【正文】 （ 6–47） f2oH2f2refft h 1RRURRRURU???＝f2oL2f2refft h 2RRURRRURU???＝ 式（ 6–46）和式（ 6–47）兩式表明，當(dāng)輸出電壓 uo為高電平 UOh時(shí)（此時(shí) us＜ uP＝UTH1），發(fā)生跳變的臨界條件為上門限電壓值 UTH1；而輸出電壓 uo為低電平 UOL時(shí)（此時(shí) us＞ uP＝ UTH2），發(fā)生跳變的臨界條件為下門限電壓值 UTH2。電路兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換出現(xiàn)了遲滯，遲滯比較器也因此得名。這種比較器的傳輸特性如圖 6–28(b)所示。兩個(gè)跳變點(diǎn)的電壓之差稱為門限寬度或遲滯電壓 (又稱回差電壓 )△ Uth，其值為 ? （ 6–48） f2oLoH22tht h 1th)(RRUURUUU???? ＝＝ 門限寬度△ Uth表明，當(dāng)輸出狀態(tài)一經(jīng)轉(zhuǎn)換后，只要在跳變點(diǎn)電壓值附近的干擾電壓不超過(guò)△ Uth值，輸出電壓的值就穩(wěn)定不變。 遲滯比較器也稱為施密特觸發(fā)器 。 ? [例 6–2] 設(shè)電路參數(shù)如圖 6–28(a)所示，輸入信號(hào)如圖 6–29(b)所示。試畫出該電路的傳輸特性和輸出電壓 uo的波形。 解： 根據(jù)式（ 6–46）和式（ 6–47）得 V510202220 1010200 3331 ＝＝ ??? ???thuV510202220 )10(10200 3332 ???? ???? ＝＝thu 可見(jiàn)，此電路的上門限電壓和下門限電壓對(duì)稱于縱軸，其門限寬度△ Uth＝ 5－ (5)＝ 10V。據(jù)此可畫出其傳輸特性，如圖 6–29(c)所示。 根據(jù)其傳輸特性，當(dāng) t＝ 0時(shí)，由波形圖知 us＜Uth2，所以輸出應(yīng)為 uo＝ 10V，而 uP＝ Uth1＝ 5V，以后 us在＜ 5V的范圍內(nèi)變化， uo都保持為 10V而不致翻轉(zhuǎn)。 當(dāng) t＝ t1時(shí)，由于 us≥Uth1＝ 5V， uo由 10V翻轉(zhuǎn)到 10V，而 uP則變?yōu)?Uth2＝ 5V，以后在 us＞ 5V的范圍內(nèi)變化， uo都保持在 10V不變。 當(dāng) t＝ t2時(shí)，又出現(xiàn) us≤Uth2＝ 5V， uo又出現(xiàn)跳變，由 10V翻轉(zhuǎn)到 10V，而 uP＝Uth1＝ 5V。 以此類推，便可畫出輸出電壓 uo的波形如圖 6–29(d)所示。 ? 由此例可見(jiàn)，遲滯比較器可實(shí)現(xiàn)波形整形。 ? 3. 集成電壓比較器 ? 按器件內(nèi)部所包含的比較器數(shù)目分類，有單電壓比較器（如 CJ0311型）、雙電壓比較器（如 CJ1414型）和四電壓比較器（如 CJ0339型）等。按比較器的響應(yīng)速度分類，可分為高速型（如 CJ0710型）和現(xiàn)已趨于淘汰的中速型。此外，還可根據(jù)其特性參數(shù)分為精密電壓比較器、高靈敏度電壓比較器、低功耗電壓比較器、低失調(diào)電壓比較器和高阻抗電壓比較器等。 在對(duì)非電量的物理量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，常用電橋電路來(lái)把壓力、應(yīng)變、溫度等物理量轉(zhuǎn)換成電量。電橋的橋臂為傳感器的敏感元件（如電阻應(yīng)變片）。當(dāng)被測(cè)物理量變化引起橋臂阻抗變化時(shí)，電橋的輸出電壓也隨之變化。但是，電橋的輸出電壓一般只有毫伏數(shù)量級(jí)。為滿足測(cè)量、顯示或控制的需要，必須加放大環(huán)節(jié)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大 。