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上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子系统概述ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础传传感感器器放放大大器器滤滤波波器器增增益益调调整整采采样样保保持持A/D 转转换换器器计计算算机机系系统统总总线线控制电路控制电路提取测信号提取测信号放大测量信号放大测量信号抑制干扰信号抑制干扰信号进一步去除进一步去除无用信号无用信号联系处理系联系处理系统的桥梁统的桥梁信号加工信号加工处理系统处理系统上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础7.2.1 测量放大器测量放大器应用：应用：热电偶、应变电桥、流量计、生物电测量等热电偶、应变电桥、流量计、生物电测量等7.2 信号检测系统中的放大电路信号检测系统中的放大电路共模抑制比高共模抑制比高输入抗阻高输入抗阻高主要特点主要特点常用于测量直流缓变微弱信号常用于测量直流缓变微弱信号上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1.三运放测量放大器三运放测量放大器b.电阻电阻R3、R4、R5、R6要精密配合（要精密配合（R3=R5、R4=R6）a.运放运放A1、A2的特性一致性的特性一致性对电路要求：对电路要求：（1）基本电路图）基本电路图A1A2A3+_b1b2+_i+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由图可知由图可知（2）电路分析）电路分析A1A2A3+_b1b2+_i+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础A1A2A3+_b1b2+_i+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础 输出信号共模信号输出信号共模信号uIc无关无关令令因此，因此，放大器具有很高的抑制共模信号的能力。放大器具有很高的抑制共模信号的能力。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.单片集成测量放大器单片集成测量放大器AD521集成化的集成化的三运放测量放大器。三运放测量放大器。性能指标：性能指标：(2)输入阻抗输入阻抗3 109。(3)增益带宽大于增益带宽大于2MHz。(4)电压放大倍数电压放大倍数0.11000(5)电源电压电源电压(518)V。(6)过载能力较强，动态特性好。过载能力较强，动态特性好。(1)共模抑制比共模抑制比120dB。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1)引脚说明引脚说明1234567891011131214OUTOFF SETV-INRG+INSENSEREFRsCOMPOFF SETRsV+RG上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2)基本连接方式图基本连接方式图123456781011121314AD521+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础7.2.2 隔离放大器隔离放大器特点：特点：信号传递的主要方式：信号传递的主要方式：电磁耦合，即经过变压器传递信号电磁耦合，即经过变压器传递信号光电耦合光电耦合输入回路与输出回路之间是电绝缘的。输入回路与输出回路之间是电绝缘的。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础二极管二极管三极管型三极管型1.光电耦合隔离放大器光电耦合隔离放大器光电耦合器原理图光电耦合器原理图二极管二极管二极管型二极管型IoIiIiIo上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.采用负反馈技术采用负反馈技术光电耦合器的特点光电耦合器的特点a.耦合器中的发光和光敏元件都是非线性器件。耦合器中的发光和光敏元件都是非线性器件。b.非线性器件传输模拟信号将会导致信号失真。非线性器件传输模拟信号将会导致信号失真。克服非线性失真采取的主要措施克服非线性失真采取的主要措施a.给非线性器件施加合适的直流偏置，在小范围内给非线性器件施加合适的直流偏置，在小范围内线性传输信息。线性传输信息。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础一种典型的光电耦合隔离放大器一种典型的光电耦合隔离放大器 CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础 CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1电压并联负反馈电压并联负反馈上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础 CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础串联负反馈的判断串联负反馈的判断 CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础工作原理工作原理O1、O2特性相同特性相同R1=R4+RWR1=R4+RW CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础uCE2uCE1=uCE2uCE1O1、O2特性相同特性相同R1=R4+RWR1=R4+RW CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础uO=uCE1uI=uCE2uO=uIuCE2uCE1=uCE2uCE1 CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础实现信号隔离实现信号隔离实现信号传输实现信号传输两地独立两地独立两地独立两地独立输入、输出级之输入、输出级之间是电气绝缘的间是电气绝缘的uO=uI CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础放大器原理图放大器原理图2.