【正文】 135 二、集成運(yùn)放的概念及分析依據(jù) （二）理想化條件 AOd≈∞ rid≈∞ rO≈0 KCMR≈∞ （三）工作區(qū)域 （四）線性區(qū)分析依據(jù) 線性區(qū)： （加負(fù)反饋） 非線性區(qū)：（不加反饋，或加正反饋 ) 虛短： u+ = u 虛斷： i+ = i = 0 (五 )運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性和主要參數(shù) (六 )運(yùn)算放大器的主要參數(shù) （一）概念 :高增益多級(jí)直接耦合放大器。 放大倍數(shù) ： 總 Au=Au1。 UZ UD 134 一、差分放大電路 （二）差動(dòng)放大電路 工作原理 ： 抑制漂移 公用 Re ； 電路對(duì)稱性。 （ UZ＋ UD) 第七節(jié)、運(yùn)算放大器的選用及使用注意問(wèn)題 DZ1 DZ2 uI ∞ + _ + R1 uO RF 防止輸出電壓過(guò)大 兩只反串穩(wěn)壓管： 一只擊穿工作 UZ， 另一只正向?qū)?UD = 輸出電壓正常時(shí)： uO低于 UZ， 穩(wěn)壓管支路斷開(kāi)。 ?輸出端接“地”，或接 UCC。 － 15V負(fù)電源 10kΩ 調(diào)零電位器 4 1 5 6 7 2 3 1kΩ 輸出端 ＋ 15V正電源 同相輸入端 反相輸入端 ∞ CF741 131 損壞原因 ?輸入信號(hào)過(guò)大。 不需外部消振。 一、選用元件 二、使用時(shí)的注意問(wèn)題 三、運(yùn)算放大器的保護(hù) 129 第七節(jié)、運(yùn)算放大器的選用及使用注意問(wèn)題 一、選用元件 單運(yùn)放 雙運(yùn)放 四運(yùn)放 工作原理 集成度 供電方式 分 類 通用型 特殊型 可控性 性能指標(biāo) 單 、 雙電源 電壓放大型 電流放大型 跨導(dǎo)型 可變?cè)鲆嫘? 選通型 輸入多通道，輸出一個(gè)通道 外加電壓或信號(hào)控制增益 一個(gè)芯片上運(yùn)放個(gè)數(shù) ——高阻 、 高速 、高精度 、 低功耗 130 第七節(jié)、運(yùn)算放大器的選用及使用注意問(wèn)題 二、使用時(shí)的注意問(wèn)題 消振 :運(yùn)算放大器很容易產(chǎn)生自激振蕩，使用時(shí)要消振。 無(wú)輸入信號(hào)。 實(shí)驗(yàn)步驟： 用示波器觀察 輸出波形。 UZ R3 R4 ∞ + _ + A1 R39。 C通過(guò) RF放電 ， uC隨時(shí)間增長(zhǎng)而下降，趨于 UZ。 當(dāng) uCUTH2時(shí) ， uO=UZ保持不變。 UZ DZ RF R3 ∞ + _ + UB – + R1 R2 C uC ( u) – + 122 uO 177。 uC隨時(shí)間增長(zhǎng)而升高，最終趨于 +UZ uC=0， uO通過(guò) RF向 C充電 ， 當(dāng) uC Uth1時(shí) ， uO跳變?yōu)?UZ。 UZ DZ RF uC ( u) – + R3 ∞ + _ + UB – + R1 R2 C 121 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 接通電源瞬間，假設(shè) uO高電平 ＝＋ UZ時(shí) 閾值電平為 Uth1， uC=0。 UZ 兩只反串穩(wěn)壓管 ： 一只擊穿工作 UZ， 另一只正向?qū)?UD = C RC電路 120 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 閾值電壓： Z2121thB1 URRRUU???Z2122thB2 URRRUU??? uO通過(guò) RF對(duì) C充電 ，通過(guò) C放電， C上電壓按指數(shù)規(guī)率變化。 無(wú)論輸出高低電平 ： uO=177。 單限比較器 O uO uI +UZ Uth － UZ 滯回比較器 +UZ O uO uI Uth1 － UZ Uth2 119 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 二、方波發(fā)生器 滯回電壓比較器＋ RC電路 177。 閾值電壓 ： Uth。 傳輸特性： 單方向跳變一次。 構(gòu)成： 加正反饋。 反相輸入式 無(wú)外加反饋或加正反饋。 差分放大電路 電壓比較電路 聲光報(bào)警電路 溫度傳感器 1 溫度傳感器 2 uI2 uI1 uO1 uO2 112 火災(zāi)報(bào)警電路 哪種類型的電壓比較器？ 閾值電壓為多少 ？ 三極管工作在什么狀態(tài) ？ 一般單限比較器 UCC在 R4上的分壓 工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài) 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 Ucc +Ucc Ucc A1 R1 R1 R2 R2 A2 R3 R4 R6 T 蜂鳴器 R5 D 差分放大電路 電壓比較電路 聲光報(bào)警電路 溫度傳感器 1 溫度傳感器 2 uI2 uI1 uO1 uO2 113 恒溫控制系統(tǒng)框圖 控 制 器 執(zhí) 行 器 加熱或降溫 與設(shè)定值比較 受控對(duì)象 傳 感 器 測(cè)量 放大 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 實(shí)用電路舉例二 114 恒溫控制系統(tǒng) 原理圖 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 115 傳感器電路 熱敏電阻 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 116 控制器和執(zhí)行器電路 功率放大 滯回比較 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 117 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 用途 輸入模擬信號(hào)輸出只有高電平和低電平兩種狀態(tài)（數(shù)字信號(hào)）。 要判斷 ui是否在兩個(gè)給定電平之間，怎么辦呢 ？ 