(fù)載放大器由于普通晶體管電流源的頻率特性較差，尤其是橫向PNP管電流源的頻率特性更差，所以在高速或?qū)拵Ъ呻娐分?，一般不采用有源?fù)載放大器。由于電流源具有直流電阻小，而交流電阻很大的特點(diǎn)，在集成電路內(nèi)部的放大器廣泛使用電流源作有源負(fù)載。有源負(fù)載放大器由于普通晶體管電流源的頻率特性62．差分放大電路（1）零點(diǎn)漂移現(xiàn)象在單級(jí)共射放大器處?kù)o態(tài)時(shí)，由于溫度變化、電源波動(dòng)、器件的老化等因素的影響，會(huì)使工作點(diǎn)電壓（即集電極電位）偏離設(shè)定值而緩慢地上下漂動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱(chēng)“零漂”。

（2）基本差分放大器1）電路結(jié)構(gòu)2．差分放大電路7對(duì)于完全對(duì)稱(chēng)的差分放大電路，輸出電壓uo=uc1-uc2=0，因此共模電壓放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)AVC愈小，則表明抑制零漂移能力愈強(qiáng)。差分放大器常用共模抑制比KCMR（Common-ModeRejectionRatio)來(lái)衡量放大器對(duì)有用信號(hào)的放大能力及對(duì)無(wú)用漂移信號(hào)的抑制能力，其定義為即對(duì)于完全對(duì)稱(chēng)的差分放大電路，輸出電壓uo=uc1-uc2=082）典型的差分放大電路當(dāng)輸入信號(hào)ui=0時(shí)，由于電路不完全對(duì)稱(chēng)，輸出uo不一定為零，這時(shí)可調(diào)節(jié)RP，使電路達(dá)到對(duì)稱(chēng)，uo=0。而發(fā)射極電阻Re的作用是引入共模負(fù)反饋。例如，當(dāng)溫度升高時(shí)，兩個(gè)晶體管的射極電流同時(shí)增大，射極電阻Re兩端電壓升高，使兩管發(fā)射結(jié)壓降同時(shí)減小，基極電流也都減小，從而阻止了兩管集電極電流隨溫度升高而增大，穩(wěn)定了靜態(tài)工作點(diǎn)，有效地抑制零漂。在共模信號(hào)輸入時(shí)，由于差分放大器在Re上形成的反饋電壓是單管電路的兩倍，故對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力。2）典型的差分放大電路當(dāng)輸入信號(hào)ui=0時(shí)，93．具有恒流源的差分放大器由于電流源的輸出端電位在很寬范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電流的變化極小，因而當(dāng)輸入共模信號(hào)引起射極電位改變時(shí)，將不會(huì)影響差模性能，但會(huì)使共模放大倍數(shù)減小。因此，引入恒流源后，擴(kuò)大了差動(dòng)電路的共模輸入電壓范圍，從而提高共模抑制比。3．具有恒流源的差分放大器由于電流源的輸出端電104．差分放大電路的幾種輸入、輸出方式圖（c）為單端輸入、雙端輸出差分放大電路；而圖（d）為單端輸入、單端輸出差分放大電路。雙端輸入和雙端輸出差分放大電路如圖（a）所示，可利用電路兩側(cè)對(duì)稱(chēng)性及Re的共模反饋來(lái)抑制零漂；圖（b）為雙端輸入、單端輸出差分放大電路；4．差分放大電路的幾種輸入、輸出方式圖（c）11無(wú)論是雙端輸入，還是單端輸入，只要是雙端輸出時(shí)，AuD=AuD1（AuD1單邊差模電壓放大倍數(shù)）；單端輸出時(shí)，想一想：1．零點(diǎn)漂移是否在任何耦合方式的多級(jí)放大器中都存在呢？2．在差分放大器的不同連接方式中，輸出方式怎樣影響電壓放大倍數(shù)的？輸入方式會(huì)影響電壓放大倍數(shù)嗎？無(wú)論是雙端輸入，還是單端輸入，只要是雙端輸出時(shí)，AuD=12知識(shí)2集成運(yùn)算放大器應(yīng)用理想化的條件主要是：開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Ao→∞；差模輸入電阻rid→∞；開(kāi)環(huán)輸出電阻ro→0；共模抑制比KCMRR→∞。

運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，分析依據(jù)有兩條：一是由于運(yùn)算放大器輸入端的差模輸入電阻rid→∞，故認(rèn)為兩個(gè)輸入端的輸入電流為零，稱(chēng)為“虛斷”；二是由于運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Ao→∞，輸出電壓是一個(gè)有限的數(shù)據(jù)，從uo=Ao（u+-u-）=uo/Ao≈0，所以認(rèn)為u+≈u-，稱(chēng)為“虛短”。知識(shí)2集成運(yùn)算放大器應(yīng)用13（a）新符號(hào)（b）舊符號(hào)1．反相比例放大電路反饋電阻輸出輸入平衡電阻輸入電阻（a）新符號(hào)142．同相比例放大器電路當(dāng)Rf=0，R1→∞時(shí)，便構(gòu)成了電壓跟隨器2．同相比例放大器電路當(dāng)Rf=0，R1→∞時(shí)，15例4.1有一理想集成運(yùn)放電路接線如圖所示，已知ui=1V，R1=20kΩ，Rf=200kΩ，試求輸出電壓uo及平衡電阻R2。解：（1）此電路為反相放大器，（2）例4.1有一理想集成運(yùn)放電路接線如圖所示，已知ui=1V，R16例4.2在下圖所示電路中，已知Rf=2R1，R3=2R2，ui=1V，試求輸出電壓uo。解：圖示電路可以分解成兩個(gè)運(yùn)算放大器，A1構(gòu)成電壓跟隨器，A2構(gòu)成同相比例運(yùn)算放大器。因此，對(duì)A1來(lái)說(shuō)，uo1=ui；對(duì)A2來(lái)說(shuō)，例4.2在下圖所示電路中，已知Rf=2R1，R3=2R2173．反相加法器電路集成運(yùn)放構(gòu)成反相放大器，u1、u2為相加電壓，uo為和電壓。當(dāng)取R1=R2=Rf時(shí)，A=1，輸出電壓uo=-（u1+u2），實(shí)現(xiàn)了加法運(yùn)算。R3為平衡電阻（為保證同相輸入和反相輸入端參數(shù)對(duì)稱(chēng)，取R3=R1∥R2∥Rf），用于平衡輸入偏置電流造成的失調(diào)。3．反相加法器電路184．相減器（差動(dòng)運(yùn)算電路）利用疊加原理進(jìn)行分析計(jì)算，得

