集成运算放大器的积分、微分电路和非线性应用
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输入方波，输出是三角波。 输入方波，输出是三角波。
t
uo
0
t
应用举例2：如果积分器从某一时刻输入一直流电压， 应用举例 ：如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出将
反向积分，经过一定的时间后输出饱和。 反向积分，经过一定的时间后输出饱和。
1 t uo = − ∫0 U dt RC 1 − U om = − UTM RC
图3 存在干扰时，单限比较器的输出、输入波形
• 滞回电压比较器通过引入上、下两个门限电压， 以获得正确、稳定的输出电压。 • 电压比较器有两个门限电平，故传输特性呈滞回 形状 。
图4 反相滞回电压比较器
• 滞回电压比较器用于控制系统时主要优点是抗 干扰能力强。当输入信号受干扰或噪声的影响 而上下波动时，只要根据干扰或噪声电平适当 调整滞回电压比较器两个门限电平UTH1和UTH2 的值，就可以避免比较器的输出电压在高、低 电平之间反复跳变，如图5所示。
• 由于比较器的输出只有高、低电平两种状态， 故其中的运放常工作在非线性区。从电路结构 来看，运放常处于开环状态或加入正反馈。 • 根据比较器的传输特性不同，可分为单限比较 器、滞回比较器及双限比较器等。
1、单限比较器
单限比较器是指只有一个门限电压的比较器。
图1 单限比较器电路和其传输特性
• 比较器输出电压由一种状态跳变为另一种状态 时，所对应的输入电压通常称为阈值电压或门 限电压，用UTH 表示。可见，这种单限比较器 的阈值电压UTH=UR。 • 若UR=0，即运放反相输入端接地，则比较器的 U =0 阈值电压UTH=0。这种单限比较器也称为过零 比较器。利用过零比较器可以将正弦波变为方 波，输入、输出波形如图2所示。
图2 简单过零比较器电路和输入、输出波形 简单过零比较器电路和输入、
2、 滞回比较器（迟滞比较器） • 单限比较器电路简单，灵敏度高，但其抗干扰 能力差。如果输入电压受到干扰或噪声的影响， 在门限电平上下波动，则输出电压将在高、低 两个电平之间反复跳变，如图3所示。若用此输 出电压控制电机等设备，将出现误操作。为解 决这一问题，常常采用滞回电压比较器。
RCU om TM = U
ui U
0
t 积分时限
uo
0
TM
t
-Uom
思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样，请自己计算。 思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样，请自己计算。 运放实验中请自己验证。 运放实验中请自己验证。
积分电路的主要用途： 积分电路的主要用途： 1. 在电子开关中用于延迟。 在电子开关中用于延迟。 2. 波形变换。例：将方波变为三角波。 波形变换。 将方波变为三角波。 3. A/D转换中，将电压量变为时间量。 A/D转换中 将电压量变为时间量。 转换中， 4. 移相。 移相。
集成运算放大器的积分、微分 电路和非线性应用
制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院
一、微分运算电路与积分运算电路= − u o i
1、微分运算
iF i1 C R2
若输入： 若输入： u i 则： uo
F
R
R – ∞ + +
wenku.baidu.comu–= u+= 0
uo
dui i1 = C dt
ui
i1 = i F
图5 存在干扰时， 滞回比较器的输入、输出波形 存在干扰时， 滞回比较器的输入、
小结: 小结
1、集成运算放大器的线性应用积分电路和微分电路 2、集成运算放大器的非线性应用电压比较器和滞回比较器
作业：见参考书2、P118,NO1(3)(4)(5)
其他一些运算电路：对数与指数运算电路、 其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘法与除法 运算电路等，由于课时的限制，不作为讲授内容。 运算电路等，由于课时的限制，不作为讲授内容。
二、运放的非线性应用电路—电压比较器 运放的非线性应用电路 电压比较器
电压比较器是一种常见的模拟信号处 理电路，它将一个模拟输入电压与一个参 考电压进行比较，并将比较的结果输出。 比较器的输出只有两种可能的状态：高电 平或低电平，输出为数字量 ；而输入信号 是连续变化的模拟量，因此比较器可作为 模拟电路和数字电路的“接口”。
dui uo = − RC dt
= sin ω t
ui t t
= − RC cosωt
0
= RC sin(ωt − 90 ) 0 uo
2、积分运算
iF
C
ui
i1 R R2
- ∞ + +
duo iF = −C dt
