2022-2023学年高二物理竞赛课件：理想运放工作在饱和区的特点

理想运放工作在饱和区的特点 理想运放工作在饱和区的特点 1. 输出只有两种可能 +Uo (sat) 或–Uo (sat) 当 u+> u- 时, uo = +Uo (sat) u+< u- 时, uo = – Uo (sat) 不存在 “虚短”现象 2. i+= i- 0 仍存在“虚断”现象 电压传输特性 uo u+– u– –Uo(sat) +Uo(sat) 饱和区 O 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) 运放处于开环状态 1. 基本电压比较器 阈值电压(门限电平):输出跃变所对应的输入电压。 ui uo O UR UR uo ui R2 + + – R1 + – + + – – 当 u+>u– 时,uo= +Uo (sat) u+<u– 时,uo= –Uo (sat) 即 ui<UR 时,uo = +Uo (sat) ui >UR 时,uo = – Uo (sat) 可见,在 ui =UR 处输出电压 uo 发生跃变。 参考电压 动画 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 ui t O UR O uo t +Uo (sat) –Uo (sat) t1 t2 单限电压比较器: 当 ui 单方向变化时, uo 只变化一次。 UR uo ui R2 + + – R1 + – + + – – 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 ui >UR,uo=+ Uo (sat) ui <UR,uo= –Uo (sat) UR uo ui R2 + + – R1 + – + + – – ui uo UR R2 + + – R1 + – + + – – –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR 输入信号接在反相端 输入信号接在同相端 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 UR uo ui R2 + + – R1 + – + + – – ui uo UR R2 + + – R1 + – + + – – O t +Uo(sat) –Uo(sat) uo 输入信号接在反相端 输入信号接在同相端 ui t O UR O uo t +Uo (sat) –Uo (sat) t1 t2 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 6 输出带限幅的电压比较器 设稳压管的稳定电压为UZ, 忽略稳压管的正向导通压降 则 ui < UR,uo = UZ ui >UR,uo = –UZ UZ –UZ uo' R DZ UR uo ui R2 + + – R1 + – + + – – 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR ui<UR 时,uo' = +Uo (sat) ui >UR 时,uo' = – Uo (sat) 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 过零电压比较器 利用电压比较器 将正弦波变为方波 UR uo ui R2 + + – R1 + – + + – – 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR= 0 t ui O t uo +Uo(sat) –Uo(sat) O 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 2. 滞回比较器 上门限电压 下门限电压 电路中引入正反馈 (1) 提高了比较器的响应速度; (2) 输出电压的跃变不是发生 在同一门限电压上。 RF 当 uo = + Uo(sat), 则 当 uo = – Uo(sat), 则 门限电压受输 出电压的控制 R2 uo ui + + – R1 + – + – - - 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 上门限电压 U'+ : ui 逐渐增加时的门限电压 下门限电压U"+: ui 逐渐减小时的门限电压 ui uo O –Uo(sat) +Uo(sat) 电压传输特性 ui t O uo O t +Uo(sat) –Uo(sat) 两次跳变之间具有迟 滞特性——滞回比较器 RF R2 uo ui + + – R1 + – + – 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 根据叠加原理,有 改变参考电压UR,可使传输特性沿横轴移动。 可见: 传输特性不再对称于纵轴, + UR – RF R2 uo ui + + – R1 + – + – ui uo O –Uo(sat) +Uo(sat) 电压传输特性 当参考电压UR不等于零时 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 定义:回差电压 与过零比较器相比具有以下优点: 1. 改善了输出波形在跃变时的陡度。 2. 回差提高了电路的抗干扰能力, U越大,抗干扰 能力越强。 结论: 1. 调节RF 或R2