當(dāng)取R1=R2=R3=Rf時(shí)，A=1，輸出電壓uo=u2-u1，實(shí)現(xiàn)了減法運(yùn)算。R3為平衡電阻。4．相減器（差動(dòng)運(yùn)算電路）當(dāng)取R1=R2=R19例4.3在下圖所示電路中，已知R1=R2=R3=Rf，u1=1V，u2=3V，試求輸出電壓uo。解：此電路構(gòu)成了一個(gè)減法器，因R1=R2=R3=Rf，故可得出uo=u2-u1=3-1=2V例4.3在下圖所示電路中，已知R1=R2=R3=Rf，u20想一想：1．理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，有哪兩個(gè)特點(diǎn)（即重要結(jié)論）？2．比例運(yùn)算電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)是否與反饋電阻和輸入電阻以及集成運(yùn)放本身參數(shù)均有關(guān)系？3．什么是“虛短”、“虛斷”、“虛地”？同相輸入電路是否存在“虛地”？想一想：21做一做：集成運(yùn)放的仿真測(cè)試1.電壓跟隨器仿真電路Ui/V﹣1﹣0.5012Uo/VR1=5.1kΩR1=∞電壓跟隨器仿真數(shù)據(jù)記錄做一做：集成運(yùn)放的仿真測(cè)試1.電壓跟隨器仿真電路Ui/V﹣222.反相比例放大器仿真電路反相比例放大器仿真數(shù)據(jù)記錄Ui20mV100mV500mV1V2V5VUo2.反相比例放大器反相比例放大器仿真數(shù)據(jù)記錄Ui20mV10233.同相比例放大器仿真電路同相比例放大器仿真數(shù)據(jù)記錄Ui20mV100mV500mV1V2V5VUo3.同相比例放大器同相比例放大器仿真數(shù)據(jù)記錄Ui20mV10244.相減器仿真電路相減器仿真數(shù)據(jù)記錄V3直流電壓源/mV51020﹣50V4直流電壓源/mV105﹣520Uo/mV4.相減器相減器仿真數(shù)據(jù)記錄V3直流電壓源/mV51020255.反相加法器仿真電路反相加法器仿真數(shù)據(jù)記錄V3直流電壓源/mV51020﹣50V4直流電壓源/mV105﹣520Uo/mV5.反相加法器反相加法器仿真數(shù)據(jù)記錄V3直流電壓源/mV526做一做：集成運(yùn)放的實(shí)驗(yàn)測(cè)試反相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路輸入電壓Ui﹣0.4V﹣0.2V+0.2V+0.4V輸出電壓Uo計(jì)算值Uo=-（Rf/R1）Ui實(shí)測(cè)值在反相輸入端加入直流信號(hào)Ui，依次將Ui

調(diào)到-0.4V、-0.2V、+0.2V、+0.4V，用萬(wàn)用表測(cè)量出每次對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo，記錄在下表中。做一做：集成運(yùn)放的實(shí)驗(yàn)測(cè)試反相比例運(yùn)算輸入電壓Ui﹣0.4V27從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V的正弦交流信號(hào)，用示波器測(cè)量相應(yīng)的Uo，并觀察Uo和Ui的相位關(guān)系，記入下表中。Ui（V）Uo（V）Ui波形Uo波形AV實(shí)測(cè)值計(jì)算值反相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V28同相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路在同相輸入端加入直流信號(hào)Ui，依次將Ui

