第六章-运放的非线性应用讲义
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
模拟电子技术基础知识运算放大器的非线性特性解析与应用
模拟电子技术基础知识运算放大器的非线性特性解析与应用模拟电子技术中的运算放大器是一种重要的电子元件，广泛应用于信号处理、滤波、运算和放大等领域。
运算放大器被设计为线性的电路，但在实际应用中，其非线性特性常常会对电路性能产生影响。
本文将对运算放大器的非线性特性进行解析，并探讨其在实际应用中的重要性。
1. 非线性特性的定义和分类非线性特性指的是电路输出与输入信号不成比例的关系。
在运算放大器中，这种非线性特性通常体现为失真、交叉耦合和非线性增益等现象。
2. 失真失真是指运算放大器输出信号中含有不同于输入信号的频谱成分。
主要的失真形式包括谐波失真、交调失真和互调失真等。
谐波失真是输出信号中含有输入信号频率的整数倍频率成分；交调失真是输出信号中含有输入信号频率之间的交叉成分；互调失真则是当输入信号有多个频率时，输出信号中含有两个或多个频率之间的非线性交叉成分。
3. 交叉耦合交叉耦合是指在运算放大器中，当输入信号的一个分量变化时，会影响到其他分量的输出。
这种非线性耦合效应会导致输出信号中出现与输入信号成分无关的非线性成分，从而改变电路的运算性能。
4. 非线性增益非线性增益是指运算放大器在不同输入信号幅度下的输出增益不一致性。
在理想的运算放大器中，输出信号应该与输入信号成比例，但由于非线性特性的存在，输出信号的增益并不是恒定的。
这种非线性增益会导致信号失真，并降低电路的工作精度。
5. 非线性特性的应用尽管非线性特性会对电路性能产生影响，但在某些应用场景下，非线性特性也是被利用的。
例如，压限放大器（limiter amplifier）就是一种利用非线性特性的运算放大器，它被广泛应用于无线通信中用于抑制干扰信号、防止过载和保护接收机等方面。
6. 技术手段与解决方案为了解决运算放大器的非线性特性问题，工程师们提出了许多技术手段和解决方案。
例如，通过合理的设计，可以采用负反馈手段来补偿非线性特性，使得输出信号更加稳定和准确。
集成运放的非线性应用-PPT精品文档
R R f R 2 2 U U U ; U U U ; TH R Z TH R Z R R R R R R R R 2 f 2 f 2 f 2 f 2 R 2 （与参考电压无关） U U U U T TH TH Z R R 2 f
R f
回差电压
一、过零比较器
1、反相过零比较器 R
电压传输特性
ui
R'
+
uO
uO UOH 0 UOL ui
u 0 ; u ui ; ui 0 : u U u u O OL u U ui 0 : u u O OH
阈值电压： U TH 0
根据虚断： i i 0
+UZ -UZ
说明U＋有两种取值，
令 u u ，可以求出两个不同的 阈值电压。
上限阈值电压、下限阈值电压和回差电压：
if UR R2 + Rf
u
R0
Rf R2 Rf
UR
+
uO
R2 UO R2 R f
+UZ -UZ
ui R1
反相迟滞比较器
ui 很小时，输出 U U ; O Z U ui 很大时，输出 U O Z; 电路状态发生跳变， 当 u 时， u
R f
ui R1
反相迟滞比较器
R 2 U U U ; TH R Z R R R R 2 f 2 f
R f
uO
+UZ UTH+ui
-UZ
2 R 2 U U U U T TH TH Z R R 2 f
UTH- 0
传输特性
求阈值电压、电压传输特性？ 同相迟滞比较器
运放非线性应用电压比较器PPT资料(正式版)
ui
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
2.迟滞比较器(上行)
R
－
+
uo
+ 当运放开环工作或引入正反馈时，运放工作在非线性状态。
当u+> u- =0 时, uo= +UOM 当u+< u- =0时, uo= -UOM
