第六讲-非线性放大电路
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➢ 采用非线性元件（如二极管、模拟开关）实现 反馈网络，如精密整流器、峰值检测器和采样保 持电路。
➢ 利用BJT器件可预测的指数特性，实现各种非线 性传递函数，如对数放大器和模拟乘法器。
理想运放的非线性工作区特性
理想运放工作在非线性 区时的电压传输特性
理想运放工作在非线性工作区的两个特点：
1.输出电压UO只可能为： ＋UOM －UOM
过零电压比较器及其电压传输特性
2.实际的过零比较器 输入级保护
电压比较器输入级的保护电路
限流电阻
二极管限幅电路 限制集成运放的 差模输入电压
电压比较器输出限幅电路
限流电阻
输出端加稳压管限幅 电路，获得合适的
UOL和UOH
3.一般单限比较器
一般单限比较器电路
一般单限比较器电压传输特性
1.改变参考电压的大小和极性，以及电阻的阻 值，可以改变阈值电压的大小和极性。
2. iP iN 0
uP uN
uP uN
实际的集成运放技术指标均为有限值，理想化 必然带来分析误差，
在一般的工程计算中，这些误差是允许的而 且，随着新型运放的不断出现，性能越来越 接近理理想，误差也就越来越小。
6.1 电压比较器及应用
电压比较器，是对输入信号进行鉴幅 与比较的电路，
电压比较器可将模拟信号转换为二值信号， 即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。 因此，可用电压比较器作为模拟电路和数字 电路的接口电路。
UT
1010103
6.2
3.1v
滞回比较器结果分析
输入电压(红)由大变小： 起初 ui UT（3.1v）
uO UZ （-6.2v）
当输入电压减小到-U（T -3.1v） 输出电压由 -UZ跃变为＋UZ。
滞回比较器结果分析
输入电压(红)由小变大： 起初 ui UT（-3.1v） uO UZ （＋6.2v）
2.要改变输入电压经过阈值电压时输出电压的 跃变方向，将集成运放的同相和反相输入端外 接电路互换。
分析电压比较器传输特性的方法：
1.确定电压比较器输出值UOH和 UOL。
2.根据电路写出同相端电压uP和反相端电压uN 表达式，令uP=uN,确定阈值电压UT。
3. Ui作用于集成运放的端口决定输出电压的 跃变方向。
电压比较器的种类
1.单限比较器 2.滞回比较器 3.窗口比较器
输只入有电一压个由阈小值变电大压过程中 使输出电压 跃变的阈值电 压与输入电压由大变小过 程的阈值电压不同 电路有两个阈值电压
电压比较器工作原理 一.单限比较器 1.过零比较器
UT＝0V Ui<0V Uo=UOM
Ui>0V Uo=-UOM
二、 滞回比较器
输入电压由小变大过程中使输出电压 跃变的阈值电压与输入电压由大变小过程 使输出电压 跃变的的阈值电压不同。
滞回比较器电路
u0 UZ
uP
R1 R1 R2
UZ
令 uP uN
解得的ui就是阈值电压
UT
R1 R1 R2
UZ
滞回比较器电压传输特性
输入电压由小变大：
起初
ui UT
Ui接反相端 uN uP
当输入电压增大到＋U（T 3.1v） 输出电压由＋UZ跃变为-UZ。
集成电压比较器
CJ0710电路原理图
工作状态： 电路按电压传输特性工 作
禁止状态： 输出端相当于开路， 处于高阻状态
UOH：3.3v UOL: - 0.4v
一.主要参数 灵敏度：体现比较器对输入信号差别的分辨能力 上升时间：体现比较器进行逻辑判断的速度 输出： 高低电平UOH和 UOL
PWL电源参数设置
输入输出曲线
正弦信号输入的仿真分析
输入输出结果
二.一般单限比较器
一般单限比较器仿真电路
信号源参数设置
输入输出曲线
UT
R2 R1
UREF
1 2v=0.2v 10
三.滞回比较器
滞回比较器仿真电路
PWL电源参数设置
输入输出结果
UT
R1 R1 R2
UZ
UZUZ1UD
10103
电压比较器电路中的集成运放
处于开环状态
引入正反馈
集成运放的开环状态
集成运放引入正反馈
运放的非线性工作区
理想运放工作在非线性区时的电压传输特性
电压比较器的电压传输特性
