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1、下一页总目录 章目录返回上一页 5.1.4 5.1.4 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据 1. 理想运算放大器 Auo ， rid ， ro 0 ， KCMR 2. 电压传输特性 uo= f (ui) 线性区： uo = Auo(u+ u) 非线性区： u+ u 时， uo = +Uo(sat) u+ u 时， uo = + Uo(sat) u+0时，| T(j)| 衰减很快 显然，电路能使低于0的 信号顺利通过，衰减很小， 而使高于0的信号不易通过 ，衰减很大，称一 阶有源低 通滤波器。 为了改善滤波效果， 使 0 时信号衰减得 更快些，常将两节RC滤 波环节串接起来，组
2、成 二阶有源低通滤波器。 uo RF C R + + R1 + ui + R C 一阶 二阶 幅频特性 0 | Auf0 | | T(j) | O 下一页总目录 章目录返回上一页 2. 2. 有源高通滤波器有源高通滤波器 ui uo RF C R + + R1 + + 设输入为正弦波信号，则有 故： 下一页总目录 章目录返回上一页 可见，电路使频率大于0 的信号通过 ，而小于0 的信号被阻止，称为有源高通滤波器。 若频率若频率 为变量，则为变量，则电路的传递函数电路的传递函数 其模为 幅频特性 0 | Auf0 | | T(j) | O 下一页总目录 章目录返回上一页 模拟开关 模拟输入信号
3、1. 1. 电路 5.3.2 5.3.2 采样保持电路采样保持电路 S uC + ui + uo + + + 采样保持电路，多用于模 - 数转换电路（A/D）之 前。由于A/D 转换需要一定的时间，所以在进行A/D 转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把采样值保 存一段时间，以满足A/D 转换电路的需要。 用于数字电路、用于数字电路、 计算机控制及程序计算机控制及程序 控制等装置中。控制等装置中。 采样存储 电容 控制信号 电压跟随器 下一页总目录 章目录返回上一页 2. 2. 工作原理工作原理 5.3.2 5.3.2 采样保持电路采样保持电路 1. 1. 电路电路 采样阶段采样阶段： uG为高
4、电平， S 闭合(场效应管导通)， ui对存储电容C充电， uo= uC = ui 。 保持阶段保持阶段： uG为 0， S 断开(场效应管截止)，输出 保持该阶段开始瞬间的值不变。 采样脉冲采样脉冲 ui t o uG t o 采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。 S uC + ui + uo + + + 下一页总目录 章目录返回上一页 5.3.35.3.3 电压比较器电压比较器 电压比较器的功能：电压比较器的功能： 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大 小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电 平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来 判断输入信号的 大小和极性。 用途：用
5、途： 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技 术领域，以及波形产生及变换等场合 。 运放工作在开环状态或引入正反馈。运放工作在开环状态或引入正反馈。 下一页总目录 章目录返回上一页 理想运放工作在饱和区的特点：理想运放工作在饱和区的特点： 1. 1. 输出只有两种可能输出只有两种可能 + +U Uo o (sat) (sat) 或 或 U Uo o (sat) (sat) 当当 u u + + u u 时，时， u u o o = += +U Uo o (sat) (sat) u u+ + u 时，时，u u o o = += +U Uo o (sat) (sat) u u+ + uu 时
6、，时，u u o o = = U Uo o (sat) (sat) 即即 u u i i U R R 时，时，u u o o = = U Uo o (sat) (sat) 可见，在 ui =UR 处输出电压 uo 发生跃变。 参考电压 动画 下一页总目录 章目录返回上一页 ui t O UR O uo t +Uo (sat) Uo (sat) t1t2 单限电压比较器：单限电压比较器： 当 ui 单方向变化时， uo 只变化一次。 UR uoui R2 + + R1 + + + 电压传输特性 U U o o(sat)(sat) + +U Uo o(sat) (sat) ui uo O UR 下
7、一页总目录 章目录返回上一页 ui UR，uo=+ Uo (sat) ui UR，uo= Uo (sat) UR uoui R2 + + R1 + + + ui uoUR R2 + + R1 + + + U Uo o(sat) (sat) + +U Uo o(sat) (sat) ui uo O UR 输入信号接在反相端输入信号接在反相端 输入信号接在同相端输入信号接在同相端 电压传输特性 U U o o(sat)(sat) + +U Uo o(sat) (sat) ui uo O UR 下一页总目录 章目录返回上一页 UR uoui R2 + + R1 + + + ui uoUR R2 +
