西安交通大学赵进全模拟电子技术基础PPT.pptx

会计学1西安交通大学赵进全模拟电子技术西安交通大学赵进全模拟电子技术(jsh)基础基础第一页，共201页。2同相输入加法(jif)电路 运放(yn fn)工作于线性状态电压(diny)串联负反馈根据两个分析依据“虚短”“虚断”由图可知其中故A+b1b2第2页/共201页第二页，共201页。同相端电压式中A+b1b2第3页/共201页第三页，共201页。减法(jinf)运算运放(yn fn)工作于线性状态电压(diny)负反馈根据叠加原理减法运算器反相比例器同相比例器分解A+b1b2第4页/共201页第四页，共201页。+同相比例(bl)A+b1b2等效(dn xio)反相比例(bl)A+b1b2A+b1b2第5页/共201页第五页，共201页。A+b1b2A+b1b2第6页/共201页第六页，共201页。如果如果则则第7页/共201页第七页，共201页。由图可知(k zh)其中(qzhng)故 积分(jfn)运算CA+iR+第8页/共201页第八页，共201页。输入(shr)阶跃电压tO输出(shch)电压随时间(shjin)线性下降运放的最大输出电压输出饱和tO第9页/共201页第九页，共201页。tO输入(shr)电压tO输出(shch)电压第10页/共201页第十页，共201页。故 微分(wi fn)运算 由图可知(k zh)其中(qzhng)CA+iFR+第11页/共201页第十一页，共201页。微分电路的阶跃响应(xingyng)UtOtO输入(shr)信号输出(shch)信号第12页/共201页第十二页，共201页。输入(shr)电压输出(shch)电压tOtOT第13页/共201页第十三页，共201页。对数(du sh)运算 6.2 对数和反对(fndu)数运算电路由图可知(k zh)故R+AT+T选用PNP型当uI0时第14页/共201页第十四页，共201页。故 反对(fndu)数运算由图可知(k zh)RT+Ab1b2第15页/共201页第十五页，共201页。6.3 模拟(mn)乘法器及其应用乘法器符号(fho)实现(shxin)的功能K第16页/共201页第十六页，共201页。1对数(du sh)乘法器 由此可知，可利用对数(du sh)电路、加法电路和反对数(du sh)电路实现的乘法运算功能。式中 乘法器的工作(gngzu)原理 由第17页/共201页第十七页，共201页。原理(yunl)框图对数运算对数运算加法运算反对数运算第18页/共201页第十八页，共201页。对数乘法(chngf)运算电路R1+A1T1R2+A2T2R4+A3R3R6+A4T4R5第19页/共201页第十九页，共201页。2.变跨导式乘法器RT1T2T3T4+_+A_第20页/共201页第二十页，共201页。在图示电路(dinl)中因为(yn wi)RT1T2T3T4+_第21页/共201页第二十一页，共201页。则因T3、T4构成(guchng)电流镜当时RT1T2T3T4+_第22页/共201页第二十二页，共201页。由以上(yshng)各式得式中RT1T2T3T4+_第23页/共201页第二十三页，共201页。接入差分(ch fn)比例电路RT1T2T3T4+_+A_第24页/共201页第二十四页，共201页。1.平方运算(yn sun)电路 乘法器应用(yngyng)电路K第25页/共201页第二十五页，共201页。2 开平方运算(yn sun)电路 由图可知故K+A第26页/共201页第二十六页，共201页。3.除法(chf)运算电路 由图可知故K+A第27页/共201页第二十七页，共201页。4.调制(tiozh)与解调 音频信号载波信号 幅度调制原理框图 滤波器带 通K第28页/共201页第二十八页，共201页。输出(shch)信号滤除单边带信号滤波器带 通K第29页/共201页第二十九页，共201页。幅度(fd)解调原理框图载波信号调幅信号载波信号调幅信号音频信号滤波器低 通K第30页/共201页第三十页，共201页。输出信号信号滤除高频信号载波信号调幅信号音频信号滤波器低 通K第31页/共201页第三十一页，共201页。