ui 1、因为有正反馈，所以输出饱和。
当u+< u- =0时, uo= -UOM uo从+UOM -UOM 当ui < UR时 , uo = -Uom
u+=0 时翻转，可以求出
R R 上下门限电压。 u+=0 时翻转，可以求出上下门限电压。
所谓非线性应用是指1：由运放组成的电2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。
R2
0
-UOM
ui
上下限：
U+H=R1R +1R2Uom +R1R +2R2UR
U +L=-R 1R +1R 2U om +R 1R +2R 2U R
例题：R1=10k，R2=20k ，UOM=12V， UR=9V当
输入uui i为如R 图所－示+的波u形o 时，画u出o 输传出u输o的特波性形。
运放的非线性应用 ppt课件
R2 R3
UZ
uo
uO UZ
运放的非线性应用
12.1 矩形波发生器
uu cc
R1
RR22UU ZZ RR22RR33
R4
C
A
uo
OO
R2 R3
UZ
RR22UU ZZ RR22RR33
uu oo
UU ZZ
OO
T2R1Cln12RR32
UU ZZ
运放的非线性应用
波形
t
t
T1 T
12.1 矩形波发生器
运放的非线性应用
集成运放工作在开环或状态时，因开环增 益很大，运放的输出只有高电平和低电平两个 稳定状态，输出与输入是状态转换控制的关系， 不成线性关系
集成比较器
非正弦波发生器
运放的非线性应用
非正弦波发生器
矩形波发生器 三角波发生器 锯齿波发生器
运放的非线性应用
12.1 矩形波发生器
结构
RC
反 馈
O
R2
运放的非 线R R 性1 2应U 用Z
t
12.3 锯齿波发生器
结构及原理
R5 Dτ充 (R4/C/R6)C
R3
R4
A1
Uo1
A2
uo
R1 R2
τ放 R4C
UZ
R5
运放的非线性应用
12.3 锯齿波发生器
波形
R5 D
C
u o1
R3
R4
A1
Uo1
U Z
A2
uo
O
t
R1 R2
UZ
R5
U Z
uo
UO1 UZ
UZ
运放的非线性应用
12.2 三角波发生器
第六章集成运算放大器的非线性应用
uo2
1 u o1dt R2 C
周期和频率的计算：
R3 R1 uC
uo
Uth1
-
T1
T2
＋
Δ ∞ + + _
R’ Δ R4
u01
± UZ R2
C Δ ∞ + +
Uth2 T u02
+
t
Δ
R’’
1 T1 U Z dt U th1 U th2 0 R2C 1 T2 U Z dt U th2 U th1 0 R2C
当u+>u当u+<u-
R3
uo单独作用 (2) 用叠加原理求u+ R3 R2 U (U OM ) UR R2 R3 R2 R3 注意：对于不同的输出 值，U+有两个取值
UR单独作用
滞回电压比较器（3）
第三步： 求阈值 因为当u+=u-时输出发生跳变，此时ui=Uth，所以 当uo=+UOM时， u+1=u-=ui=Uth1，即
± UZ
R2
R3
矩形波发生电路
矩形波发生器各部分的作用：
R1
RC电路：起反馈和延迟作
用，获得一定的频率。
C + UC Δ ∞ + U+ + Δ R4
u0
滞回比较器：起开关作用，
实现高低电平的转换。
R2
R3 ± UZ
矩形波发生电路
三、周期与频率的计算
uc Uth1
R2 U th1 U th2 UZ R3 R2
-UZ
ui=Uth2时，跳变，uo=-UZ
ui<Uth2时，uo=-UZ，阈值为Uth1
9第六讲-非线性放大电路详解
t1)
1 R5C U Z
(t2
t1 ) uo1 (t1 )
T 2R1R2C U Z
R3
UI
f R3
UI
2R1R2C U Z
6.5 锁相环（PLL－Phase Locked Loops）
锁相环是一种反馈控制系统。闭环跟踪 系统。其输出信号的频率跟踪输入信号的频 率。当输出信号频率与输入信号频率相等时， 输出电压与输入电压保持固定的相位差值。