变压器隔离放大器变压器隔离放大器+-1A调制器调制器隔隔 离离电电 源源解调器解调器振荡器振荡器+-2A输入屏蔽输入屏蔽输出屏蔽输出屏蔽uOuI上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础+-1A调制器调制器隔隔 离离电电 源源解调器解调器振荡器振荡器+-2A输入屏蔽输入屏蔽输出屏蔽输出屏蔽uOuI调调 制制给输入侧提供能量给输入侧提供能量两侧电源独立两侧电源独立恢复原低频信号恢复原低频信号输入、输出侧输入、输出侧间电气绝缘间电气绝缘上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础变压器隔离放大器变压器隔离放大器AD277原理图和引脚原理图和引脚+-1A调制器调制器隔隔 离离电电 源源解调器解调器振荡器振荡器+-2A输入屏蔽输入屏蔽输出屏蔽输出屏蔽16151114101213(+VCC)126873495(+15V)(-15V)(-VEE)上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础7.3.1 滤波器的基础知识滤波器的基础知识功能：只允许某一部分频率的信号顺利的通过。功能：只允许某一部分频率的信号顺利的通过。通带：能够通过信号的频率范围。通带：能够通过信号的频率范围。阻带：不能够通过信号的频率范围。阻带：不能够通过信号的频率范围。截止频率：通带和阻带之间的分界频率。截止频率：通带和阻带之间的分界频率。7.3 有源滤波器有源滤波器上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础滤波器的分类滤波器的分类a.根据处理的信号不同根据处理的信号不同 b.根据使用的滤波元件不同根据使用的滤波元件不同数字滤波器数字滤波器模拟滤波器模拟滤波器RC型型LC型型RLC型型上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.根据工作频率不同根据工作频率不同低通滤波器低通滤波器高通滤波器高通滤波器带通滤波器带通滤波器带阻滤波器带阻滤波器全通滤波器全通滤波器上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础fA0理想滤波器的幅频特性理想滤波器的幅频特性低低通通fA0通通带带高高通通带带阻阻带带通通通通带带通通带带通通带带通通带带Af0fA0上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础0fA0.707实际低通滤波器的幅频特性实际低通滤波器的幅频特性实际特性实际特性理想理想特性特性阻带阻带过渡带过渡带通带通带上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础d.根据滤器的阶数分根据滤器的阶数分 一阶滤波器一阶滤波器二阶滤波器二阶滤波器高阶滤波器高阶滤波器e.根据采用的元器件不同根据采用的元器件不同无源滤波器无源滤波器有源滤波器有源滤波器滤器的阶数越高，性能越好。滤器的阶数越高，性能越好。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础组成组成:由电阻、电容、电感等无源器件组成。由电阻、电容、电感等无源器件组成。体积和重量比较大，电感还会引起电磁感应。体积和重量比较大，电感还会引起电磁感应。(a)无源滤波器无源滤波器电路简单电路简单高频性能好高频性能好工作可靠工作可靠优点优点通带信号有能量损耗通带信号有能量损耗负载效应比较明显负载效应比较明显缺点缺点CRRL无源高通滤波器无源高通滤波器上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b)有源滤波器：有源滤波器：电路体积小、重量轻电路体积小、重量轻通带内的信号可以放大通带内的信号可以放大精度高、性能稳定、易于调试精度高、性能稳定、易于调试负载效应小负载效应小组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成优点优点可以多级相联，用低阶来构成高阶滤波器可以多级相联，用低阶来构成高阶滤波器上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础通带范围小通带范围小需要直流电源需要直流电源适用于低频、低压、小功率等场合。适用于低频、低压、小功率等场合。缺点缺点上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1.一阶低通有源滤波器一阶低通有源滤波器7.3.2 低通有源滤波器低通有源滤波器（1）电路组成电路组成（2）电路性能分析电路性能分析 a.电路的传递函数电路的传递函数+_+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础式中式中Z1(s)Z2(s)故故+_+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础令令滤波器的截止角频率滤波器的截止角频率滤波器的通带增益滤波器的通带增益 +_+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.滤波器的频率特性滤波器的频率特性令令 s=j 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础式中式中称为滤波器的截止频率称为滤波器的截止频率即即因电路的频率特性与因电路的频率特性与f 的一次的一次方有关方有关故称之为一阶故称之为一阶RC低通有源滤波器低通有源滤波器上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.滤波器的幅频特性滤波器的幅频特性由由得得d.相频特性相频特性上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3dB020lg|A(jw)|/dB幅频特性曲线幅频特性曲线-20dB/十倍频十倍频上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3)一阶滤波器特点一阶滤波器特点 a.电路简单电路简单 b.过渡带输出的衰减慢，衰减速率过渡带输出的衰减慢，衰减速率20dB/十倍频十倍频上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.二阶有源低通滤波器二阶有源低通滤波器(1)电路组成电路组成(2)电路分析电路分析a.