為了避免干擾信號(hào)的影響和提高測(cè)量精度，這就需要配用具有高輸入阻抗和具有高共模抑制能力的放大器（稱為測(cè)量放大器，也叫數(shù)據(jù)放大器或儀表放大器），并且還應(yīng)選用具有屏蔽的雙股導(dǎo)線來(lái)傳送信號(hào)。 圖 路原理圖。它由運(yùn)放Ａ Ａ 2組成第一級(jí)差分式電路，Ａ 3組成第二級(jí)差分式電路。在第一級(jí)電路中， us us2分別加到Ａ 1和Ａ２的同相端， R1和兩個(gè) R2組成反饋網(wǎng)絡(luò)，引入深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 根據(jù)理想運(yùn)放 “ 虛短 ” 和 “ 虛斷 ” 的概念，有 于是可得 在根據(jù)第二級(jí)差分式放大器的輸入輸出關(guān)系式（ ）得 （ 6–49） 211 ssR uuu ?＝12o21o11R2 RRuuRu??＝)(212 2112R1112o21o ss uuRRuR RRuu ?????????? ???? ＝＝)(21)( 211234o1o234o ss uuRRRRuuRRu ?????????? ???? ＝＝ 分析該電路： 由于第一級(jí)是由兩 個(gè)對(duì)稱的同相放大 器組成差分式電路， 且引入深度電壓串 聯(lián)負(fù)反饋，所以它 的輸入電阻很高； 若Ａ１、Ａ 2 兩運(yùn)放的特性完全相同，兩個(gè) R2和兩個(gè)R3的阻值也完全相等，則它們的共模輸出電壓和零點(diǎn)漂移電壓也都相等，再通過(guò)Ａ 3組成的差分式電路，可以互相抵消，故該電路有很強(qiáng)的共模抑制能力和較小的輸出漂移電壓；調(diào)節(jié) R1或改變 R4與 R3的比值均可以改變?cè)撾娐返牟钅ｋ妷涸鲆?，且電路由兩?jí)放大器組成，具有較高的差模電壓增益。 常采用具有選頻功能的電路裝置，讓指定頻段內(nèi)的信號(hào)沒(méi)有衰減或衰減很小地通過(guò)，而其他頻段內(nèi)的信號(hào)則產(chǎn)生很大衰減，幾乎不能通過(guò)，這樣一類裝置稱為濾波器。 早期的濾波器，主要由電阻、電容和電感組成，稱為無(wú)源濾波器。隨著運(yùn)放的出現(xiàn)，在二十世紀(jì) 60年代以后，出現(xiàn)了由 R、 C和運(yùn)放共同構(gòu)成的濾波器，稱為有源濾波器。有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：不用電感，體積小，重量輕，輸入阻抗高，輸出阻抗低，輸入與輸出之間具有良好的隔離作用。此外，還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。 濾波器是一種選頻網(wǎng)絡(luò)，通常把不受衰減或衰減很小的頻率范圍，叫做通帶；經(jīng)受很大衰減的頻率范圍叫做阻帶。通帶和阻帶的界限頻率，叫做截止頻率。按照通帶和阻帶相互位置的不同，濾波器分為： ⑴ 低通濾波器 通帶由零延伸至某一規(guī)定的上限頻率 fc2，其幅頻特性如圖 6–31(a)所示。主要用于需要削弱高次諧波或高頻干擾的場(chǎng)合。 ⑵ 高通濾波器 通常由某一規(guī)定的下限頻率 fc1延伸至無(wú)窮大頻率，其幅頻特性如圖 6–31 (b)所示。主要用于需要削弱低頻或直流成分的場(chǎng)合。 ⑶ 帶通濾波器 通帶在兩個(gè)界限頻率 fc2和 fc1之間，其幅頻特性如圖 6–31 (c)所示。主要用來(lái)突出有用頻段的信號(hào)，削弱此頻段以外的信號(hào)或干擾噪聲，從而提高信噪比。 ⑷ 帶阻濾波器 阻帶在兩個(gè)界限頻率 fc2和 fc1之間，其幅頻特性如圖 6–31 (d)所示。主要用于抑制干擾。 ⑸ 全通濾波器 通帶由零延伸至無(wú)窮大頻率。其幅頻特性如圖 6–31 (e)所示。用于相位均衡，校正相頻特性。 各種濾波器的實(shí)際頻響特性與理想情況是有差別的，只能是向理想特性逼近。實(shí)際濾波器通帶和阻帶的界限頻率（即截止頻率）定義為幅頻特性等于所對(duì)應(yīng)的頻率。以 A0為參考值，對(duì)應(yīng)于 3dB點(diǎn)，即相對(duì)于 A0衰減 3dB。