調(diào)到﹣0.4V、﹣0.2V、+0.2V、+0.4V，用萬(wàn)用表測(cè)量出每次對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo，記錄在下表中。輸入電壓Ui﹣0.4V﹣0.2V+0.2V+0.4V輸出電壓Uo計(jì)算值Uo=（1+Rf/R1）Ui實(shí)測(cè)值同相比例運(yùn)算在同相輸入端加入直流信號(hào)Ui29從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V的正弦交流信號(hào)，用示波器測(cè)量相應(yīng)的Uo，并觀察Uo和Ui的相位關(guān)系，記入到下表中。Ui（V）Uo（V）Ui波形Uo波形AV實(shí)測(cè)值計(jì)算值同相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V30電壓跟隨器實(shí)驗(yàn)電路從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V的正弦交流信號(hào)，用示波器測(cè)量相應(yīng)的Uo，并觀察Uo和Ui的相位關(guān)系，記入到下表中。Ui（V）Uo（V）Ui波形Uo波形電壓跟隨器從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui31反相加法實(shí)驗(yàn)電路在電阻R1端加入直流信號(hào)電壓Ui1，在電阻R2端加入直流信號(hào)電壓Ui2，依下表調(diào)整Ui1、Ui2，用萬(wàn)用表測(cè)量出每次對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo，記錄在下表中，輸入電壓Ui1﹣0.4V﹣0.2V+0.2V+0.4V輸入電壓Ui2﹣0.2V+0.4V﹣0.4V+0.2V輸出電壓Uo計(jì)算值Uo=-（Rf/R1）（Ui1+Ui2）實(shí)測(cè)值反相加法在電阻R1端加入直流信號(hào)電壓Ui1，在32減法器（差動(dòng)放大器）實(shí)驗(yàn)電路在電阻R1端加入直流信號(hào)電壓Ui1，在電阻R2端加入直流信號(hào)電壓Ui2，依下表調(diào)整Ui1、Ui2，用萬(wàn)用表測(cè)量出每次對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo，記錄在下表中，輸入電壓Ui1+0.2V﹣0.2V+0.2V+0.4V輸入電壓Ui2+0.4V+0.2V﹣0.2V﹣0.4V輸出電壓Uo計(jì)算值Uo=（Rf/R1）（Ui2-Ui1）實(shí)測(cè)值減法器（差動(dòng)放大器）在電阻R1端加入直流信號(hào)電33任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：1．了解集成運(yùn)算放大器在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；2．理解集成運(yùn)放在低頻正弦波信號(hào)的產(chǎn)生電路中的作用任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)建議：集成運(yùn)放構(gòu)成的RC振蕩器講解時(shí)，可結(jié)合前面所學(xué)的由分立元件組成RC正弦波振蕩器，來(lái)進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)比較

任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：34任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用

知識(shí)產(chǎn)生低頻正弦波信號(hào)的電路

當(dāng)集成運(yùn)放應(yīng)用于產(chǎn)生正弦波、矩形波（方波）和鋸齒波等不同類(lèi)型的波形時(shí)，其工作狀態(tài)并不相同。通常在產(chǎn)生正弦波的電路中，集成運(yùn)放可以作為放大環(huán)節(jié)，再配以一定的選頻網(wǎng)絡(luò)等，即可產(chǎn)生正弦波振蕩，所以其中的運(yùn)放基本上工作在線性區(qū)。但是，對(duì)于產(chǎn)生矩形波或鋸齒波的電路，它們實(shí)質(zhì)上是脈沖電路，其中的運(yùn)放作為一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，輸出電壓只有兩種狀態(tài)，因此，它們大都工作在非線性區(qū)。任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用知識(shí)35如右圖所示為采用集成運(yùn)放的1kHz文氏橋式正弦波振蕩器，R1、C1和R2、C2構(gòu)成正反饋回路，并具有選頻作用，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩。R3、R4、R5等構(gòu)成負(fù)反饋回路，以控制集成運(yùn)放IC的閉環(huán)增益，并利用并聯(lián)在R5上的二極管VD1、VD2的箝位作用進(jìn)一步穩(wěn)定振幅。電路諧振中心頻率集成運(yùn)放構(gòu)成的RC振蕩電路11如右圖所示為采用集成運(yùn)放的1kHz文氏橋式正弦波振蕩器，R136右圖中，由三節(jié)RC高通電路組成的反饋網(wǎng)絡(luò)（兼選頻網(wǎng)絡(luò)），其最大相移可接近270o，因此有可能在特定頻率fo下移相180o，即φf(shuō)=180o。考慮到放大電路產(chǎn)生的相移（運(yùn)放的輸出與反相輸入端比較）φa=180o，則有φa+φf(shuō)=360o或0o。顯然，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rf的值，使Auf適當(dāng)，就可同時(shí)滿(mǎn)足相位和振幅條件，產(chǎn)生正弦波信號(hào)。可以證明，這種振蕩電路的振蕩頻率為移相式RC振蕩器右圖中，由三節(jié)RC高通電路組成的反饋網(wǎng)絡(luò)（兼選37做一做：運(yùn)算放大器構(gòu)成的RC振蕩器仿真測(cè)試由M318構(gòu)成的振蕩器做一做：運(yùn)算放大器構(gòu)成的RC振蕩器仿真測(cè)試由M318構(gòu)成的38任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：1．了解集成運(yùn)算放大器和電壓比較器在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；2．掌握溫度指示器的工作原理任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)建議：結(jié)合投影等多媒體課件，著重講電壓比較器的基本特性；而電壓比較器的開(kāi)環(huán)應(yīng)用只簡(jiǎn)單描述

任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：39LM324熱敏電阻電源二線插座電位器LM324溫度指示器實(shí)物外形LM324熱敏電阻電源二線插座電位器LM324溫度指示器實(shí)物40任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)1信號(hào)頻率的有源濾波在各種有源濾波和采樣保持電路中，運(yùn)放一般工作在線性區(qū)，而在信號(hào)幅度的比較和選擇電路中，運(yùn)放常常工作在非線性區(qū)。濾波器或?yàn)V波電路是一種能使某一部分頻率比較順利地通過(guò)而另一部分頻率受到較大衰減的裝置，常用在信息處理、數(shù)據(jù)的傳送和干擾的抑制等方面。

任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)1信號(hào)頻率的41用集成運(yùn)放可方便地構(gòu)成有源濾波器，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器等。集成運(yùn)放IC1A等構(gòu)成二階高通濾波器，IC1B等構(gòu)成二階低通濾波器，將前置放大器來(lái)的全音頻信號(hào)分頻后分別送入兩個(gè)功率放大器，然后分別推動(dòng)高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器。集成運(yùn)放構(gòu)成的有源濾波器右圖所示為前級(jí)二分頻電路。