电路的传递函数电路的传递函数无限增益多路反馈型无限增益多路反馈型12+_+_._+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础对节点对节点1、2列方程得：列方程得：对节点对节点1对节点对节点212+_+_._+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由上两式得由上两式得其中其中电路的品质因数电路的品质因数滤波器的特征角频率滤波器的特征角频率上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础式中式中为滤波器的通带增益为滤波器的通带增益b.滤波器的频率特性滤波器的频率特性令令 s=jw w上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.滤波器的幅频特性滤波器的幅频特性由由得得d.滤波器的相频特性滤波器的相频特性上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础e.幅频特性分析幅频特性分析当当 n n时，时，电路具有低通滤波器特性电路具有低通滤波器特性上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础可见可见品质因数品质因数也也影响滤波器频率特性影响滤波器频率特性当当=n n时，时，由式由式知知或或上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础幅频特性曲线幅频特性曲线10-310Q=105210.7070.5-40上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础这种滤波器称为切比雪夫（这种滤波器称为切比雪夫（Chebyshev）型滤波器。）型滤波器。a.特性有峰值。特性有峰值。b.Q值越大，尖峰越值越大，尖峰越高高。c.当当 时，电路时，电路将产生自激振荡。将产生自激振荡。d.过渡带衰减速度过渡带衰减速度较快。较快。10-310Q=105210.7070.5-40当当时时上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.Q值越小，通带值越小，通带有衰减衰减严重。有衰减衰减严重。a.特性无峰值。特性无峰值。b.通带有衰减。通带有衰减。当当时时10-310Q=105210.7070.5-40上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.幅频特性最平坦幅频特性最平坦a.无峰值无峰值 b.通带内的减最小通带内的减最小 称为最大平坦或巴特沃斯称为最大平坦或巴特沃斯（Butterworth）型滤波器。）型滤波器。这种滤波器这种滤波器当当时时10-310Q=105210.7070.5-40上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础巴特沃斯（巴特沃斯（Butterworth）型滤波器的幅频特性）型滤波器的幅频特性当当即特征角频率即特征角频率就是截止角频率就是截止角频率 10-310-40-40dB/十倍频十倍频上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1一阶高通有源滤波器一阶高通有源滤波器 7.3.3 高通有源滤波器高通有源滤波器(1)低通与高通电路的对偶关系低通与高通电路的对偶关系C换成换成RR换成换成C上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.电路分析电路分析(2)一阶高通滤波器一阶高通滤波器a.高通滤波高通滤波电路电路(a)传递函数传递函数Z1(s)Z2(s)+_+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础式中式中通带增益通带增益截止角频率截止角频率+_+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础滤波器的频率特性滤波器的频率特性令令(b)频率特性频率特性由由得得滤波器的截止频率滤波器的截止频率上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(c)滤波器的幅频特性滤波器的幅频特性由由得得幅频特性曲线幅频特性曲线o十倍频十倍频上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2二阶高通有源滤波器二阶高通有源滤波器 (1)电路组成电路组成(2)电路分析电路分析压控电压源型电路压控电压源型电路 +_ +_+_A上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础等效虚线内的电路等效虚线内的电路等效电路等效电路 +_ +_+_A A03 2 +上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础对节点对节点3、2列方程列方程 节点节点3节点节点2a.传递函数传递函数 A03 2 +上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由以上两式电路的传递函数为由以上两式电路的传递函数为 其中其中品质因数品质因数通带增益通带增益特征角频率特征角频率上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.频率特性频率特性 令令由由得得c.幅频特性幅频特性上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础幅频特性曲线幅频特性曲线10-3Q=105210.7070.5上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础7.3.4 带通和带阻有源滤波器带通和带阻有源滤波器1 二阶带通有源滤波器二阶带通有源滤波器(1)电路组成电路组成(2)电路分析电路分析 32+_+A上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础等效虚线内的电路等效虚线内的电路等效电路等效电路 32+_+A 32 _+A0上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础对节点对节点3、2列方程列方程 节点节点3节点节点2 32 _+A0上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础中心频率中心频率通带增益通带增益品质因数品质因数a.电路的传递函数电路的传递函数上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础得滤波器的频率特性得滤波器的频率特性c.频幅特性频幅特性 b.