uo ui
0
ui i1 = R
1 uo = − ∫ ui dt RC
应用举例1 应用举例1：
t
uo
0
t
应用举例2：如果积分器从某一时刻输入一直流电压， 应用举例 ：如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出将
反向积分，经过一定的时间后输出饱和。 反向积分，经过一定的时间后输出饱和。
1 t uo = − ∫0 U dt RC 1 − U om = − UTM RC
图3 存在干扰时，单限比较器的输出、输入波形
• 滞回电压比较器通过引入上、下两个门限电压， 以获得正确、稳定的输出电压。 • 电压比较器有两个门限电平，故传输特性呈滞回 形状 。
图4 反相滞回电压比较器
• 滞回电压比较器用于控制系统时主要优点是抗 干扰能力强。当输入信号受干扰或噪声的影响 而上下波动时，只要根据干扰或噪声电平适当 调整滞回电压比较器两个门限电平UTH1和UTH2 的值，就可以避免比较器的输出电压在高、低 电平之间反复跳变，如图5所示。
• 由于比较器的输出只有高、低电平两种状态， 故其中的运放常工作在非线性区。从电路结构 来看，运放常处于开环状态或加入正反馈。 • 根据比较器的传输特性不同，可分为单限比较 器、滞回比较器及双限比较器等。
1、单限比较器
单限比较器是指只有一个门限电压的比较器。
图1 单限比较器电路和其传输特性
• 比较器输出电压由一种状态跳变为另一种状态 时，所对应的输入电压通常称为阈值电压或门 限电压，用UTH 表示。可见，这种单限比较器 的阈值电压UTH=UR。 • 若UR=0，即运放反相输入端接地，则比较器的 U =0 阈值电压UTH=0。这种单限比较器也称为过零 比较器。利用过零比较器可以将正弦波变为方 波，输入、输出波形如图2所示。
图2 简单过零比较器电路和输入、输出波形 简单过零比较器电路和输入、
2、 滞回比较器（迟滞比较器） • 单限比较器电路简单，灵敏度高，但其抗干扰 能力差。如果输入电压受到干扰或噪声的影响， 在门限电平上下波动，则输出电压将在高、低 两个电平之间反复跳变，如图3所示。若用此输 出电压控制电机等设备，将出现误操作。为解 决这一问题，常常采用滞回电压比较器。
RCU om TM = U
ui U
0
t 积分时限
uo
0
TM
t
-Uom
思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样，请自己计算。 思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样，请自己计算。 运放实验中请自己验证。 运放实验中请自己验证。
积分电路的主要用途： 积分电路的主要用途： 1. 在电子开关中用于延迟。 在电子开关中用于延迟。 2. 波形变换。例：将方波变为三角波。 波形变换。 将方波变为三角波。 3. A/D转换中，将电压量变为时间量。 A/D转换中 将电压量变为时间量。 转换中， 4. 移相。 移相。
集成运算放大器的积分、微分 电路和非线性应用
制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院
一、微分运算电路与积分运算电路= − u o i
1、微分运算
iF i1 C R2
若输入： 若输入： u i 则： uo
F
R
R – ∞ + +
wenku.baidu.comu–= u+= 0
uo
dui i1 = C dt
ui
i1 = i F
图5 存在干扰时， 滞回比较器的输入、输出波形 存在干扰时， 滞回比较器的输入、
小结: 小结
1、集成运算放大器的线性应用积分电路和微分电路 2、集成运算放大器的非线性应用电压比较器和滞回比较器
作业：见参考书2、P118,NO1(3)(4)(5)
其他一些运算电路：对数与指数运算电路、 其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘法与除法 运算电路等，由于课时的限制，不作为讲授内容。 运算电路等，由于课时的限制，不作为讲授内容。
二、运放的非线性应用电路—电压比较器 运放的非线性应用电路 电压比较器
电压比较器是一种常见的模拟信号处 理电路，它将一个模拟输入电压与一个参 考电压进行比较，并将比较的结果输出。 比较器的输出只有两种可能的状态：高电 平或低电平，输出为数字量 ；而输入信号 是连续变化的模拟量，因此比较器可作为 模拟电路和数字电路的“接口”。
dui uo = − RC dt
= sin ω t
ui t t
= − RC cosωt
0
= RC sin(ωt − 90 ) 0 uo
2、积分运算
iF
C
ui
i1 R R2
- ∞ + +
duo iF = −C dt
uo ui
0
ui i1 = R
1 uo = − ∫ ui dt RC
应用举例1 应用举例1：