用集成運(yùn)放可方便地構(gòu)成有源濾波器，包括低通濾波42任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)2信號(hào)幅度的比較電路電壓比較器，簡(jiǎn)稱(chēng)比較器，實(shí)際上是一個(gè)高增益、寬頻帶放大器，其符號(hào)與運(yùn)放符號(hào)一樣。它與運(yùn)放的主要區(qū)別在于比較器的輸出電壓為兩個(gè)離散值，通常稱(chēng)為高/低電平，相當(dāng)于數(shù)字電路中的邏輯“1”和“0”。功能：將一個(gè)模擬輸入電壓信號(hào)與一個(gè)參考電壓相比較，根據(jù)比較結(jié)果，輸出一定的高低電平。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)。構(gòu)成：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)。任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)2信號(hào)幅度的43比較器可分為過(guò)零比較器、單限比較器、滯回比較器、雙限比較器。1．電壓比較器的開(kāi)環(huán)應(yīng)用——單門(mén)限比較器（與參考電壓比較）uoui0+Uom-Uom若ui從同相端輸入時(shí)符號(hào)及傳輸特性輸入電壓ui加在同相端，參考電壓UREF置于反相端。當(dāng)ui>UREF時(shí)，即u+＞u-，集成運(yùn)放正向飽和，比較器uo=+Uom（高電平）；當(dāng)ui<UREF時(shí)，uo=-Uom（低電平）。比較器可分為過(guò)零比較器、單限比較器、滯回比較器、雙限比較器。44輸入電壓ui加于反相端，參考電壓UREF（設(shè)為正值）加在同相端。當(dāng)ui<UREF時(shí)，即u-＜u+，比較器uo=+Uom；當(dāng)ui>UREF時(shí)，即u-＞u+，比較器uo=-Uom。uoui0+Uom-Uom若ui從反相端輸入時(shí)符號(hào)及傳輸特性輸入電壓ui加于反相端，參考電壓UREF（設(shè)452．電壓比較器的開(kāi)環(huán)應(yīng)用——過(guò)零比較器：（門(mén)限電平=0）uoui0+UOM-UOMuoui0+UOM-UOM輸入信號(hào)加在反相輸入端，同相端接“地”。相當(dāng)于同相端加了參考電壓為“零”的值。此時(shí)，參考電壓UREF=0。過(guò)零比較器門(mén)限電平為零也屬于單限比較器（只是電平為零的單限比較器）。2．電壓比較器的開(kāi)環(huán)應(yīng)用——過(guò)零比較器：（門(mén)限電平=0）uo46過(guò)零電路可做為零電平檢測(cè)器，也可用于“整形”，將不規(guī)則的輸入波形整形成規(guī)則的矩形波。例如，利用電壓比較器（過(guò)零比較器）將正弦波變?yōu)榉讲āuituo+Uom-Uom過(guò)零電路可做為零電平檢測(cè)器，也可用于“整形”，473.限幅電路——使輸出電壓為一穩(wěn)定的確定值（1）用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓。uoui0+UZ-UZ忽略了UD當(dāng)ui>0時(shí)，uo=+UZ（穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)壓值）；當(dāng)ui<0時(shí)，uo=-UZ。3.限幅電路——使輸出電壓為一穩(wěn)定的確定值uoui0+UZ48（2）穩(wěn)幅電路的另一種形式——將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路中。uoui0+UZ-UZ（2）穩(wěn)幅電路的另一種形式——將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路中。49*4．遲滯比較器遲滯比較器由于電路中使用正反饋，因此運(yùn)放工作在非線性區(qū)。工作原理：有兩個(gè)門(mén)限電壓。UT+稱(chēng)上門(mén)限電壓，UT-稱(chēng)下門(mén)限電壓。UT+–UT-稱(chēng)為回差電壓。uoui0+UZ-UZUT+UT-*4．遲滯比較器uoui0+UZ-UZUT+UT-50（2）當(dāng)uo=-UZ時(shí)。這時(shí)，uo=-UZ，u+=UT-；假設(shè)ui下降，當(dāng)ui≤UT-時(shí)，uo從-UZ

+UZ。遲滯比較器相對(duì)于單限比較器而言，當(dāng)輸入信號(hào)中存在干擾時(shí)，抗干擾能力強(qiáng)。遲回電壓越大，比較器的抗干擾能力越強(qiáng)，但分辨率（靈敏度）越低。（1）當(dāng)uo=+UZ時(shí)。設(shè)初始值：uo=+UZ，u+=UT+；假設(shè)ui升高，當(dāng)ui≥UT+時(shí)，uo從+UZ