8、+ R1 + + + Ot +Uo(sat) Uo(sat) uo 输入信号接在反相端输入信号接在反相端 输入信号接在同相端输入信号接在同相端 ui t O UR O uo t +Uo (sat) Uo (sat) t1t2 下一页总目录 章目录返回上一页 输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器 设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为U U Z Z ， 忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降 则则 u u i i U U R R ，u u o o = = U U Z Z UZ UZ uo R DZ UR uo ui R2 + + R1 + + + 电压传输特性 Uo(sat)
9、 +Uo(sat) ui uo O UR u u i i U R R 时，时，u u o o = = U Uo o (sat) (sat) 下一页总目录 章目录返回上一页 过零电压比较器过零电压比较器 利用电压比较器利用电压比较器 将正弦波变为方波将正弦波变为方波 UR uoui R2 + + R1 + + + 电压传输特性电压传输特性 U U o o(sat)(sat) + +U Uo o(sat) (sat) u u i i u uo o O O U UR R = 0= 0 t ui O O t uo +Uo(sat) Uo(sat) O O 下一页总目录 章目录返回上一页 2. 2. 滞
10、回比较器滞回比较器 上门限电压上门限电压 下门限电压下门限电压 电路中引入正反馈电路中引入正反馈 (1) (1) 提高了比较器的响应速度提高了比较器的响应速度 ； (2) (2) 输出电压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生 在同一门限电压上。在同一门限电压上。 RF 当 uo = + Uo(sat)， 则 当 uo = Uo(sat)， 则 门限电压受输 出电压的控制 R2 uo ui + + R1 + + 下一页总目录 章目录返回上一页 上门限电压上门限电压 UU + + ： u ui i 逐渐增加时的门限电压逐渐增加时的门限电压 下门限电压下门限电压UU + + ： u ui i 逐渐减
11、小时的门限电压逐渐减小时的门限电压 ui uo O Uo(sat) +Uo(sat) 电压传输特性 ui t O uo O t +Uo(sat) Uo(sat) 两次跳变之间具有迟 滞特性滞回比较器 RF R2 uo ui + + R1 + + 下一页总目录 章目录返回上一页 根据叠加原理，有根据叠加原理，有 改变参考电压改变参考电压U U R R ，可使传输特性沿横轴移动，可使传输特性沿横轴移动。 可见 ： 传输特性不再对称于纵轴， + UR RF R2 uo ui+ + R1 + + u u i i u uo o O O U U o o(sat)(sat) + +U U o o(sat)(
12、sat) 电压传输特性电压传输特性 当参考电压当参考电压U U R R 不等于零时不等于零时 下一页总目录 章目录返回上一页 定义：定义：回差电压回差电压 与过零比较器相比具有以下优点：与过零比较器相比具有以下优点： 1. 1. 改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形在跃变时的陡度。 2. 2. 回差提高了电路的抗干扰能力，回差提高了电路的抗干扰能力， U U越大，抗干扰越大，抗干扰 能力越强。能力越强。 结论：结论： 1. 1. 调节调节R R F F 或或R R 2 2 可以改变回差电压的大小。可以改变回差电压的大小。 2. 2. 改变改变U U R R 可以改变上、下门限电压，可以
13、改变上、下门限电压， 但不影回差但不影回差 电压电压 U U。 电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报 警和波形发生等电路中得到广泛应用。警和波形发生等电路中得到广泛应用。 下一页总目录 章目录返回上一页 解：解：对图（对图（1 1） 上门限电压上门限电压 下门限电压下门限电压 例：例：电路如图所示，电路如图所示， U Uo o(sat) (sat) =6V =6V，U U R R = 5V= 5V， R R F F = 20k= 20k，R R 2 2 =1 =10k0k，求上、下门限电压。，求上、下门限电压。 （1 1） R RF F R R2
14、 2 u uo o u u i i + + + + R R1 1 + + + + + + U UR R R RF F R R2 2u uo o u u i i + + + + R R1 1 + + + + （2 2） 下一页总目录 章目录返回上一页 解：解：对图（对图（2 2） 例：例：电路如图所示，电路如图所示， U Uo o(sat) (sat) =6V =6V，U U R R = 5V= 5V， R R F F = 20k= 20k，R R 2 2 =1 =10k0k，求上、下门限电压。，求上、下门限电压。 （1 1） R RF F R R2 2 u uo o u u i i + + + + R R1 1 + + + + + + U UR R R RF F R R2 2u uo o u u i i + + + + R R1 1 + + + + （2 2） 下一页总目录 章目录返回上一页 （1 1） R RF F R