若以信號(hào)幅值的平方表示信號(hào)的功率，則對(duì)應(yīng)的點(diǎn)正好是半功率點(diǎn)。 ? 運(yùn)放的調(diào)零與補(bǔ)償 運(yùn)放由于失調(diào)電壓和失調(diào)電流的存在，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出不為零。為補(bǔ)償輸入失調(diào)造成的不良影響，使用時(shí)大都要采取調(diào)零措施。 例如 741型運(yùn)放，就規(guī)定①腳和⑤腳為調(diào)零端子，調(diào)零電位器阻值為 10kΩ，電位器滑動(dòng)觸頭與負(fù)電源相連接。一般情況下，按規(guī)定要求調(diào)零都能滿足要求。若某些運(yùn)放按規(guī)定要求調(diào)零仍不能滿足要求時(shí)，還可采取如下措施。 1. 將電位器的滑動(dòng)觸頭改接到電源正極性上，或適當(dāng)加大調(diào)零電位器的阻值。但應(yīng)當(dāng)注意，隨著調(diào)零電位器阻值的增大，會(huì)使得運(yùn)放的溫度指標(biāo)變差，甚至?xí)绊懠?jí)間配合。 2. 輔助調(diào)零 圖 是一種輔助調(diào)零電路。它 是利用正、負(fù)電源通過(guò)電 位器 RP引入一個(gè)電壓到運(yùn) 放的同相輸入端，調(diào)節(jié)電 位器 RP可以補(bǔ)償輸入失調(diào) 對(duì)輸出的影響。該調(diào)零措施的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，適應(yīng)性廣。但電源電壓不穩(wěn)定則會(huì)使輸出引進(jìn)附加漂移。 如果利用正、負(fù)電源通過(guò)電位器引入一個(gè)電壓到運(yùn)放的反相輸入端，同樣也可起到輔助調(diào)零效果。 ? 其負(fù)反饋應(yīng)用電路中，若引入較深的負(fù)反饋，當(dāng)信號(hào)頻率大大低于或高于中頻范圍時(shí)，由于放大電路級(jí)間耦合電容以及晶體管極間電容等的影響，往往容易引起自激振蕩，使電路無(wú)法正常工作。為此，在應(yīng)用中，要對(duì)電路進(jìn)行頻率補(bǔ)償和相位補(bǔ)償，以便消除自激振蕩，使電路能穩(wěn)定地工作。 ? 目前，已有一些運(yùn)放產(chǎn)品將消除自激振蕩用的補(bǔ)償電容做在運(yùn)放內(nèi)部，稱為內(nèi)補(bǔ)償型集成電路。 ? 另外一些運(yùn)放是屬外補(bǔ)償型，它需要外接電容或外接電容和電阻來(lái)達(dá)到消除自激振蕩的目的。這類運(yùn)放有規(guī)定的補(bǔ)償端子、補(bǔ)償元件及元件的參數(shù)值，只要按照規(guī)定連接，一般可以消除自激振蕩。 本 章 小 結(jié) 集成運(yùn)算放大器是一種應(yīng)用極為廣泛的模擬集成電路，是具有高電壓增益的直接耦合多級(jí)放大器。它一般由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路四部分組成。對(duì)運(yùn)放內(nèi)部電路的分析和工作原理只要求作定性了解，目的在于掌握它的主要性能參數(shù)。 運(yùn)放構(gòu)成的基本電路是反相比例放大器、同相比例放大器和差分式放大器。運(yùn)放在信號(hào)的運(yùn)算和處理方面的典型應(yīng)用電路中，各種運(yùn)算器和有源濾波器中的運(yùn)放均接成負(fù)反饋，工作在線性區(qū)。分析這類電路的基本出發(fā)點(diǎn)是利用理想運(yùn)放的 “ 虛短路 ” 和 “ 虛斷路 ” 概念。 比較器中的運(yùn)放為開(kāi)環(huán)狀態(tài)或接成正反饋，主要工作在飽和區(qū)。 “ 虛斷路 ” 的概念仍然成立，但是，運(yùn)放的輸出電壓 uo只有高電平和低電平兩種狀態(tài)， uN＝ uP是輸出電平跳變的臨界條件。 運(yùn)放在使用過(guò)程中應(yīng)注意掌握調(diào)零和頻率補(bǔ)償方法，以便消除輸入失調(diào)造成的不良影響和自激振蕩。