➢ 由ro1 和CH以OA2引起反馈环路极点，需要稳定OA2。可以用 适当的补偿电容分别与D1和R并联实现。
➢ 反转二极管的方向，可以使电路检测到vI 的负峰值。
6.3 集成函数发生器
三角波 正弦波 方波
集成函数发生器8038电路原理图
ICL8038原理框图
ICL8038引脚图
ICL8038两种基本接法
6.4 电压－频率转换电路
将为输入的直流电压转换为频率与其值成正比的输出电 压。也称为电压控制振荡器（VCO） 。 由积分器和滞回比较器组成，S为电子开关，受电压UO控制
电荷平衡式电压－频率转换电路的原理框图及波形分析
工作原理
uo UOH S闭合
uo U OL S断开
uI数值越大,T1越小,振荡频率f越高,实现了电压-频率转换。
➢ 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
集成运放的非线性应用
非线性应用 由运放组成的电路 处于非线性状态。
ui = u+ - u-
+ A+
uo
开环或有正反馈
u+ > u－ ，uo = +UO（sat）
uo
+UO（sat）
u+ < u－ ，uo = -UO（sat）
ui = u+ - u-
-UO（sat）
2
由于处于线性与非线性状态的 运放的分析方法不同，所以分析 电路前，首先确定运放的状态， 主要由有无负反馈决定。
R2
R1
DZ
uc
U+H
0
t
14
uc
U+H
0
uo
Uz
0
-Uz
在 uc < U+H 时， u- < u+ ,
t uo 保持 + Uz 不变；
一旦 uc > U+H , 就有 u- > u+ t uo 立即由＋Uz 变成－Uz !
15
(b) 当uo = -Uz 时，
uc
R
u+=U+L C 经输出端放电，
25
改进电路
R
T2
R´
T1
－ +
+
R1
R2
uo
t
T1 T2
R
C
R´
-
+
+
R2
uo
26
3. 锯齿波发生器
－
+
+
R1
R2
uo
R
C
R´
集成运算放大器及应用—集成运放的非线性应用(电子技术课件)
(a)反相输入
(b)同相输入
图3.3.9 输入保护电路
(3)输出保护 利用稳压管V1和V2接成反向串联电路。若输出端出现过高电压，集成运放输
出端电压将受到稳压管稳压值的限制，从而避免了损坏。
由于大部分集成运放内部电路的改进，已不需要外加补偿网络。
3.保护电路 (1)电源极性的保护 利用二极管的单向导电特性防止由于电源极性接反而造成的损坏。当
电源极性错接成上负下正时，两二极管均不导通，等于电源断路，从而起 到保护作用。
图3.3.8 电源极性保护电路
(2)输入保护 利用二极管的限幅作用对输入信号幅度加以限制，以免输入信号超过额定值损坏
由图可见，他们之间存在差值称为回差电 压或迟滞宽度u，用 表示，即：
图3.3.7 滞回电压比较器的传输特性
u Uth1 Uth2
三、集成运放使用常识 1.零点调整 方法：将输入端短路接地，调整调零电位器，使输出电压为零。 2.消除自激振荡 方法：加阻容补偿网络。具体参数和接法可查阅使用说明书。目前，
滞回比较器具有两个不同的阈值，且相差较大（通常称我电压 滞回特性），即惯性，因而也就具有一定的抗干扰能力。
（1）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相
输入端的电位为：
u
R1 R1 R2
F
Uth1
（2）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相输入端
的电位为：
u
《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
第六章-运放的非线性应用讲义
第六章运放的非线性应用讲义发表时间：2008-6-2集成运放工作非线性区域时，其稳态输出值只能有两个值：最大输出电压＋U OM与最小输出电压－U OM。
对应的电路结构或为开环，或为正反馈。
第一节电压比较器电压比较器用于比较输入电压和参考电压的大小。
用于测量、控制以及波形发生等方面。
