运放的非线性应用电路- 比较器课件
运算放大器的线性应用和非线性应用
充电
放电
++
Uo=Vz+ UDoN
31
(5)电容器端电压随时间变化规律为
32
二、设计过程
1、求R1和R2的值,可使F=0.47,则 T=2RC
图7-16
方波发生器
29
3、设计条件 (1)电源电压为:±9V (2)负载阻抗 RL=10KΩ
4、分析 (1)R、C作为积分电路,即:定时电路. (2)从电路结构看,它由一个迟滞比较器和RC充
放电电路组成.其中迟滞比较器作为状态记忆电 路,RC作为定时电路.
(3)电路的正反馈系数F为:
30
强调:
39
实验箱双电源的接法
40
四运放管脚图
TL084、LM324
41
运放的检测电路
当Uo=Ui1时，运放是好的。
42
T1.设计一个文氏桥正弦波振荡器
技术指标要求：
1、电路结构要求
2、电路指标 (1)f=1KHZ (2)UO=1V
3、设计条件 （1）电源电压为：±9V （2）负载电阻RL=10KΩ
16
五、反相加法器
17
又因为 if=i1+i2+i3，则
18
六、同相相加器
19
实验三十六 运算放大器线性应用电路
J1.设计一个反相比例放大器 （一）设计技术指标 1）Au=20 2)Ri=1KΩ 3)Uopp≥1V （二）设计条件
1） Ec= ±9V
2) RL= 5.1KΩ
电子技术基础--第七章--集成运算放大器的线性应用和非线性应用
i1 i f 0
u O (1
Rf R1
)u i
u I 0 R1i1
uI i2 i1 R1
i1
uI R1
0 u M R2 i2
u M R2 i 2 R2 uI R1
0 u M R3i3
减法器的输出电压为两个输入信号之差乘以放大系数 Rf/R1, 故又称它为差分放大器。 为减小失调误差 R1//Rf=R2//R3
（五）反相积分运算电路
duC i 2 C dt
uC 0 uO
duo i2 C dt
u I 0 R1i1
i1 i2 0
du uI (C o ) 0 R1 dt
vI T
（同相过零比较器）
O
2
3
4
t
电压传输特性
vO
vO VOH
VOH O t
O VOL
vI
VOL
思考
1.若过零比较器如图所示，则它 的电压传输特性将是怎样的？ 2.输入为正负对称的正弦波时， 输出波形是怎样的？
+VCC vI + A -VEE vO
vI T 2
+VCC vI + A -VEE vO
具体电路的工作原理，其它问题也就迎刃而解了。
比例运算电路 加法电路
减法电路 积分电路
微分电路
一、运算电路
• （一）反相比例运算电路 • （二）同相比例运算电路
（一）反相比例运算电路
i1 i f 0
u N uo R f i f
if u N uO u O Rf Rf
比较器
模拟比较器:将模拟量与一标准值进行比较,当高于该值时,输出高(或低)电平.反之,则输出低(或高)电平.例如,将一温度信号接于运放的同相端,反相端接一电压基准(代表某一温度),当温度高于基准值时,运放输出高电平,控制加热器关闭,反之当温度信号低于基准值时,运放输出低电平,将加热器接通.这一运放就是一个简单的比较器,因为输入与输出同相,称为同相比较器..有的模拟比较器具有迟滞回线,称为迟滞比较器,用这种比较器,有助于消除寄生在信号上的干扰.数字比较器:用来比较二组二进制数是否相同,相同时输出(或低)高电平,反之,则输出相反的电平.最简单的数字比较器是一位二进制数比较器,是一个异或门(或同或门).电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。
利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波电压比较器是集成运放非线性应用电路，他常用于各种电子设备中，那么什么是电压比较器呢？下面我给大家介绍一下，它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。