频率特性频率特性将将s=j 代入式代入式上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础讨论：讨论：当当 时，时，(a)当当 时，时，(b)当当 时，时，(c)电路具有带通特性电路具有带通特性为中心角频率为中心角频率上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由由在截止频率上在截止频率上即即求解上式得求解上式得d.通频带通频带上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础故故 滤波器的通频带宽滤波器的通频带宽可见，可见，Q值越大，通频带越窄，选择性越强值越大，通频带越窄，选择性越强上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础Q=105210.50-20-40/o o 10.1dBAjA/|)(|lg200带通滤波器带通滤波器的幅频特性的幅频特性上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2二阶带阻有源滤波器二阶带阻有源滤波器 （1）电路组成）电路组成C2CR32RCR/24+_+_+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础列节点电压方程列节点电压方程节点节点2（1）电路分析）电路分析a.传递函数传递函数节点节点3C2CR32RCR/24+_+_+_ 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础节点节点4式中式中 C2CR32RCR/24+_+_+_ 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础其中：其中：故故 传递函数传递函数上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础得滤波器的频率特性得滤波器的频率特性将将s=j 代入式代入式b.频率特性频率特性上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.滤波器的幅频特性滤波器的幅频特性讨论讨论:当当 时，时，(a)当当 时，时，(b)当当 时，时，(c)可见电路具有带阻特性可见电路具有带阻特性为中心角频率为中心角频率上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础令令 即即解之得截止角频率解之得截止角频率 上限上限d.滤波器的阻带滤波器的阻带下限下限上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础故故 滤波器的阻带宽为滤波器的阻带宽为上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础带通滤波器带通滤波器的幅频特性的幅频特性11000.1-50Q小小Q大大上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础功能：用来比较输入电压相对大小的电路。功能：用来比较输入电压相对大小的电路。输出端的信号状态输出端的信号状态只有高电平和低电平。只有高电平和低电平。7.4 电压比较器电压比较器被比较的输入电压被比较的输入电压比较电压（基准电压或参考电平）比较电压（基准电压或参考电平）输入端的信号有输入端的信号有工工作作原原理理 输输入入信信号号偏偏离离参参考考电电压压时时，输输出出电电压压将将发生跃变。发生跃变。将输出电压发生跃变的现象称为比较器翻转。将输出电压发生跃变的现象称为比较器翻转。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础7.4.1 单门限比较器单门限比较器1.零电平比较器零电平比较器 (2)电路特点电路特点b.，a.运放工作于开环状态运放工作于开环状态c.输出电压输出电压uOVCC(1)电路组成电路组成Rb2b1+_+_+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础a.当当 时，时，b.当当 时，时，(3)工作原理工作原理(4)传输特性传输特性0 与零电平（电位）进行比与零电平（电位）进行比较，故称为零电平比较器。较，故称为零电平比较器。Rb2b1+_+_+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础0理想特性理想特性实际特性实际特性不灵敏区不灵敏区上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(5)电路存在的问题电路存在的问题a.输出电压基本由电源电压确定。输出电压基本由电源电压确定。b.输出电平易受电源波动、饱和深度的影响。输出电平易受电源波动、饱和深度的影响。c.输出电平不易改变。输出电平不易改变。Rb2b1+_+_+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础改进型的零电平比较器改进型的零电平比较器限流电阻限流电阻 双向限幅稳压管双向限幅稳压管输出电压输出电压 输入保护电路输入保护电路RDZ+_+_+_D1D2传输特性传输特性0上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3)工作原理工作原理(4)传输特性传输特性RDZ+_+_+_URb.当当 时，时，即即a.当当,即即0上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2非零电平比较器非零电平比较器 电路简单电路简单灵敏度高灵敏度高抗干扰能力差抗干扰能力差单门限电压比较器的特点单门限电压比较器的特点0传输特性传输特性RDZ+_+_+_UR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础t00t干扰干扰干扰干扰比较电压比较电压UR输入电压输入电压输出电压输出电压误动作误动作误动作误动作单门限比较器抗干扰性能差的波形图单门限比较器抗干扰性能差的波形图上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础7.4.2 多门限比较器多门限比较器1 迟滞比较器迟滞比较器1）反相输入迟滞比较器反相输入迟滞比较器Dz+_+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础给电路提供双极性参考电平给电路提供双极性参考电平加速输出翻转过程加速输出翻转过程电路引入正反馈电路引入正反馈正反馈的作用正反馈的作用Dz+_+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础反馈电压反馈电压输出电压输出电压a.