当运放为非线性应用时。
其电路结构一般处于开环状态，有时为了提高在状态转换时的速度，在电路中引入正反馈。
根据比较器的传输特性来分类，常用的比较器有过零比较器、单限比较器、双限比较器以及滞回比较器等。
一、过零比较器最简单的一种比较器，画反相比较电路图及电压传输特性曲线。
当u I<0时，u O＝＋U OM；当u I>0时，u O＝－U OM。
只有当输入电压u I近似等于零的很小范围内，运放才处于线性放大状态，输出电压u O＝A u·u I。
――理想运放的线性区＝0·阈值电压或门限电压：使比较器输出电压突变所对应的输入电压。
上述比较器的门限电压等于零，故称为过零比较器。
·同相输入方式画出同相输入比较器电路图及电压传输特性。
·输出电压的限幅问题：比较器的输出电压值应与后级兼容，常采取限幅措施――两种电路①普通型，其中电阻R为限流电阻。
Uo=±U Z。
②将稳压管接在输出端与反相输入端之间，如图6-1-3所示。
说明：两种电路的不同点，前者运放是处于开环状态，运放工作在非线性区。
而后者运放因稳压管击穿后引入一个深度负反馈，因此本质上运放是工作在线性工作区，但是由于运放的输出值仅为±U Z，并不随u I而改变（当u I＞0或u I＜0时），与非线性应用的情况相符，故将此类电路并入运放的非线性应用中研究。
二、单限比较器单限比较器是指有一个门限电平，当输入信号等于此门限电平时，比较器的输出端的状态立即发生跳变。
单限比较器可用于检测输入的模拟信号是否达到某一给定的电平。
图6-1-4所示为一种单限比较器。
运放的非线性应用
滞
R2 R3
UZ
回 比
较
器
12.1 矩形波发生器
工作原理
R1
uC uCu 0
C
τ充 R1C
uC u
R4
A
u
R2U Z R2 R3
R2 R3
UZ
uo
uO U Z
12.1 矩形波发生器
工作原理
R1
uC u
C
τ放 R1C
uC u
R4
A
u
R2U Z R2 R3
R2 R3
UZ
uo
uO U Z
12.1 矩形波发生器
ucc
R1
R2UZ R2 R3
R4
C
A
uo
OO
R2 R3
UZ
R2UZ R2 R3
uoo
UUZZ
OO
T
2
R1C
ln1
2 R2 R3
UUZZ
波形
tt
tt
T1 T
12.1 矩形波发生器
占空比可调型
D1
改变充电和放 电的时间常数
D2 RW
R1
R4
C
A
uo
1 Rw' rd1 R1 C
R2 R3
UZ
12.1 矩形波发生器
占空比可调型
D1
占空比
R1
D2 RW
T1 1 T 1 2
R4
C
A
uo
2 Rw Rw' rd 2 R1 C
1 Rw' rd1 R1 C
R2 R3
UZ
12.2 三角波发生器
结构
C
R3 Uo1 R4
-集成运放的非线性应用
Δuth=Uth1-Uth2
反相滞回比较器-带参考电压
ui
R1
滞回比较器接入参考电压：主要是 阀值电压发生了改变
分析过程： +UOM 第一步： 由运放非线性工 u = o 作特点，有 -UOM 第二步： 由电路求u+与u(1) 对图示电路，有 u-=ui
UR
Δ ∞ + +
u0
R2
当u+>u当u+<u-
3-4
集成运算放大器的非线性应用
一、 运放非线性应用的条件和分析特点
二、 电压比较电路
单限电压比较器 滞回电压比较器
三、 非正弦波发生电路 矩形波发生电路 三角波发生电路
锯齿波发生电路
一、运放非线性应用的条件与特点
+U
运放工作在非线性状态的条件 在图示运放电路中，有 uo=Aod(ui2-ui1)=Aodui
UR=0
R1
运放工作于开环状态 结构特点： 参考电压UR=0 分析方法： 由运放非线性工 uo= 第一步： 作特点，有
ui
Δ ∞ + +
u0
R2
+UOM -UOM
当u+>u当u+<u-
对图示电路，有u+=ui 、u-=0 第二步：由电路求u+与u第三步： 求阈值，得出比较器的传输特性 uo 因为当u+=u-时输出发生跳变，此时ui=0，所 以 Uth=ui=0 +UOM 当ui>0 比较器的传输特性 uo= -UOM 当ui<0