常用的电压比较器有过零电压比较器、具有滞回特性的过零比较器、滞回电压比较器，窗口（双限）电压比较器.1.模拟比较器将模拟量与一标准值进行比较,当高于该值时,输出高(或低)电平.反之,则输出低(或高)电平.例如,将一温度信号接于运放的同相端,反相端接一电压基准(代表某一温度),当温度高于基准值时,运放输出高电平,控制加热器关闭,反之当温度信号低于基准值时,运放输出低电平,将加热器接通.这一运放就是一个简单的比较器,因为输入与输出同相,称为同相比较器..有的模拟比较器具有迟滞回线,称为迟滞比较器,用这种比较器,有助于消除寄生在信号上的干扰.2.数字比较器用来比较二组二进制数是否相同,相同时输出(或低)高电平,反之,则输出相反的电平.最简单的数字比较器是一位二进制数比较器,是一个异或门(或同或门).电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。
电压比较器、正弦波振荡电路、非正弦波发生电路
电压比较器
一、单限比较器 电路只有一个阈值电压， 电路只有一个阈值电压，输入电压逐渐增大或减小过程 当通过阈值电压变，从高电平 跃变为低电平或从低电瓶跃变为高电平。 跃变为低电平或从低电瓶跃变为高电平。 1.过零比较器 过零比较器 其阈值电压等于零。 其阈值电压等于零。
电压比较器
反相过零电压比较器
电压比较器
在实用电路中为了满足负载的需要， 在实用电路中为了满足负载的需要，常在集成运放的 输出端加稳压管限幅电路。 输出端加稳压管限幅电路。
电压比较器的输出限幅电路
电压比较器
2.一般单限比较器 一般单限比较器
电压比较器
二、滞回比较器 电路有两个阈值电压， 电路有两个阈值电压，输入电压从小变大过程中使输 出电压产生跃变时的阈值电压不等于从大变小过程中 使输出电压产生跃变的阈值电压，电路具有滞回特性。 使输出电压产生跃变的阈值电压，电路具有滞回特性。
电压比较器
加了参考电压的滞回比较器
电压比较器
三、窗口（双限）比较器 窗口（双限）
电压比较器
小结： 小结： 1）在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区，输 ）在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区， 出电压只有高电平和低电平两种可能的情况； 出电压只有高电平和低电平两种可能的情况； 2）一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的 ） 函数关系； 函数关系； 3）电压传输特性的三个要素是输出电压的高、低电平， ）电压传输特性的三个要素是输出电压的高、低电平， 阈值电压和输出电压的跃变方向。 阈值电压和输出电压的跃变方向。输出电压的高低电 平决定于限幅电路； 所求出的U 平决定于限幅电路；令UP=UN所求出的 I就是阈值电 压；UI等于阈值电压时输出电压的跃变方向决定于同 相输入端还是反相输入端。 相输入端还是反相输入端。
常用运放电路及其各类比较器电路
彭发喜，制作同相放大电路：运算放大器的同相输入端加输入信号，反向输入端加来自输出的负反馈信号，则为同相放大器。
图是同相放大器电路图。
因为e1=e2，所以输入电流极小，输入阻抗极高。
如果运算放大器的输入偏置电流，则e1=e2放大倍数：原理图：反相比例运算放大电路图:1号图：2号图：反相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R1加至运放的反相输入端，输出电压vo通过反馈电阻Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。
R ¢为平衡电阻应满足R ¢= R1//Rf。
利用虚短和虚断的概念进行分析，vI=0，vN=0，iI=0，则即∴该电路实现反相比例运算。
反相放大电路有如下特点1．运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。
2．vN= vP，而vP=0，反相端N没有真正接地，故称虚地点。
3．电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为R1，输出电阻近似为零。