窗口比較器 單限比較器 O uO uI +UZ UT － UZ 滯回比較器 +UZ O uO uI UT1 － UZ UT2 O uO uI UOH URL UOL URH 110 傳感器 溫度 環(huán)境 溫度 大電路 信號(hào)放 電壓信號(hào) 物理變化量 比較器 參考量 警電路 聲光報(bào) （四）實(shí)際電路舉例 實(shí)用電路舉例一 ——火災(zāi)報(bào)警電路 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 111 火災(zāi)報(bào)警電路 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 Ucc +Ucc Ucc A1 R1 R1 R2 R2 A2 R3 R4 R6 T 蜂鳴器 R5 D 用兩個(gè)溫度傳感器檢測(cè)同一室內(nèi)溫度， 分別放在金屬和塑料殼內(nèi)。 Uth2 Uth1 t1 t2 UOH O t uI O t uO O t uO UOL UOH UOL a b c d 108 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 UR參考電壓作用 Uth － UOL低電平 +UOH高電平 共同作用疊加 uO作用 uO uI R1 加參考電壓 UR時(shí) ∞ + _ + Uth1 th2 UR R2 OH21 2R21 11th URRRURRRU????閾值電壓： OL212R212th1 URRRURRRU????109 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 單限比較器和滯回比較器在輸入電壓?jiǎn)我环较蜃兓瘯r(shí)，輸出電壓只躍變一次，只能檢測(cè)一個(gè)電平。 ?b →c uI從足夠高開(kāi)始減小時(shí)： 在 Uth2處發(fā)生躍變 ，Uth1不起作用 。 ?當(dāng) uI從足夠高開(kāi)始減小時(shí)： 在 Uth2處發(fā)生躍變 ， Uth1不起作用。 R2 R1 U+1 U+2 能否產(chǎn)生兩個(gè)閾值電壓 ? 兩個(gè)門限電壓不是同時(shí)產(chǎn)生 ! R uO uI ∞ + _ + 104 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 （ 1）不加參考電壓的滯回比較器 閾值電壓： t h 1OH2121 UURRRu ????O uO uI Uth1 Uth2 工作原理 t h 2OL2122 UURRRu ????R2 R1 R uO uI ∞ + _ + U+1 U+2 105 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 ?當(dāng) uI從小于 Uth1開(kāi)始增大時(shí) ： uI+Uth1， uO保持 高電平 uI+Uth1 ， uO保持 低電平 閾值 電壓變?yōu)?Uth2 ?當(dāng) uI從大于 Uth2方向減小時(shí) ： uI Uth2， uO保持 低電平 uI Uth2， uO保持 高電平 假設(shè)電源接通瞬間， uO高電平。 UO反饋到同相端，兩個(gè)閾值 電壓 177。 當(dāng) uI UR 時(shí) ， uO=+UOS 高電平 當(dāng) uI= UR 時(shí) ， uO 跳變 當(dāng) uI UR 時(shí) ， uO=UOS 低電平 103 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 電路構(gòu)成 在單限比較器基礎(chǔ)上引入正反饋。 UOS， 輸出電壓幅度決定 ① 以 UR為參照 畫波形思路 O t uO UR O t uI +UOS t1 t2 t3 － UOS 當(dāng) uIUR時(shí) ， uO低電平 當(dāng) uI=UR 時(shí)， uO發(fā)生 跳變 當(dāng) uIUR 時(shí) ， uO高電平 波形圖 102 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 t1 t2 +UOS O t uI O t uO O t uO UOS +UOS UOS UR （三）滯回比較器 單限比較器 缺點(diǎn) : 抗干擾能力差。 EDA 實(shí)驗(yàn) 鏈接 EDA8 98 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 EDA 實(shí)驗(yàn) 過(guò)零電壓比較器 99 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 EDA 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 輸入波形 輸出波形 結(jié) 論 : 輸入正弦形， 輸出 方波。 實(shí)驗(yàn)步驟： 用示波器觀察 輸入、 輸出波形 及電 壓的大小。 輸入端二極管保護(hù)電路。 uI加反相端： uIUR， uO高電平 uI加同相端：躍變方向相反 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 O uO uI +UOS UOS UR 96 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 （ 4）波形變換作用 討論 O t uI UOS +UOS O t uO 參考量 UR=0 模擬量 uI 數(shù)字量 uO R2 R1 ∞ + _ + O uO uI +UOS UOS UR 97 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)八、 過(guò)零電壓比較器 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?過(guò)零電壓比較器 的輸出 波形。 畫電壓傳輸特性三要素 （ 2）輸出電壓： 高、低電平 UOS、 UOS。 UZ DZ ∞ + _ + uI URL UHL R2 R1 DZ uO D1 D2 uO2 uO1 + ∞ _ + A1 + ∞ _ + A2 92 過(guò)零電壓比較器 （ 1）電路組成： UR＝ 0 （二）單限比較器 兩種類型 UR＝ 0 過(guò)零比較器 UR≠0 一般單限比較器 參考量 UR=0 模擬量 uI 數(shù)字量 uO 反相輸入式 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 R2 R1 ∞ + _ + 93 （ 2） 工作原理 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 當(dāng) uI0 時(shí)， uO低電平 當(dāng) uI=0時(shí) ， uO發(fā)生 跳變 當(dāng) uI0 時(shí) ， uO高電平 uO是高電平還是低電平，取決于輸入信號(hào) uI與參考量 UR的比較 閾值電壓 UR 參考量 UR=0 模擬量 uI 數(shù)字量 uO