选型 专用型类 型特 点应 用 场 合 通用型种类多，价格便宜一般测量、运算电路低功耗型 功耗低遥感、遥测电路高精度型型测量精度高、零漂小毫伏级或更低微弱信号测量高输入阻抗型Rid对被测信号影响小生物医电信号提取、放大高速宽带型带宽高、转换速率高视频放大或高频振荡电路高压型电源电压48300V高输出电压和大输出功率集成运放(yn fn)及其特性简表 6.4 集成运算放大器使用(shyng)中的几个问题 第32页/共201页第三十二页，共201页。调零 常用(chn yn)的调零电路带调零引出(yn ch)端2315476无调零端LM 324第33页/共201页第三十三页，共201页。保护(boh)1输入(shr)保护 消振自激振荡的原因运放的增益高存在寄生电容加入消振电容消振的措施：保护电路R+Ab1b2第34页/共201页第三十四页，共201页。2.输出(shch)保护保护电路+A第35页/共201页第三十五页，共201页。运算(yn sun)电路的误差分析运放低频等效电路（+）rid（）第36页/共201页第三十六页，共201页。1.共模(n m)抑制比KCMR为有限值的影响 图示电路(dinl)中等效(dn xio)共模输入电压等效差模输入电压Ab1b2第37页/共201页第三十七页，共201页。而理想运放的输出(shch)电压为输出(shch)电压代入uIc、uId 得Ab1b2第38页/共201页第三十八页，共201页。故 输出(shch)电压的相对误差第39页/共201页第三十九页，共201页。2 及 为有限(yuxin)值的影响 在图示电路(dinl)中，由于 另一方面，由叠加原理(yunl)得Ab1b2第40页/共201页第四十页，共201页。由此得实际(shj)的输出电压而理想运放的输出(shch)电压为Ab1b2第41页/共201页第四十一页，共201页。故 输出电压(diny)的相对误差第42页/共201页第四十二页，共201页。3运放的偏置(pin zh)和失调的影响 偏置(pin zh)和失调对运放的影响图+A第43页/共201页第四十三页，共201页。(1)仅考虑反相输入端 的影响+A第44页/共201页第四十四页，共201页。(2)仅考虑同相输入端 和 的影响+A第45页/共201页第四十五页，共201页。(3)仅考虑失调电压 的影响+A第46页/共201页第四十六页，共201页。根据叠加原理，以上(yshng)三种情况的共同影响为+A第47页/共201页第四十七页，共201页。例1 用理想(lxing)集成运算放大器实现下列运算关系，并画出电路图。要求所用的运算放大器为三个，元件的取值范围为：练 习 题解 根据题意(t y)，将要求实现下列运算关系变形为那么式可以用积分器来实现。1 kW R1 MW第48页/共201页第四十八页，共201页。式可以用反相输入(shr)的加法器来实现。最后，在用一级反相器，即可实现(shxin)运算第49页/共201页第四十九页，共201页。图中实现(shxin)电路+1mFA360kW1MW60kW20kW60kW100kW100kWA2A1+第50页/共201页第五十页，共201页。例2 图示电路(dinl)是一个由理想运算放大器组成的可调稳压电源，稳压管DZ的稳压值为UZ。+A(2)若要改变UO的符号(fho)（极性），而不改变UO的大小，问电路必须做哪些改动？(1)试求用UZ表示(biosh)的UO表达式；第51页/共201页第五十一页，共201页。解 (1)设流过R1、R2的电流(dinli)为I1、I2如图所示。I1I2+A那么(n me)，R3上的电压即UZ，于是因 U+=U第52页/共201页第五十二页，共201页。I1I2+A故 输出(shch)电压第53页/共201页第五十三页，共201页。(2)为了改变(gibin)UO极性，须将原+VCC端接地，原接地端改接 VCC，同时将稳压管DZ的正负极性调换。+A改变(gibin)后的电路第54页/共201页第五十四页，共201页。例3 利用运算放大器求解(qi ji)微分方程，并画出电路图。解 将上式写成 那么(n me)第55页/共201页第五十五页，共201页。用运放实现(shxin)的电路图R11+A3+R11R11R12RF2R13R14RF4RF5R15R16RF6CF1CF3A4A5A6A2A1第56页/共201页第五十六页，共201页。