-UZ。（2）當(dāng)uo=-UZ時(shí)。這時(shí)，uo=-UZ，u+=51例4．4如圖所示電路中，Rf=10k，R2=10k，UZ=6V，UREF=8V。當(dāng)輸入ui為如下圖所示的波形時(shí)，畫(huà)出輸出uo的波形。解：上下限電壓求解如下例4．4如圖所示電路中，Rf=10k，R2=10k521V7Vuiuo+6V-6V例4．4題中uo的輸出波形1V7Vuiuo+6V-6V例4．4題中uo的53電壓比較器的主要性能參數(shù)有鑒別靈敏度、響應(yīng)速度和帶負(fù)載能力。電壓比較器的主要性能參數(shù)有鑒別靈敏度、響應(yīng)速度和帶負(fù)載能力。54做一做：運(yùn)算放大器構(gòu)成的信號(hào)幅度比較電路的分析與測(cè)試電壓比較器仿真電路做一做：運(yùn)算放大器構(gòu)成的信號(hào)幅度比較電路的分析與測(cè)試電壓比55函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出1VP-P、1kHz的正弦信號(hào)，用示波器觀察比較器輸入和輸出波形。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，該電路輸出兩個(gè)跳變的值（+5.7V、﹣5.6V），如下圖所示。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出1VP-P、1kHz的正弦56反向遲滯比較器仿真電路函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出1VP-P，1kHz的正弦信號(hào)，用示波器觀察比較器輸入和輸出波形。反向遲滯比較器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出1VP-P，157A點(diǎn)B點(diǎn)結(jié)論：對(duì)右圖分析表明，輸入電壓（正弦波）上升到A點(diǎn)，電路翻轉(zhuǎn)到低電平；當(dāng)輸入電壓下降到B點(diǎn)時(shí)，電路再次翻轉(zhuǎn)輸出高電平。A點(diǎn)B點(diǎn)結(jié)論：對(duì)右圖分析表明，輸入電壓（正弦波）上升58溫度指示器原理圖做一做：溫度指示器的制作與調(diào)試

溫度指示器原理圖做一做：溫度指示器的制作與調(diào)試59溫度指示器線路板（PCB）接線圖溫度指示器線路板（PCB）接線圖60THEENDTHEEND61項(xiàng)目4溫度指示器的制作與

調(diào)試每當(dāng)季節(jié)更替，氣候變化時(shí)，令人想回憶過(guò)去的往事。利用集成運(yùn)放的應(yīng)用電路，制作一款溫度指示器，隨時(shí)陪伴在你的身邊，讓你覺(jué)得總有“人”關(guān)心你，提示你“寒”“暑”間的溫度變化。其實(shí)，時(shí)至今日，集成運(yùn)放在各種放大器、比較器、振蕩器、信號(hào)運(yùn)算電路得到了廣泛應(yīng)用，成為一種通用性很強(qiáng)的基本集成電路。項(xiàng)目4溫度指示器的制作與

調(diào)試每當(dāng)季節(jié)更替62內(nèi)容提要集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用1

集成運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用33

集成運(yùn)算放大器在波形發(fā)生方面的應(yīng)用2內(nèi)容提要集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用1集成運(yùn)算放大器63任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：1．理解集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)；2．了解集成運(yùn)放的單元電路（恒流源、差分放大器）的組成形式及基本特性；3．掌握集成運(yùn)放在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；4．能正確識(shí)讀集成運(yùn)放和判斷其的質(zhì)量好壞任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)建議：采用多媒體課件，重點(diǎn)介紹差分放大器輸入與輸出方式及特點(diǎn)；集成運(yùn)放的應(yīng)用電路應(yīng)結(jié)合練習(xí)，精講電路結(jié)構(gòu)形式及特性

任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：64任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用知識(shí)1集成運(yùn)放的基本單元電路1．電流源電路（1）單管電流源電路單管電流源電路采用分壓偏置式電路（即引入電流負(fù)反饋）單管電流源電路集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用知識(shí)165（2）鏡像電流源V1和V2管的參數(shù)完全相同，故IC1=IC2，當(dāng)管子的β較大時(shí)，IB很小，可忽略不計(jì)，所以V2管的集電極電流IC2（即電流源輸出電流）近似等于基準(zhǔn)電流IREF，即鏡像電流源（2）鏡像電流源鏡像電流源66有源負(fù)載放大器由于普通晶體管電流源的頻率特性較差，尤其是橫向PNP管電流源的頻率特性更差，所以在高速或?qū)拵Ъ呻娐分校话悴徊捎糜性簇?fù)載放大器。由于電流源具有直流電阻小，而交流電阻很大的特點(diǎn)，在集成電路內(nèi)部的放大器廣泛使用電流源作有源負(fù)載。有源負(fù)載放大器由于普通晶體管電流源的頻率特性672．差分放大電路（1）零點(diǎn)漂移現(xiàn)象在單級(jí)共射放大器處?kù)o態(tài)時(shí)，由于溫度變化、電源波動(dòng)、器件的老化等因素的影響，會(huì)使工作點(diǎn)電壓（即集電極電位）偏離設(shè)定值而緩慢地上下漂動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱(chēng)“零漂”。