工作原理工作原理Dz+_+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础如果如果 uI UR当当uO=UZ时时(a)uo=UZuIUR=KUZ时，时，,只要只要RIUu uouI传输特性传输特性Dz+_+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础uouI传输特性传输特性(c)当当uO=-UZ时时如果如果 uI URDz+_+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础uouI传输特性传输特性此时此时(d)当当uIUR=-KUZ时时,只要只要 uI-KUZ传输特性传输特性当当时时(a)Dz+_b1b2上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础只要只要Uo=-UZuIKUZ传输特性传输特性当当时时(b)Dz+_b1b2上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础输出维持原状态输出维持原状态Uo=-UZ|uI|KUZ传输特性传输特性当当时时(c)Dz+_b1b2上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础输出维持原状态输出维持原状态Uo=UZ|uI|0,0,右移右移上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.窗口比较器窗口比较器(1)电路电路A1D1D2A2+T上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础D1导通，导通，D2截止截止A1输出高电平，输出高电平，A2输出低电平。输出低电平。当当时时(a)输出电压输出电压2.工作原理工作原理（设（设）晶体管晶体管T饱和导通饱和导通A1D1D2A2+T上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础A2输出高电平输出高电平当当时时(b)输出电压输出电压A1输出低电平输出低电平D1截止，截止，D2导通导通晶体管晶体管T饱和导通饱和导通A1D1D2A2+T上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管晶体管T截止截止A2输出低电平输出低电平当当时时(c)输出电压输出电压A1输出低电平输出低电平D1截止，截止，D2截止截止A1D1D2A2+T上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础用于工业控制系统，测量温度、压力、液面等的范围。用于工业控制系统，测量温度、压力、液面等的范围。窗口比较器的主要应用窗口比较器的主要应用0传输特性传输特性上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础LM111系列的封装形式和引脚排列系列的封装形式和引脚排列7.4.3 集成电压比较器集成电压比较器+_12345678OUTGNDININ+BALBAL/S+VCCVCC上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础LM111系列典型应用电路系列典型应用电路具有选通的接法具有选通的接法 RT123456785选通选通+5V+_3k C基本应用电路基本应用电路23456781 k3+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础电路电路2373K3K+LM111系列实现的施密特电路系列实现的施密特电路传输特性传输特性0上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例1 在图示电路中，设各运放都具有理想特性。试求：在图示电路中，设各运放都具有理想特性。试求：(a)Au1=Uo3/Ui(b)电路的中频电压放大倍数电路的中频电压放大倍数Aum=Uo/Ui 练习题练习题A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k+_+_+10k 1010k 33k 3.33k 3.33k 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(c)整个电路的上、下限截止频率整个电路的上、下限截止频率fH和和fL之值。之值。解解 由图可知，运放由图可知，运放A1A3构成三运放测量放大器，构成三运放测量放大器，运放运放A4构成一阶低通滤波器，电容器构成一阶低通滤波器，电容器C2 和负载和负载RL构构成高通滤波器。成高通滤波器。A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k+_+_+10k 1010k 33k 3.33k 3.33k 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(a)写出写出uO3与与ui的关系的关系 A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k+_+_+10k 1010k 33k 3.33k 3.33k 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b)电路的中频电压放大倍数电路的中频电压放大倍数 所以，所以，Au1=Uo3/Ui=-3A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k+_+_+10k 1010k 33k 3.33k 3.33k 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(c)整个电路的上、下限截止频率分别为整个电路的上、下限截止频率分别为A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k+_+_+10k 1010k 33k 3.33k 3.33k 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例2 在图示电路中，已知稳压管在图示电路中，已知稳压管DZ1、DZ2的击穿电压分的击穿电压分别为别为UZ1=3.4V,UZ2=7.4V,正向压降皆为正向压降皆为UD1=UD2=0.6V,运放运放A具有理想的特性。