t
ui
U th2
R1 R2 (U Z ) U REF 3V R1 R2 R1 R2
集成运放的非线性应用课件
合理匹配输入和输出阻抗，减小信号的反射和损耗，提高集成运放的 效率。
降低噪声
选用低噪声器件
选用低噪声的器件可以降低集成运放内部的热噪声和散射噪声。
优化版图设计
优化集成运放的版图设计，减小寄生效应和耦合噪声。
噪声抑制技术
采用适当的噪声抑制技术，如滤波器、隔离变压器等，减小外部 噪声的干扰。
05
温度和老化测试
对电路进行温度和老化测 试，以确保电路在不同环 境和时间下的稳定性和可 靠性。
04
集成运放非线性的优化
减小失真
输入信号范围
01
集成运放的非线性失真主要来源于输入信号过大，因此减小失
真需要限制输入信号的范围，避免进入饱和区。
负反馈
02
通过引入负反馈，可以减小集成运放的非线性失真，提高信号
信号的检测与测量
总结词
集成运放非线性应用在信号检测与测量中，可以实现信号的检测、比较、阈值 判断和频率测量等功能，提高信号测量的准确性和可靠性。
详细描述
集成运放非线性应用在信号检测与测量中，利用其非线性特性，可以实现信号 的检测、比较、阈值判断和频率测量等功能。这些功能可以提高信号测量的准 确性和可靠性，使得信号处理更加可靠和准确。
雷达信号处理
要点一
总结词
集成运放非线性在雷达信号处理中应用广泛，能够实现雷 达信号的压缩、解调、滤波等效果。
要点二
详细描述
在雷达信号处理中，集成运放非线性可以用于实现雷达信 号的压缩和解调，通过对雷达回波信号进行非线性放大和 调制，实现对雷达回波信号的处理和分析。此外，集成运 放非线性还可以用于实现雷达信号的滤波效果，通过对雷 达回波信号进行非线性滤波处理，提取出有用的信号信息 和特征，用于实现雷达探测和目标识别的应用。
2. 运放的非线性应用
电子技术模拟电路部分第六章运放的应用之非线性处理器omH U R R R U 211+=omL U R R R U 211+−=分别称U 和U 上下门限电压。
称(U -U )为回差。
当u i 增加到U H 时，输出由U om 跳变到–U om ；当u i 减小到U L 时，输出由–U om 跳变到U om 。
u oU om-U omU L小于回差的干扰不会引起跳转。
跳转时，正反馈加速跳转。
∞−++u oRR 2R 1u iU +OM L OM C eU U U t u −+=)()(f =1/T)21ln(221R R RC T +=RCtOM H OM C e U U U t u −++−=)()(u C 上升阶段表示式:u C 下降阶段表示式:u C 0U HtU LT 1T 2RCT OM L OM H eU U U U 2)(−−+=RCT eU U U U 1)(−++−=)21ln(2121R R RC T T +==OM L H U R R R U U 211+=−=－∞++－∞++A 1A 2u u o 1R 02R 01R C R 2R 1特点：由上行的迟滞比较器和反相积分器级联构成，迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入，反相积分器的输出又作为迟滞比较器的输om H U R R U 21=L U R R U 21−=－∞++－∞++A 1A 2u o 1R 02R 01R C R 2R 1∫−=dtu RCu o o 1114RCR T =L H T OM U U dt U RC −=−∫101H L T OM U U dt U RC−=−−∫201。
运算放大器的非线性应用
运算放大器的非线性应用实验目的1.掌握检查运算放大器工作在非线性区的分析方法。
2.学会运用运算放大器实现波形变换及波形产生。
实验仪器1.双踪示波器X12.函数发生器X13.数字万用表X14.直流稳压电源X15.模拟实验箱X1实验原理1.在集成运放应用的电路中，运放的工作范围有两种：工作在线性区（指输入电压U0与输出电压Ud成正比时的输入电压范围）或工作在非线性区。