（2）基本差分放大器1）電路結(jié)構(gòu)2．差分放大電路68對(duì)于完全對(duì)稱(chēng)的差分放大電路，輸出電壓uo=uc1-uc2=0，因此共模電壓放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)AVC愈小，則表明抑制零漂移能力愈強(qiáng)。差分放大器常用共模抑制比KCMR（Common-ModeRejectionRatio)來(lái)衡量放大器對(duì)有用信號(hào)的放大能力及對(duì)無(wú)用漂移信號(hào)的抑制能力，其定義為即對(duì)于完全對(duì)稱(chēng)的差分放大電路，輸出電壓uo=uc1-uc2=0692）典型的差分放大電路當(dāng)輸入信號(hào)ui=0時(shí)，由于電路不完全對(duì)稱(chēng)，輸出uo不一定為零，這時(shí)可調(diào)節(jié)RP，使電路達(dá)到對(duì)稱(chēng)，uo=0。而發(fā)射極電阻Re的作用是引入共模負(fù)反饋。例如，當(dāng)溫度升高時(shí)，兩個(gè)晶體管的射極電流同時(shí)增大，射極電阻Re兩端電壓升高，使兩管發(fā)射結(jié)壓降同時(shí)減小，基極電流也都減小，從而阻止了兩管集電極電流隨溫度升高而增大，穩(wěn)定了靜態(tài)工作點(diǎn)，有效地抑制零漂。在共模信號(hào)輸入時(shí)，由于差分放大器在Re上形成的反饋電壓是單管電路的兩倍，故對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力。2）典型的差分放大電路當(dāng)輸入信號(hào)ui=0時(shí)，703．具有恒流源的差分放大器由于電流源的輸出端電位在很寬范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電流的變化極小，因而當(dāng)輸入共模信號(hào)引起射極電位改變時(shí)，將不會(huì)影響差模性能，但會(huì)使共模放大倍數(shù)減小。因此，引入恒流源后，擴(kuò)大了差動(dòng)電路的共模輸入電壓范圍，從而提高共模抑制比。3．具有恒流源的差分放大器由于電流源的輸出端電714．差分放大電路的幾種輸入、輸出方式圖（c）為單端輸入、雙端輸出差分放大電路；而圖（d）為單端輸入、單端輸出差分放大電路。雙端輸入和雙端輸出差分放大電路如圖（a）所示，可利用電路兩側(cè)對(duì)稱(chēng)性及Re的共模反饋來(lái)抑制零漂；圖（b）為雙端輸入、單端輸出差分放大電路；4．差分放大電路的幾種輸入、輸出方式圖（c）72無(wú)論是雙端輸入，還是單端輸入，只要是雙端輸出時(shí)，AuD=AuD1（AuD1單邊差模電壓放大倍數(shù)）；單端輸出時(shí)，想一想：1．零點(diǎn)漂移是否在任何耦合方式的多級(jí)放大器中都存在呢？2．在差分放大器的不同連接方式中，輸出方式怎樣影響電壓放大倍數(shù)的？輸入方式會(huì)影響電壓放大倍數(shù)嗎？無(wú)論是雙端輸入，還是單端輸入，只要是雙端輸出時(shí)，AuD=73知識(shí)2集成運(yùn)算放大器應(yīng)用理想化的條件主要是：開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Ao→∞；差模輸入電阻rid→∞；開(kāi)環(huán)輸出電阻ro→0；共模抑制比KCMRR→∞。

運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，分析依據(jù)有兩條：一是由于運(yùn)算放大器輸入端的差模輸入電阻rid→∞，故認(rèn)為兩個(gè)輸入端的輸入電流為零，稱(chēng)為“虛斷”；二是由于運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Ao→∞，輸出電壓是一個(gè)有限的數(shù)據(jù)，從uo=Ao（u+-u-）=uo/Ao≈0，所以認(rèn)為u+≈u-，稱(chēng)為“虛短”。知識(shí)2集成運(yùn)算放大器應(yīng)用74（a）新符號(hào)（b）舊符號(hào)1．反相比例放大電路反饋電阻輸出輸入平衡電阻輸入電阻（a）新符號(hào)752．同相比例放大器電路當(dāng)Rf=0，R1→∞時(shí)，便構(gòu)成了電壓跟隨器2．同相比例放大器電路當(dāng)Rf=0，R1→∞時(shí)，76例4.1有一理想集成運(yùn)放電路接線如圖所示，已知ui=1V，R1=20kΩ，Rf=200kΩ，試求輸出電壓uo及平衡電阻R2。解：（1）此電路為反相放大器，（2）例4.1有一理想集成運(yùn)放電路接線如圖所示，已知ui=1V，R77例4.2在下圖所示電路中，已知Rf=2R1，R3=2R2，ui=1V，試求輸出電壓uo。解：圖示電路可以分解成兩個(gè)運(yùn)算放大器，A1構(gòu)成電壓跟隨器，A2構(gòu)成同相比例運(yùn)算放大器。因此，對(duì)A1來(lái)說(shuō)，uo1=ui；對(duì)A2來(lái)說(shuō)，例4.2在下圖所示電路中，已知Rf=2R1，R3=2R2783．反相加法器電路集成運(yùn)放構(gòu)成反相放大器，u1、u2為相加電壓，uo為和電壓。當(dāng)取R1=R2=Rf時(shí)，A=1，輸出電壓uo=-（u1+u2），實(shí)現(xiàn)了加法運(yùn)算。R3為平衡電阻（為保證同相輸入和反相輸入端參數(shù)對(duì)稱(chēng)，取R3=R1∥R2∥Rf），用于平衡輸入偏置電流造成的失調(diào)。3．反相加法器電路794．相減器（差動(dòng)運(yùn)算電路）利用疊加原理進(jìn)行分析計(jì)算，得