画出具有理想的特性。画出uI由由-6V变至变至+6V，再由，再由+6V变至变至-6V时电路的电压传输特性曲线。时电路的电压传输特性曲线。A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础解解 (a)由图可知电路的输出电压极限值由图可知电路的输出电压极限值 A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b)运运放反相输入端电压放反相输入端电压 同相输入端电压同相输入端电压 当输入电压当输入电压uI由由-6V 向向+6V方向变化时，如果同相输入方向变化时，如果同相输入端的电压端的电压u+低于低于UR，输出电压，输出电压uO为为Uomin；A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由由得得当当同同相相输输入入端端的的电电压压u+略略高高于于UR时时，比比较较器器翻翻转转，输输出出电电压压uO为为Uomax。UH=5.3V设此时的输入电压为设此时的输入电压为UHA+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础当当uI由由+6V向向-6V 方向方向变化时，如果变化时，如果u+高于高于UR，输出电压，输出电压uO为为Uomax；当当u+略略低低于于UR时时，比比较较器器再再次次翻翻转转，输输出出电压电压uO为为Uomin。设此时的输入电压为设此时的输入电压为UL由由得得A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由此可画出电路的传输特性由此可画出电路的传输特性uOuI0UHULUominUomax传输特性传输特性A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例3 在图示电路中，设运算放大器在图示电路中，设运算放大器A具有理想的特性，具有理想的特性，其最大输出电压其最大输出电压稳稳压压管管 的的稳稳定定电电压压为为 ,试试画画出出电电路路的的电电压压传传输输特特性性曲线。曲线。A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础解解 由图可知，当稳压管由图可知，当稳压管DZ击穿后，由于其动态电击穿后，由于其动态电阻很小，电路引入深度负阻很小，电路引入深度负反馈。反馈。故故运运放放的的“虚虚短短”仍仍然然成成立。立。电路的输出电压电路的输出电压此时，电阻此时，电阻R3两端的电压为两端的电压为 A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由由知知当当 时，输出高电时，输出高电平电压平电压 当当 时，输出低电平电压时，输出低电平电压 A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由于运放的同相输入端电压由于运放的同相输入端电压 当当 时电路的低电平阈值电压为时电路的低电平阈值电压为 故当故当 时时电路的高电平阈值电压为电路的高电平阈值电压为 A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础即当即当 时，时，；当当 时，时，；由此可画出电压传输特性。由此可画出电压传输特性。UHULuOuIUOHUOLO电压传输特性电压传输特性A+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例4 电路如图所示，已知集成运电路如图所示，已知集成运A1、A2 的性能理想。的性能理想。（1）写出写出 与与 、关系式。关系式。（2）设设t=0 时，时，uO=12V，uC(0)=0V。当。当uI1=-10V，uI2=0V时，那么经过多长时间时，那么经过多长时间uO翻转到翻转到-12V。uI1+-A2DZ+-A1uI2R1R2R7R3R4R5R6100100k uO1 12VuO100100k 5050k 1010k 1 1k 1010k 2 2k C1m1mF 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（4）画出）画出 、与与 的波形。的波形。（3）从从uO翻转到翻转到-12V的时刻起的时刻起uI1=-10V,uI2=15V，又，又经过多长时间经过多长时间uO再次翻回再次翻回12V。uI1+-A2DZ+-A1uI2R1R2R7R3R4R5R6100100k uO1 12VuO100100k 5050k 1010k 1 1k 1010k 2 2k C1m1mF 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础解（解（1）由图可知，运放）由图可知，运放A1 组成了积分电路。故组成了积分电路。故 uI1+-A2DZ+-A1uI2R1R2R7R3R4R5R6100100k uO1 12VuO100100k 5050k 1010k 1 1k 1010k 2 2k C1m1mF 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（2）由于运放）由于运放A2 组成了反相输入迟滞电压比较器。组成了反相输入迟滞电压比较器。故故uO翻转的条件是翻转的条件是 uI1+-A2DZ+-A1uI2R1R2R7R3R4R5R6100100k uO1 12VuO100100k 5050k 1010k 1 1k 1010k 2 2k C1m1mF 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础已知已知t=0 时，时，uO=12V，uC(0)=0V。当。当uI1=-10V，uI2=0V时时uI1+-A2DZ+-A1uI2R1R2R7R3R4R5R6100100k uO1 12VuO100100k 5050k 1010k 1 1k 1010k 2 2k C1m1mF 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础令令 得得uO翻转到翻转到-12V的时间为的时间为(3)当当 时时 再次由再次由-12V翻转到翻转到12V。令令 即即 解得解得 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（4）、与与 的波形图的波形图 0152010002201001220100t/ms-12-2t/mst/msuI2/VuO1/VuO/Vt1t2t1t1t2t2-10uI1/Vt/ms00