运算放大器减法电路原理：图为运放减法电路由e1输入的信号，放大倍数为R3/R1，并与输出端e0相位相反，所以由e2输入的信号，放大倍数为与输出端e0相位相，所以当R1=R2=R3=R4时e0=e2-e1加法运算放大器电路：加法运算放大器电路包含有反相加法电路和同相加法电路.同相加法电路:由LF155组成。
三个输入信号同时加到运放同相端，其输入输出电压关系式：反相加法电路：由运算放大器lm741组成。
（lm741中文资料）反相加法运算电路为若干个输入信号从集成运放的反相输入端引入，输出信号为它们反相按比例放大的代数和。
电压比较器：图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为：Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。
第22讲 电压比较器
U TH 1
(1
R2 R3
)U R
R2 R3
U oL
U TH 2
(1
R2 R3
)U
R
R2 R3
U oH
ΔUTH=UTH1–UTH2称为回差。
UTH
R2 R3
( U oH
U oL
)
UR是固定电压，改变UR值能
改变阈值UTH1和UTH2，但并不
改变回差大小。
滞回比较器的传输特性和输入电压波形如图所示。根据 传输特性和两个阈值(UTH1＝2V, UTH2=–2V)可画出输出电压uo 的波形。ui在UTH1与UTH2之间变化，不会引起uo的跳变。
一、过零比较器
按输入方式的 不同可分为反 相输入和同相 输入两种零电 位比较器。
1、同相输入过零比较器
U U , Uo UoH U U , Uo UoL U U , Uo 跳变临界条件
ui 0, U o U oH ui 0, U o U oL
ui 0, U o跳变
2、反相输入过零比较器
UTH 2
R3U R R2UoL R2 R3
R3U R R2
R2U Z R3
计算得 UTH1=2V,UTH2=–2V
（2）传输特性曲线
UTH1 2V ,UTH 2 2V （3）对应输入电压Ui，画输出电Uo波形。
ui U R , U o U oH ui U R , Uo U oL ui U R , Uo跳变
(2) 电平检测比较器
反相求和电压比较器
电压传输特性
u
R1
R1 R2
uR
R2 R1 R2
Ui
阈值电压
UTH
R1 R2
UR
《模拟电子技术基础》第6章 集成运算放大器
RF R RF [ R1 (R2 // R ')uI1 R2 (R1 // R ')uI2 ] RF R R1 R1 (R2 // R ') R2 R2 (R1 // R ')
RF Rn
( RP R1
uI1
RP R2
uI2 )
当 R1 R2 R Rp Rn
uO
RF R
(uI1
uI2 )
t /ms
-2
0
-2
12 34 5
t /ms
uO /V
uO /V
12345 0 -1
t /ms
12345
0
t /ms
-2
-1
-2
输入方波不完全对称，导致输出偏移，以致饱和。 旁路电阻只对直流信号起作用，对交流信号影响要尽量小。
积分电路应采用失调电压、偏置电流和失调电流较小的运放，并在同相输 入端接入可调平衡电阻；选用泄漏电流小的电容，可以减少积分电容的漏电流 产生的积分误差。
iR
iD
uI R
uO uD
由二极管的伏安特性方程：
uo
iD
ISexp
uD UT
对数运算电路
uO
UTln
iD IS
U T ln
uI RI S
只有uI>0时，此对数函数关系才成立。
6.6 对数和指数运算电路
6.6.2 指数运算电路
将对数运算电路中的二极管VD和电阻R互换，可得指数运算电路。
uP
A
uN
uO
UoM 非线性区
uo
+Uom
uO
O
uId =uP -uN
非线性区 uId
非线性区 0
电子技术-集成运算放大器非线性应用
－uo ∞
＋＋
uo
UR为参考电压
当ui > UR时 , uo = +Uom
当ui Uom
<
UR时uo,
uo = -
+Uo
m
0
ui
-Uom
1、单门限电压比较器
单门限电压比较器只 有一个门限电平，当输
i1 R1
∞ －
入电压达到此门限值时 ，输出状态立即发生跳 变。
ui
R2
UR
＋ ＋
u0
u0 ＋U0M
0 UR