1.输出电压高电平和低电平的数值UOH和 UOL
2.阈值电压的数值UT 3.当ui变化且经过UT时uo的跃变方向
从UOH到 UOL 从UOL到百度文库OH
第六讲 非线性电路
内容提要
电压比较器及应用 峰值检测器 集成函数发生器 电压—频率转换电路 锁相环及应用
运算放大器电路工作在线性区的条件 ➢ 采用负反馈,使运算放大器工作在线性区 ➢ 用线性元件实现反馈网络
运算放大器电路工作在非线性区
➢ 使用高增益放大器时，采用正反馈，或者没有 任何反馈。电路的双稳态特性具有高度非线性， 是比较器和施密特触发器电路的基础。
处理器发送一个中断信号等。
高 功率
通断控制
设定值
晶体管
电桥
有源基准 二极管
窗口探测器
也称为窗口比较器，它用以指 示何时给定电压落在特定的范围， 即窗口中。在生产线的测试过程中 ，可以用窗口比较器来筛选出那些 不能满足给定容限的电路。
脉宽调制
如果用电压比较器对一个缓慢 变化的信号和一个高频三角波和锯 齿波进行比较，输出就是一个与三 角波或锯齿波具有相同频率的方波
uO UZ uP UT
当输入电压增大到＋UT，输 出电压由 ＋UZ跃变为-UZ。
滞回比较器电压传输特性
输入电压由大变小：
起初
ui UT
Ui接反相端 uN uP
uO UZ uP UT
当输入电压减小到-UT，输 出电压由 -UZ跃变为＋UZ。
UT1R1R 2R2UREFR1R 1R2UZ UT2R1R 2R2UREFR1R 1R2UZ
有参考电压的滞回比较器及其电压传输特性
1.滞回比较器中引入正反馈，加快了输出电压的 变换速度，从而获得较为理想的电压传输特性。
2.改变参考电压的大小和极性，滞回比较器电 压传输特将产生水平方向移动。
3.改变稳压管的稳定电压，滞回比较器电压传 输特将产生垂直方向移动。
实例分析 一.过零比较器
过零电压比较器仿真分析
二.分类 通用型 高速型 低功耗型 低电压型 高精度型
比较器的应用
电平检测器
电平检测器也称为阈值检测器，它用以监测以电压形式表示的
物理变量和当这个变量上升到大于（或降至）某个规定值时发出信
号。检测器的输出根据应用的要求可用来发出某一特定的动作。如
激活报警器（发光二极管或蜂鸣器）、接通电机或加热器、或向微
➢ 利用BJT器件可预测的指数特性，实现各种非线 性传递函数，如对数放大器和模拟乘法器。
理想运放的非线性工作区特性
理想运放工作在非线性 区时的电压传输特性
理想运放工作在非线性工作区的两个特点：
1.输出电压UO只可能为： ＋UOM －UOM
过零电压比较器及其电压传输特性
2.实际的过零比较器 输入级保护
电压比较器输入级的保护电路
限流电阻
二极管限幅电路 限制集成运放的 差模输入电压
电压比较器输出限幅电路
限流电阻
输出端加稳压管限幅 电路，获得合适的
UOL和UOH
3.一般单限比较器
一般单限比较器电路
一般单限比较器电压传输特性
1.改变参考电压的大小和极性，以及电阻的阻 值，可以改变阈值电压的大小和极性。
2. iP iN 0
uP uN
uP uN
实际的集成运放技术指标均为有限值，理想化 必然带来分析误差，
在一般的工程计算中，这些误差是允许的而 且，随着新型运放的不断出现，性能越来越 接近理理想，误差也就越来越小。
6.1 电压比较器及应用
电压比较器，是对输入信号进行鉴幅 与比较的电路，
电压比较器可将模拟信号转换为二值信号， 即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。 因此，可用电压比较器作为模拟电路和数字 电路的接口电路。
UT
1010103
6.2
3.1v
滞回比较器结果分析
输入电压(红)由大变小： 起初 ui UT（3.1v）
uO UZ （-6.2v）
当输入电压减小到-U（T -3.1v） 输出电压由 -UZ跃变为＋UZ。
滞回比较器结果分析
输入电压(红)由小变大： 起初 ui UT（-3.1v） uO UZ （＋6.2v）
2.要改变输入电压经过阈值电压时输出电压的 跃变方向，将集成运放的同相和反相输入端外 接电路互换。
分析电压比较器传输特性的方法：
1.确定电压比较器输出值UOH和 UOL。