7.1 电子系统概述(i sh)7 信号(xnho)检测与处理电路传感器放大器滤波器增益调整采样保持A/D 转换器计算机系统总线控制电路信号(xnho)检测系统基本框图第57页/共201页第五十七页，共201页。传感器放大器滤波器增益调整采样保持A/D 转换器计算机系统总线控制电路提取(tq)测量信号放大测量(cling)信号抑制干扰信号去除(q ch)无用信号信号加工处理系统第58页/共201页第五十八页，共201页。测量(cling)放大器常用于热电偶、应变电桥、流量计、生物电测量以及其它具有较大共模干扰的直流缓变微弱信号(xnho)的检测。7.2 信号(xnho)检测系统中的放大电路b.共模抑制比高a.输入抗阻高主要特点第59页/共201页第五十九页，共201页。1.三运放测量(cling)放大器b.电阻R3、R4、R5、R6要精密(jngm)配合（R3=R5、R4=R6）。a.运放(yn fn)A1、A2的特性一致性。对电路要求(1)原理图A1A2A3+_b1b2+_i+第60页/共201页第六十页，共201页。由图可知(k zh)(2)电路(dinl)分析A1A2A3+_b1b2+_i+第61页/共201页第六十一页，共201页。A1A2A3+_b1b2+_i+第62页/共201页第六十二页，共201页。放大器具有很高的抑制(yzh)共模信号的能力令输出uO与共模信号(xnho)uIc无关第63页/共201页第六十三页，共201页。2.单片集成(j chn)测量放大器AD521工作(gngzu)原理与三运放测量放大器类似性能指标(2)输入阻抗(sh r z kn)3109。(3)增益带宽大于2 MHz。(4)电压放大倍数0.110,000。(5)电源电压(518)V。(6)过载能力较强，动态特性好。(1)共模抑制比120 dB。第64页/共201页第六十四页，共201页。(1)引脚说明(shumng)1234567891011131214OUTOFF SETVINRG+INSENSEREFRSCOMPOFF SETRSV+RG第65页/共201页第六十五页，共201页。(2)基本(jbn)连接方式图123456781011121314AD521+第66页/共201页第六十六页，共201页。隔离(gl)放大器特点(tdin)信号(xnho)传递的主要方式1.电磁耦合2.光电耦合输入回路与输出回路之间是电绝缘的第67页/共201页第六十七页，共201页。二极管 二极管型二极管 三极管型1.光电耦合隔离(gl)放大器光敏二极管IoIiIiIo发光(f un)二极管发光(f un)二极管光敏三极管第68页/共201页第六十八页，共201页。b.采用(ciyng)负反馈技术。光电耦合器的特点(tdin)a.耦合器中的发光和光敏元件(yunjin)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克服非线性失真通常采取的措施a.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。第69页/共201页第六十九页，共201页。一种(y zhn)典型的光电耦合隔离放大器 CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1第70页/共201页第七十页，共201页。CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1电压(diny)并联负反馈第71页/共201页第七十一页，共201页。CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1电压(diny)串联负反馈电压(diny)并联负反馈第72页/共201页第七十二页，共201页。CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1串联(chunlin)负反馈的判断电压(diny)串联负反馈电压(diny)并联负反馈第73页/共201页第七十三页，共201页。工作(gngzu)原理O1、O2特性(txng)相同R1=R4+RWR1=R4+RW CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1第74页/共201页第七十四页，共201页。