2.集成运放工作在非线性区的特点：Uo=UoH(UP>UN)Uo=UoL(UP<UN)3.当运放放大器处于开环或接入正反馈时，其传输特性为非线性，工作为非线性状态。
4. LM741的引脚图：实验内容：基本操作：将电源1，电源2分别调为12V，将电源1的红色夹子接在放大器的引脚7（正电源端），将电源2的黑色夹子接在放大器的引脚4（负电源端），接着电源1,2的其余夹子接在一起(接地端)，使电源输出±12V。
(1).电压跟随器实验电路图：实验步骤：1.调节信号发生器，在同相输入端接入直流电压Ui（-5 ~ 5V）。
2.使用万用表测量输出电压U0；比较Ui与U0的大小。
实验结果：(2)过零比较器实验电路图：实验步骤：1.如图连接电路，在输入端接入(峰峰值)Ui=2V,f=1kHz的正弦信号。
2.用示波器分别观察输入Ui和输出Uo波形，绘制传输特性。
实验结果：(3)方波信号发生器实验电路图：操作步骤：1.如上图所示连接电路。
2.用示波器观察输出Uo的波形，绘制波形。
3.用示波器测量输出Uo的频率，f=4.用示波器观察输出Uo的幅值，Uo=实验结果：(4)占空比可调的矩形波发生器实验电路图：操作步骤：1.如图连接电路。
2.调节Rw，用示波器观察输出U0的变化。
3.调节Rw为最大值，记录输出Uo波形。
4.调节Rw为最小值，记录输出Uo波形。
实验结果：矩形波发生器输出波形实验总结：。
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第六章运放的非线性应用讲义
发表时间：2008-6-2
集成运放工作非线性区域时，其稳态输出值只能有两个值：最大输出电压＋U OM与最
小输出电压－U OM。
对应的电路结构或为开环，或为正反馈。
第一节电压比较器
电压比较器用于比较输入电压和参考电压的大小。
用于测量、控制以及波形发生等方
面。
当运放为非线性应用时。
其电路结构一般处于开环状态，有时为了提高在状态转换时的速度，在电路中引入正反馈。
根据比较器的传输特性来分类，常用的比较器有过零比较器、单限比较器、双限比较器以及滞回比较器等。
一、过零比较器
最简单的一种比较器，画反相比较电路图及电压传输特性曲线。
当u I<0时，u O＝＋U OM；
当u I>0时，u O＝－U OM。
只有当输入电压u I近似等于零的很小范围内，运放才处于线性放大状态，输出电压u O＝A u·u I。
――理想运放的线性区＝0
·阈值电压或门限电压：使比较器输出电压突变所对应的输入电压。
上述比较器的门限电压等于零，故称为过零比较器。
·同相输入方式
画出同相输入比较器电路图及电压传输特性。
·输出电压的限幅问题：
比较器的输出电压值应与后级兼容，常采取限幅措施――两种电路
①普通型，其中电阻R为限流电阻。
Uo=±U Z。
②将稳压管接在输出端与反相输入端之间，如图6-1-3所示。
说明：两种电路的不同点，前者运放是处于开环状态，运放工作在非线性区。
而后者运放因稳压管击穿后引入一个深度负反馈，因此本质上运放是工作在线性工作区，但是由于运放的输出值仅为±U Z，并不随u I而改变（当u I＞0或u I＜0时），与非线性应用的情况相符，故将此类电路并入运放的非线性应用中研究。
二、单限比较器
单限比较器是指有一个门限电平，当输入信号等于此门限电平时，比较器的输出端的状态立即发生跳变。
单限比较器可用于检测输入的模拟信号是否达到某一给定的电平。
图6-1-4所示为一种单限比较器。
可以看出此电路是在图6-1-2所示过零比较器的基础上，在同相端接入一参考电压U REF 而得到的。
图6-1-4单限比较器（1）
（a）电路（b）电压传输特性
由图可见当输入电压u I＜U REF时，u O＝＋U Z，当u I＞U REF时，u O＝－U Z，故门限电压为U REF。
组成单限比较器的电路可以有多种，图6-1-5所示电路为另一种单限比较器。
电路中输入电压u I与参考电压U REF接到运放的反相输入端。
运放的同相输入端接地。