2.根据电路写出同相端电压uP和反相端电压uN 表达式，令uP=uN,确定阈值电压UT。
3. Ui作用于集成运放的端口决定输出电压的 跃变方向。
电压比较器的种类
1.单限比较器 2.滞回比较器 3.窗口比较器
输只入有电一压个由阈小值变电大压过程中 使输出电压 跃变的阈值电 压与输入电压由大变小过 程的阈值电压不同 电路有两个阈值电压
电压比较器工作原理 一.单限比较器 1.过零比较器
UT＝0V Ui<0V Uo=UOM
Ui>0V Uo=-UOM
二、 滞回比较器
输入电压由小变大过程中使输出电压 跃变的阈值电压与输入电压由大变小过程 使输出电压 跃变的的阈值电压不同。
滞回比较器电路
u0 UZ
uP
R1 R1 R2
UZ
令 uP uN
解得的ui就是阈值电压
UT
R1 R1 R2
UZ
滞回比较器电压传输特性
输入电压由小变大：
起初
ui UT
Ui接反相端 uN uP
当输入电压增大到＋U（T 3.1v） 输出电压由＋UZ跃变为-UZ。
集成电压比较器
CJ0710电路原理图
工作状态： 电路按电压传输特性工 作
禁止状态： 输出端相当于开路， 处于高阻状态
UOH：3.3v UOL: - 0.4v
一.主要参数 灵敏度：体现比较器对输入信号差别的分辨能力 上升时间：体现比较器进行逻辑判断的速度 输出： 高低电平UOH和 UOL
PWL电源参数设置
输入输出曲线
正弦信号输入的仿真分析
输入输出结果
二.一般单限比较器
一般单限比较器仿真电路
信号源参数设置
输入输出曲线
UT
R2 R1
UREF
1 2v=0.2v 10
三.滞回比较器
滞回比较器仿真电路
PWL电源参数设置
输入输出结果
UT
R1 R1 R2
UZ
UZUZ1UD
10103
电压比较器电路中的集成运放
处于开环状态
引入正反馈
集成运放的开环状态
集成运放引入正反馈
运放的非线性工作区
理想运放工作在非线性区时的电压传输特性
电压比较器的电压传输特性
1.输出电压高电平和低电平的数值UOH和 UOL
2.阈值电压的数值UT 3.当ui变化且经过UT时uo的跃变方向
从UOH到 UOL 从UOL到百度文库OH
第六讲 非线性电路
内容提要
电压比较器及应用 峰值检测器 集成函数发生器 电压—频率转换电路 锁相环及应用
运算放大器电路工作在线性区的条件 ➢ 采用负反馈,使运算放大器工作在线性区 ➢ 用线性元件实现反馈网络
运算放大器电路工作在非线性区
➢ 使用高增益放大器时，采用正反馈，或者没有 任何反馈。电路的双稳态特性具有高度非线性， 是比较器和施密特触发器电路的基础。
处理器发送一个中断信号等。
高 功率
通断控制
设定值
晶体管
电桥
有源基准 二极管
窗口探测器
也称为窗口比较器，它用以指 示何时给定电压落在特定的范围， 即窗口中。在生产线的测试过程中 ，可以用窗口比较器来筛选出那些 不能满足给定容限的电路。
脉宽调制
如果用电压比较器对一个缓慢 变化的信号和一个高频三角波和锯 齿波进行比较，输出就是一个与三 角波或锯齿波具有相同频率的方波
uO UZ uP UT
当输入电压增大到＋UT，输 出电压由 ＋UZ跃变为-UZ。
滞回比较器电压传输特性
输入电压由大变小：
起初
ui UT
Ui接反相端 uN uP
uO UZ uP UT
当输入电压减小到-UT，输 出电压由 -UZ跃变为＋UZ。
UT1R1R 2R2UREFR1R 1R2UZ UT2R1R 2R2UREFR1R 1R2UZ
有参考电压的滞回比较器及其电压传输特性
1.滞回比较器中引入正反馈，加快了输出电压的 变换速度，从而获得较为理想的电压传输特性。
2.改变参考电压的大小和极性，滞回比较器电 压传输特将产生水平方向移动。
3.改变稳压管的稳定电压，滞回比较器电压传 输特将产生垂直方向移动。
实例分析 一.过零比较器
过零电压比较器仿真分析
二.分类 通用型 高速型 低功耗型 低电压型 高精度型
比较器的应用
电平检测器
电平检测器也称为阈值检测器，它用以监测以电压形式表示的
物理变量和当这个变量上升到大于（或降至）某个规定值时发出信
号。检测器的输出根据应用的要求可用来发出某一特定的动作。如
激活报警器（发光二极管或蜂鸣器）、接通电机或加热器、或向微