uCE2uCE1=uCE2uCE1O1、O2特性(txng)相同R1=R4+RWR1=R4+RW CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1第75页/共201页第七十五页，共201页。uO=uCE1uI=uCE2uO=uIuCE2uCE1=uCE2uCE1 CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1第76页/共201页第七十六页，共201页。实现信号(xnho)隔离实现信号(xnho)传输两地独立两地独立输入、输出级之间是电气(dinq)绝缘的uO=uI CA1O1A2+15V+5V15V15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T1第77页/共201页第七十七页，共201页。放大器原理图2.变压器隔离(gl)放大器+-1A调制器隔 离电 源解调器振荡器+-2A输入屏蔽输出屏蔽uOuI第78页/共201页第七十八页，共201页。+-1A调制器隔 离电 源解调器振荡器+-2A输入屏蔽输出屏蔽uOuI调 制给输入(shr)侧提供能量两侧(lin c)电源独立解 制输入、输出(shch)侧间电气绝缘第79页/共201页第七十九页，共201页。变压器隔离(gl)放大器AD277原理图和引脚+-1A调制器隔 离电 源解调器振荡器+-2A输入屏蔽输出屏蔽16151114101213(+VCC)126873495(+15V)(-15V)(VEE)第80页/共201页第八十页，共201页。滤波器的基础知识功能:允许信号中某一部分频率(pnl)的分量通过。通带:能够通过信号的频率(pnl)范围。阻带(z di):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。7.3 有源滤波器第81页/共201页第八十一页，共201页。滤波器的分类(fn li)a.根据处理的信号(xnho)不同分为 b.根据使用的滤波元件不同(b tn)分为数字滤波器模拟滤波器RC型LC型RLC型第82页/共201页第八十二页，共201页。c.根据(gnj)工作频率不同分为低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器全通滤波器第83页/共201页第八十三页，共201页。fA0理想(lxing)滤波器的幅频特性低通fA0通带高通带阻带通通带通带通带通带Af0fA0第84页/共201页第八十四页，共201页。0fA0.707实际(shj)低通滤波器的幅频特性实际(shj)特性理想(lxing)特性阻带过渡带通带第85页/共201页第八十五页，共201页。d.根据滤波器的阶数分 一阶滤波器二阶滤波器高阶滤波器e.根据采用的元器件不同分无源(w yun)滤波器有源滤波器滤器(lq)的阶数越高，性能越好。第86页/共201页第八十六页，共201页。组成(z chn):由电阻、电容、电感等无源器件组成(z chn)。体积和重量比较(bjio)大，电感还会引起电磁干扰。(a)无源(w yun)滤波器电路简单高频性能好工作可靠优点通带信号有能量损耗负载效应比较明显缺点CRRL无源高通滤波器第87页/共201页第八十七页，共201页。(b)有源滤波器电路(dinl)体积小、重量轻。通带内的信号可以(ky)放大。精度高、性能稳定(wndng)、易于调试。负载效应小。组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成。优点可以多级相连，用低阶来构成高阶滤波器。第88页/共201页第八十八页，共201页。通带范围(fnwi)小。需要(xyo)直流电源。适用于低频、低压、小功率(gngl)等场合。缺点第89页/共201页第八十九页，共201页。1.一阶低通有源滤波器低通有源滤波器(1)电路(dinl)组成(2)电路(dinl)分析 a.电路(dinl)的传递函数+_+第90页/共201页第九十页，共201页。式中Z1(s)Z2(s)故+_+第91页/共201页第九十一页，共201页。令滤波器的通带增益 +_+第92页/共201页第九十二页，共201页。b.