當(dāng)取R1=R2=R3=Rf時(shí)，A=1，輸出電壓uo=u2-u1，實(shí)現(xiàn)了減法運(yùn)算。R3為平衡電阻。4．相減器（差動(dòng)運(yùn)算電路）當(dāng)取R1=R2=R80例4.3在下圖所示電路中，已知R1=R2=R3=Rf，u1=1V，u2=3V，試求輸出電壓uo。解：此電路構(gòu)成了一個(gè)減法器，因R1=R2=R3=Rf，故可得出uo=u2-u1=3-1=2V例4.3在下圖所示電路中，已知R1=R2=R3=Rf，u81想一想：1．理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，有哪兩個(gè)特點(diǎn)（即重要結(jié)論）？2．比例運(yùn)算電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)是否與反饋電阻和輸入電阻以及集成運(yùn)放本身參數(shù)均有關(guān)系？3．什么是“虛短”、“虛斷”、“虛地”？同相輸入電路是否存在“虛地”？想一想：82做一做：集成運(yùn)放的仿真測(cè)試1.電壓跟隨器仿真電路Ui/V﹣1﹣0.5012Uo/VR1=5.1kΩR1=∞電壓跟隨器仿真數(shù)據(jù)記錄做一做：集成運(yùn)放的仿真測(cè)試1.電壓跟隨器仿真電路Ui/V﹣832.反相比例放大器仿真電路反相比例放大器仿真數(shù)據(jù)記錄Ui20mV100mV500mV1V2V5VUo2.反相比例放大器反相比例放大器仿真數(shù)據(jù)記錄Ui20mV10843.同相比例放大器仿真電路同相比例放大器仿真數(shù)據(jù)記錄Ui20mV100mV500mV1V2V5VUo3.同相比例放大器同相比例放大器仿真數(shù)據(jù)記錄Ui20mV10854.相減器仿真電路相減器仿真數(shù)據(jù)記錄V3直流電壓源/mV51020﹣50V4直流電壓源/mV105﹣520Uo/mV4.相減器相減器仿真數(shù)據(jù)記錄V3直流電壓源/mV51020865.反相加法器仿真電路反相加法器仿真數(shù)據(jù)記錄V3直流電壓源/mV51020﹣50V4直流電壓源/mV105﹣520Uo/mV5.反相加法器反相加法器仿真數(shù)據(jù)記錄V3直流電壓源/mV587做一做：集成運(yùn)放的實(shí)驗(yàn)測(cè)試反相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路輸入電壓Ui﹣0.4V﹣0.2V+0.2V+0.4V輸出電壓Uo計(jì)算值Uo=-（Rf/R1）Ui實(shí)測(cè)值在反相輸入端加入直流信號(hào)Ui，依次將Ui

調(diào)到-0.4V、-0.2V、+0.2V、+0.4V，用萬(wàn)用表測(cè)量出每次對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo，記錄在下表中。做一做：集成運(yùn)放的實(shí)驗(yàn)測(cè)試反相比例運(yùn)算輸入電壓Ui﹣0.4V88從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V的正弦交流信號(hào)，用示波器測(cè)量相應(yīng)的Uo，并觀察Uo和Ui的相位關(guān)系，記入下表中。Ui（V）Uo（V）Ui波形Uo波形AV實(shí)測(cè)值計(jì)算值反相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V89同相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路在同相輸入端加入直流信號(hào)Ui，依次將Ui

調(diào)到﹣0.4V、﹣0.2V、+0.2V、+0.4V，用萬(wàn)用表測(cè)量出每次對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo，記錄在下表中。輸入電壓Ui﹣0.4V﹣0.2V+0.2V+0.4V輸出電壓Uo計(jì)算值Uo=（1+Rf/R1）Ui實(shí)測(cè)值同相比例運(yùn)算在同相輸入端加入直流信號(hào)Ui90從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V的正弦交流信號(hào)，用示波器測(cè)量相應(yīng)的Uo，并觀察Uo和Ui的相位關(guān)系，記入到下表中。Ui（V）Uo（V）Ui波形Uo波形AV實(shí)測(cè)值計(jì)算值同相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V91電壓跟隨器實(shí)驗(yàn)電路從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui=0.5V的正弦交流信號(hào)，用示波器測(cè)量相應(yīng)的Uo，并觀察Uo和Ui的相位關(guān)系，記入到下表中。Ui（V）Uo（V）Ui波形Uo波形電壓跟隨器從函數(shù)信號(hào)引入f=1kHz、Ui92反相加法實(shí)驗(yàn)電路在電阻R1端加入直流信號(hào)電壓Ui1，在電阻R2端加入直流信號(hào)電壓Ui2，依下表調(diào)整Ui1、Ui2，用萬(wàn)用表測(cè)量出每次對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo，記錄在下表中，輸入電壓Ui1﹣0.4V﹣0.2V+0.2V+0.4V輸入電壓Ui2﹣0.2V+0.4V﹣0.4V+0.2V輸出電壓Uo計(jì)算值Uo=-（Rf/R1）（Ui1+Ui2）實(shí)測(cè)值反相加法在電阻R1端加入直流信號(hào)電壓Ui1，在93減法器（差動(dòng)放大器）實(shí)驗(yàn)電路在電阻R1端加入直流信號(hào)電壓Ui1，在電阻R2端加入直流信號(hào)電壓Ui2，依下表調(diào)整Ui1、Ui2，用萬(wàn)用表測(cè)量出每次對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo，記錄在下表中，輸入電壓Ui1+0.2V﹣0.2V+0.2V+0.4V輸入電壓Ui2+0.4V+0.2V﹣0.2V﹣0.4V輸出電壓Uo計(jì)算值Uo=（Rf/R1）（Ui2-Ui1）實(shí)測(cè)值減法器（差動(dòng)放大器）在電阻R1端加入直流信號(hào)電94任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：1．了解集成運(yùn)算放大器在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；2．理解集成運(yùn)放在低頻正弦波信號(hào)的產(chǎn)生電路中的作用任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)建議：集成運(yùn)放構(gòu)成的RC振蕩器講解時(shí)，可結(jié)合前面所學(xué)的由分立元件組成RC正弦波振蕩器，來(lái)進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)比較

任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：95任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用