2、消振
通常是外接RC消振电路或消振电容，用它来破坏产生自激
门限电平值
ui －U0M
电压比较器广泛应用于模/数 接口、电平检测及波形变换等领 域中。
应用实例
利用电压比较器可以把正弦波变换成方波。
ui
ui
∞
－ ＋
u0
＋
0
t
UR=0 由于门限电压等于0，因此
为过零电压比较器。
u0
＋UCM
输入电压只要到达门限电
压值，输出电压即可发生 跳变。
0
t
－UCM
2、滞回比较器
放大电路引入负 反馈后，对电路 的工作性能带来 什么改善？
什么叫反馈？正反馈 和负反馈对电路的影响
有何不同？ ？
放大电路输入信号 本身就是一个已产 生了失真的信号， 引入负反馈后能否 使失真消除？
上述问题希望课后认真归纳总结
3.4 运放的选择、使用和保护
1、选用元件
根据实际要来选用运算放大器。如测量放大器的输人信号 微弱，因此第一级应选用高输入电阻、高共模抑制比、高开 环电压放大倍数、低失调电压及低温度漂移的运算放大器。 选好后，根据管脚图和符号图连接外部电路，包括电源、外 接偏置电阻、消振电路及调零电路等。
三分钟带你搞懂运算放大器与比较器的区别
三分钟带你搞懂运算放大器与比较器的区别无论外观或图纸符号都差不多，那么它们究竟有什么区别，在实际应用中如何区分？今天我来图文全面分析一下，夯实大家的基础，让工程师更上一层楼。
先看一下它们的内部区别图:从内部图可以看出运算放大器和比较器的差别在于输出电路。
运算放大器采用双晶体管推挽输出，而比较器只用一只晶体管，集电极连到输出端，发射极接地。
比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻，该上拉电阻相当于晶体管的集电极电阻。
运算放大器可用于线性放大电路（负反馈），也可用于非线性信号电压比较（开环或正反馈）。
电压比较器只能用于信号电压比较，不能用于线性放大电路（比较器没有频率补偿）。
两者都可以用于做信号电压比较，但比较器被设计为高速开关，它有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。
运算放大器做为线性放大电路，我这里就不多说了（以后有需要单独讨论放大器），这个在主板电路图很常见，一般用于稳压电路，使用负反馈电路它与晶体管配合相当于一个三端稳压器，但使用起来更灵活。
如下图：在许多情况下，需要知道两个信号中哪个比较大，或一个信号何时超出预设的电压（用作电压比较）。
用运算放大器便可很容易搭建一个简单电路实现该功能。
当 V+电压大于 V- 电压时，输出高电平。
当 V+电压小于 V- 电压时，输出低电平。
如下图：分析一下电路，2.5v 经电阻分压得到 1V 输入到 V- 端，当总线电压正常产生 1.2v 时，输入到 V+，此时 V+电压比 V- 电压高，输出一个高电平到 CPU 电源管理芯片的 EN 开启脚。
如果总线电压没输出或不正常少于 1v，此时 V+电压比 V- 电压低，输出低电平。
电压比较器当比较器的同相端电压（V+）低于反相端电压（V-）时，输出晶体管导通，输出接地低电平；当同相端电压高于反相端时，输出晶体管截止，通过上拉电阻的电源输出高电平。
如下图：分析一下该电路，上面的比较器 U8A 当有 VCC 输出时经过分压电阻分压后，输入到同相端（V+)，其电压大于 5VSB 经分压后输入到反相端（V-)的电压，内部晶体管截止，输出经上拉电阻的电源 12v（同时下面的比较器 U8B 同相端电压也大于反相端，内部晶体管也是截止），N 沟道场管 Q37 导通，输出 VCC5V。
运放的非线性应用电路-比较器
+UOM
ULR1R 1R2Uom R1R 2R2UR2V 0
-UOM
t
t
12
3、上行迟滞比较器
R
－
+
uo
+
ui
R1
R2
没加参考电压的 上行迟滞比较器
UR
R
－
+
uo
+
ui
R1
R2
加上参考电压后的 上行迟滞比较器
13
§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：
VL
=(VCC2VD)R2 R1 R2
2
§1 简单电压比较器
一、若ui从同相端输入
ui
+
UR – + uo
