2022-2023学年高二物理竞赛课件：集成运放应用电路 (2)

集成运放应用电路 跨导放大器 有源滤波器 集成运放应用电路 电压比较器的作用： 将一个模拟量的输入信号vI （电压，待比较）与一个参考的输入信号（电压，已知）进行大小比较，输出只有两种可能状态：高或低电平，即“1”或“0”，据此判断输入信号vI的大小和极性。 电压比较器的特点： 输入模拟量，输出数字量。实现A/D间的转换。 电压比较器工作原理： 由 可知 集成运放应用电路 电流传输器构成的模拟信号处理电路 Y X Z CC vi RL iX iO R +- 互导放大器 互阻放大器 电流放大器 Y X Z CC is RL iX iO R2 R1 Y X Z CC1 ii R vo iZ1 RL Y X CC2 Z +- 负阻变换器 Y X Z CC2 iX1 R2 Y X CC1 Z vi iI iZ2 R1 iZ1 RL 6.3 集成运放应用电路 主要要求: 1、开环差模增益较高； 2、电压幅度鉴别的准确性、稳定性； 3、输出电压反应(响应)快速； 4、抗干扰能力强, 5、共模抑制比和共模输入电压较高； 6、低失调电压、失调电流及低温漂。 6.3.2 开环应用 6.3 集成运放应用电路 一、电压比较器的作用 应用：信号处理与检测、自动控制、波形产生与变换、A/D转换、D/A转换以及越限报警等许多场合。 电路特征：集成运放处于开环或正反馈状态，只要开环Avd很大，则两个输入端v+、v-间的微小差值，即可使运放工作在非线性区，输出(三极管)工作在饱和状态。 v+ > v- 时， vo=Vomax（正饱和值）=VCC-(1-2)V 因此 v+ < v- 时，vo=Vomin(负饱和值）= —︱VEE︱+(1-2)V v+ = v- 时，逻辑状态转换。 1-2V 门限电平：当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态时， 所对应的输入电压vI 。 理想运放。 6.3 集成运放应用电路 当V－≠V＋ 2.理想运放工作在非线性区特点（分析电路时） ①只有“虚断”特点,即输入电流等于零； ②没有“虚短”特点，U+≠U-，（即UP≠UN）。 虚短、虚地等概念仅在判断临界情况时才适用。 1. 电路形式（2种）： ③UO 值只有两种可能。 1或0 (1)开环 (2)正反馈 6.3 集成运放应用电路 理想的比较特性 =电压传输特性。 - + A vo vI VREF vI vo VREF Vomax Vomin 0 vI < VREF 时， vo=Vomax vI > VREF 时， vo=Vomin vI = VREF 时，逻辑状态转换。 理想特性 vI vo VREF Vomax Vomin 0 实际比较特性 实际特性 vI < VREF -Vomax/Avd 时， vo=Vomax vI > VREF +︱Vomin ︱/Avd 时， vo=Vomin 注：Avd 越大，比较特性越接近理想特性，VREF作为门限值的比 较精度越高。另，KCMR、失调电压VIO、传输延时。 图6-3-18(a） （b） （c） 二、具有不同比较特性的电压比较器电路 1.单限电压比较器 特点：运放开环工作。 1、过零比较器 - + A vo vI + - R1 D1 D2 R R （VREF =0） R1限流电阻，与D1、D2共同构成电平变换电路。VOMAX→VOH 、VOMIN→VOL VOH = VZ1 + VD2(on) VOL= -( VZ2 + VD1(on) ) （6-3-11） 图6-3-19（a） 用稳压管限幅。 t vO 0 t vI 0 图6-3-19（b） vI vo VOH VOL 0 比较特性 vI单方向变化（正向过程或负向过程）时， vO只跳一次。 当输入为正、负对称的正弦波时，输出为方波（1或0）。 1.单限电压比较器 1、过零比较器 二、具有不同比较特性的电压比较器电路 1、过零比较器（VREF =0） （1）在输出回路中接入串联限流电阻R1，如前图6-3-19（a）。 （2）可在两个输入端之间，并联两个相互反接的二极管，上图。 防止输出信号过大，损坏集成运放的措施： 二、具有不同比较特性的电压比较器电路 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 $