知識(shí)產(chǎn)生低頻正弦波信號(hào)的電路

當(dāng)集成運(yùn)放應(yīng)用于產(chǎn)生正弦波、矩形波（方波）和鋸齒波等不同類(lèi)型的波形時(shí)，其工作狀態(tài)并不相同。通常在產(chǎn)生正弦波的電路中，集成運(yùn)放可以作為放大環(huán)節(jié)，再配以一定的選頻網(wǎng)絡(luò)等，即可產(chǎn)生正弦波振蕩，所以其中的運(yùn)放基本上工作在線性區(qū)。但是，對(duì)于產(chǎn)生矩形波或鋸齒波的電路，它們實(shí)質(zhì)上是脈沖電路，其中的運(yùn)放作為一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，輸出電壓只有兩種狀態(tài)，因此，它們大都工作在非線性區(qū)。任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用知識(shí)96如右圖所示為采用集成運(yùn)放的1kHz文氏橋式正弦波振蕩器，R1、C1和R2、C2構(gòu)成正反饋回路，并具有選頻作用，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩。R3、R4、R5等構(gòu)成負(fù)反饋回路，以控制集成運(yùn)放IC的閉環(huán)增益，并利用并聯(lián)在R5上的二極管VD1、VD2的箝位作用進(jìn)一步穩(wěn)定振幅。電路諧振中心頻率集成運(yùn)放構(gòu)成的RC振蕩電路11如右圖所示為采用集成運(yùn)放的1kHz文氏橋式正弦波振蕩器，R197右圖中，由三節(jié)RC高通電路組成的反饋網(wǎng)絡(luò)（兼選頻網(wǎng)絡(luò)），其最大相移可接近270o，因此有可能在特定頻率fo下移相180o，即φf(shuō)=180o?？紤]到放大電路產(chǎn)生的相移（運(yùn)放的輸出與反相輸入端比較）φa=180o，則有φa+φf(shuō)=360o或0o。顯然，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rf的值，使Auf適當(dāng)，就可同時(shí)滿(mǎn)足相位和振幅條件，產(chǎn)生正弦波信號(hào)?？梢宰C明，這種振蕩電路的振蕩頻率為移相式RC振蕩器右圖中，由三節(jié)RC高通電路組成的反饋網(wǎng)絡(luò)（兼選98做一做：運(yùn)算放大器構(gòu)成的RC振蕩器仿真測(cè)試由M318構(gòu)成的振蕩器做一做：運(yùn)算放大器構(gòu)成的RC振蕩器仿真測(cè)試由M318構(gòu)成的99任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：1．了解集成運(yùn)算放大器和電壓比較器在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；2．掌握溫度指示器的工作原理任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)建議：結(jié)合投影等多媒體課件，著重講電壓比較器的基本特性；而電壓比較器的開(kāi)環(huán)應(yīng)用只簡(jiǎn)單描述

任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：100LM324熱敏電阻電源二線插座電位器LM324溫度指示器實(shí)物外形LM324熱敏電阻電源二線插座電位器LM324溫度指示器實(shí)物101任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)1信號(hào)頻率的有源濾波在各種有源濾波和采樣保持電路中，運(yùn)放一般工作在線性區(qū)，而在信號(hào)幅度的比較和選擇電路中，運(yùn)放常常工作在非線性區(qū)。濾波器或?yàn)V波電路是一種能使某一部分頻率比較順利地通過(guò)而另一部分頻率受到較大衰減的裝置，常用在信息處理、數(shù)據(jù)的傳送和干擾的抑制等方面。

任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)1信號(hào)頻率的102用集成運(yùn)放可方便地構(gòu)成有源濾波器，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器等。集成運(yùn)放IC1A等構(gòu)成二階高通濾波器，IC1B等構(gòu)成二階低通濾波器，將前置放大器來(lái)的全音頻信號(hào)分頻后分別送入兩個(gè)功率放大器，然后分別推動(dòng)高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器。集成運(yùn)放構(gòu)成的有源濾波器右圖所示為前級(jí)二分頻電路。

用集成運(yùn)放可方便地構(gòu)成有源濾波器，包括低通濾波103任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)2信號(hào)幅度的比較電路電壓比較器，簡(jiǎn)稱(chēng)比較器，實(shí)際上是一個(gè)高增益、寬頻帶放大器，其符號(hào)與運(yùn)放符號(hào)一樣。它與運(yùn)放的主要區(qū)別在于比較器的輸出電壓為兩個(gè)離散值，通常稱(chēng)為高/低電平，相當(dāng)于數(shù)字電路中的邏輯“1”和“0”。功能：將一個(gè)模擬輸入電壓信號(hào)與一個(gè)參考電壓相比較，根據(jù)比較結(jié)果，輸出一定的高低電平。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)。構(gòu)成：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)。任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)2信號(hào)幅度的104比較器可分為過(guò)零比較器、單限比較器、滯回比較器、雙限比較器。1．電壓比較器的開(kāi)環(huán)應(yīng)用——單門(mén)限比較器（與參考電壓比較）uoui0+Uom-Uom若ui從同相端輸入時(shí)符號(hào)及傳輸特性輸入電壓ui加在同相端，參考電壓UREF置于反相端。當(dāng)ui>UREF時(shí)，即u+＞u-，集成運(yùn)放正向飽和，比較器uo=+Uom（高電平）；當(dāng)ui<UREF時(shí)，uo=-Uom（低電平）。比較器可分為過(guò)零比較器、單限比較器、滯回比較器、雙限比較器。105輸入電壓ui加于反相端，參考電壓UREF（設(shè)為正值）加在同相端。當(dāng)ui<UREF時(shí)，即u-＜u+，比較器uo=+Uom；當(dāng)ui>UREF時(shí)，即u-＞u+，比較器uo=