uo
+Uom
ui
0
UR
UR：参考电压 ui ：被比较信号
-Uom 传输特性
特点：运放处于开环状态。
当ui > UR时 , uo = +Uom
当ui < UR时 , uo = -Uom
3
二、 若ui从反相端输入 uo
UR
+
ui
+ uo
0
-Uom
－
+
uo
+
R2
UH
ui
10
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。
ui
R
－
+
uo ui 10V
+
5V
UR
R1
R2
简单电压比较器迟滞比较器ppt课件
从波形可以看出，uI的 变化在±UT之间时，uo 不变，表现出一定的抗
干扰能力。两个阈值电
压的差值愈大，电路的
抗干扰能力愈强，但灵
敏度变差；因此应根据
具体需要确定差值的大
小。
43
※讨论题 设计一个电压比较器，使其电压传输特性
如图（a）所示，要求所用电阻值在20~100kΩ之间。
3
解：根据电压传输特性可知，输入电压作用于同相输
R
－
+
uo
+
U+
uo
+Uom
U+L 0
U+H ui
R1
R2
-Uom
uo
ui
R
－ +
+
uo
UR
0
R1
R2
U+L U+H
ui
32
迟滞 比较器
ui
2.迟滞比较器(上行)（同相滞回比较器）
R
－
+
+
uo
uo +UOM
以前学习 的过零同 相比较器
0
U+-U-
R1
R2
-UOM
当uo= -UOM
R 2
u
R +R i
R 2u
R +R i
+
R 1
R +R
U om
UR
35
1
2
1
2
加上参考电压后的迟滞比较器(上行)传输特性：
uo
R
UR
－ +
+
uo
比较器运放电路
比较器运放电路
比较器运放电路是一种常见的电子电路，它的主要作用是将输入信号与参考电平进行比较，并输出相应的电平信号。
比较器运放电路主要由比较器、运放、反馈电路和电源等组成。
比较器是比较器运放电路的核心部件，它可以将输入信号与参考电平进行比较，并输出高电平或低电平信号。
运放则是比较器运放电路的放大器，它可以将输入信号进行放大，并输出到后续电路中。
反馈电路则可以控制运放的放大倍数，从而使得比较器运放电路具有更高的稳定性和精确度。
电源则是比较器运放电路的能量来源，它可以为电路提供所需的电压和电流。
比较器运放电路在实际应用中有着广泛的用途，例如用于模拟信号处理、数字信号处理、自动控制系统等领域。
同时，比较器运放电路也是电子工程师和电子爱好者必备的基础知识之一。
- 1 -。
运放比较器讲解
模拟电路：运 放比较器在模 拟电路中作为 关键元件，用 于信号的转换
和放大
通信系统：运 放比较器在通 信系统中用于 信号的调制和 解调，实现信 号的传输和接
收
模拟-数字转换器
简介：运放比较器在模拟-数字转换器中起到关键作用，将模拟信号转换 为数字信号。
应用场景：在数据采集、信号处理和通信等领域广泛应用。
测试方法：使用专业的测试仪器对 运放比较器的输入失调电压进行测 量和标定。
输入失调电流
定义：输入失调 电流是运放比较 器的一个重要参 数，表示运放输 入端之间的直流 电流差。
作用：输入失调 电流对运放比较 器的精度和性能 有着重要影响， 是衡量运放性能 的重要指标之一。
影响因素：输入 失调电流受到多 种因素的影响， 如温度、工艺、 电压等。
工作原理简述
输入信号通过运放 比较器的输入端进 入，与参考电压进 行比较
比较结果通过输出 端输出，用于控制 后续电路的开关状 态
运放比较器具有快 速响应、高精度和 低噪声等优点
常见应用包括信号 处理、自动控制和 测量等领域
分类与特点
添加标题
运放比较器的分类：根据输入信号的类型，运放比较器可以分为模拟比较器和数字比较器；根据比 较器的输出类型，可以分为单限比较器和迟滞比较器。
在电子和通信领域中，信号比较器 广泛应用于模拟和数字信号处理、 自动控制系统和测量仪器中。
运放比较器是一种常用的信号比较 器，它利用运算放大器的原理来实 现信号的比较功能。
波形产生
信号处理：运 放比较器用于 信号的放大、 滤波、整形等 处理，生成所
需的波形
波形产生：运 放比较器可以 用于产生正弦 波、方波、三
运放比较器的应用场景