运放非线性应用

运放的非线性应用电路－比较器非线性应用：是指由运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。确定运放工作区的方法：判断电路中有无负反馈。若有负反馈，则运放工作在线性区；若无负反馈，或有正反馈，则运放工作在非线性区。处于非线性状态运放的特点：1.虚短路不成立。2.输入电阻仍可以认为很大。3.输出电阻仍可以认为是0。比较器的功能是比较两个电压的大小。常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器和具有滞回特性的施密特触发器。这些比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。比较器的基本特点为：工作在开环或正反馈状态。开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。§1简单电压比较器uoui0+Uom-UomUR传输特性UR：参考电压ui：被比较信号++uouiUR–特点：运放处于开环状态。当uiUR时,uo=+Uom当uiUR时,uo=-Uom一、若ui从同相端输入++uouiURuoui0+Uom-UomUR当uiUR时,uo=+Uom当uiUR时,uo=-Uom二、若ui从反相端输入uoui0+UOM-UOM++uoui三、过零比较器:(UR=0时)++uouiuoui0+UOM-UOM++uouitui例：利用电压比较器将正弦波变为方波。uot+Uom-Uom分析1.因为有正反馈，所以输出饱和。2.当uo正饱和时(uo=+UOM)U+HomUURRRU2113.当uo负饱和时(uo=–UOM)LomUURRRU211－++uoRR2R1ui参考电压由输出电压决定§2施密特触发器－迟滞比较器特点：电路中使用正反馈，运放处于非线性状态。1.没加参考电压的下行迟滞比较器omHURRRU211omLURRRU211分别称UH和UL上下门限电压。称(UH-UL)为回差或门限宽度。当ui增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom；－++uoRR2R1ui当ui减小到UL时，输出由-Uom跳变到Uom。传输特性：UHULuoui0Uom-UomtuiUom-UomtuiUHUL例：下行迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。－++uoRR2R1uiRomHURRRURRRU212211RomLURRRURRRU2122112.加上参考电压后的下行迟滞比较器加上参考电压后的上下限：－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL例：R1=10k，R2=20k，UOM=12V，UR=9V当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。－++uoRR2R1uiUR5V10Vuit0门限电压：V2212211RomLURRRURRRU+UOM-UOM根据传输特性画输出波形图uiuott10V5V002VV10212211RomHURRRURRRU－++uoRR2R1ui－++uoRR2R1ui3、上行迟滞比较器没加参考电压的上行迟滞比较器加上参考电压后的上行迟滞比较器UR§3窗口比较器电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成设R1=R2，则：DLHDCC212DCCL2=)2(21)2(=VVVVVRRRVVV当vI＞VH时，vO1为高电平，D3导通；vO2为低电平,D4截止，vO=vO1。当vI＜VL时，vO2为高电平，D4导通；vO1为低电平，D3截止，vO=vO2当VH＞vI＞VL时，vO1为低电平，vO2为低电平，D3、D4截止，vO为为低电平。一、电路结构omHURRRU211omLURRRU211上下门限电压：下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的反相输入端。－++RR1R2C+ucuo–§4方波发生器二、工作原理1.设uo=+UOM此时，输出给C充电则：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0tuo立即由＋UOM变成－UOM－++RR1R2C+ucuo–Uc上升到UH时，uo下翻。此时，C经输出端放电。2.当uo=-UOM时，u+=ULuc降到UL时，uo上翻。UHuctUL当uo重新回到＋UOM以后，电路又进入另一个周期性的变化。－++RR1R2C+ucuo–0UHuctULUOMuo0t-UOMT输出波形：－++RR1R2C+ucuo–实际运放由于工艺问题，实际运放达不到理想运放的性能。以下方面是运放的重要指标，据此选择运放。1，失调电压及其漂移由于实际运放内部电路元件不完全对称，输入端短路时输出电压不为零。折合为输入端的等效电压，UooUoo随温度变化，称为失调电压的漂移。2，偏置和失调电流由于实际运放内部电路元件不完全对称，两个输入端具有很小、不等的直流电流。两个输入电流的平均值称为偏置电流IB差称为输入失调电流IIO偏置电流、失调电流也随温度变化。3，共模抑制比差模信号共模信号4，饱和电压和电流实际饱和输出比正、负电源电压小1～2V。（晶体管导通电压）实际输出电流有一个最大值限制，超过则过流保护，防止烧坏。5，转换速率反映运放对大信号阶跃输入电压的响应能力。运放的转换速率应大于输入信号的变化率。作业3-33-53-93-123-15