滤波器的频率特性令 s=j，得滤波器的频率特性第93页/共201页第九十三页，共201页。式中即因电路(dinl)的频率特性与 f 的一次方有关故称之为一阶RC有源滤波器第94页/共201页第九十四页，共201页。c.滤波器的幅频特性由得d.相频特性第95页/共201页第九十五页，共201页。讨论(toln)幅频和相频特性(a)(b)(c)c、fc分别(fnbi)称为滤波器的截止角频率、截止频率。滤波器具有(jyu)低通的特性。第96页/共201页第九十六页，共201页。3dB020lg|A(j)|/dB幅频特性曲线(qxin)20dB/十倍频幅频特性曲线由第97页/共201页第九十七页，共201页。(3)一阶滤波器特点(tdin)a.电路(dinl)简单。b.过渡带的衰减(shui jin)慢，衰减(shui jin)速率20dB/十倍频。第98页/共201页第九十八页，共201页。2.二阶有源低通滤波器(1)电路(dinl)组成(2)电路(dinl)分析a.电路(dinl)的传递函数无限增益多路反馈型二阶有源低通滤波器12+_+_._+第99页/共201页第九十九页，共201页。对节点1、2列节点电压(diny)方程节点(ji din)1节点(ji din)212+_+_._+第100页/共201页第一百页，共201页。由上两式得其中电路(dinl)的品质因数滤波器的特征(tzhng)角频率第101页/共201页第一百零一页，共201页。式中为滤波器的通带(tn di)增益b.滤波器的频率特性令 s=j，得滤波器的频率特性第102页/共201页第一百零二页，共201页。c.滤波器的幅频特性由得d.滤波器的相频特性第103页/共201页第一百零三页，共201页。e.幅频特性分析(fnx)当 n时，电路(dinl)具有低通滤波器特性第104页/共201页第一百零四页，共201页。当=n时由式知或第105页/共201页第一百零五页，共201页。幅频特性曲线(qxin)10310Q=105210.7070.540第106页/共201页第一百零六页，共201页。这种滤波器称为(chn wi)切比雪夫（Chebyshev）型滤波器a.特性(txng)有峰值。10 310Q=105210.7070.540当时b.Q值越大，尖峰越高。c.当 时，电路将产生自激振荡。d.过渡带衰减速度较快。第107页/共201页第一百零七页，共201页。c.Q值越小，幅频特性下降(xijing)得越早。a.特性(txng)无峰值。b.通带有衰减(shui jin)。当时10 310Q=105210.7070.540第108页/共201页第一百零八页，共201页。c.幅频特性最平坦(pngtn)a.无峰值(fn zh)这种滤波器称为(chn wi)最大平坦或巴特沃斯（Butterworth）型滤波器。当时10 310Q=105210.7070.540b.在n的频域下降量最小第109页/共201页第一百零九页，共201页。巴特沃斯（Butterworth）型滤波器的幅频特性当此时(c sh)的特征角频率wn才是截止角频率wc。10 3104040dB/十倍频第110页/共201页第一百一十页，共201页。1一阶高通有源滤波器 高通有源滤波器(1)低通与高通电路的对偶(du u)关系C换成RR换成C第111页/共201页第一百一十一页，共201页。b.电路(dinl)分析(2)一阶高通滤波器a.电路(dinl)组成(a)传递函数Z1(s)Z2(s)+_+_第112页/共201页第一百一十二页，共201页。式中通带增益(zngy)截止(jizh)角频率+_+_第113页/共201页第一百一十三页，共201页。滤波器的频率特性令(b)频率特性由得滤波器的截止频率第114页/共201页第一百一十四页，共201页。(c)滤波器的幅频特性由得幅频特性曲线(qxin)o十倍频第115页/共201页第一百一十五页，共201页。2二阶高通有源滤波器(1)电路(dinl)组成(2)电路(dinl)分析压控电压(diny)源型电路二阶高通有源滤波器 +_+_+_A第116页/共201页第一百一十六页，共201页。等效(dn xio)方框内的电路等效电路 A03 2+_+_+_A第117页/共201页第一百一十七页，共201页。对节点(ji din)3、2列节点(ji din)电压方程 节点(ji din)3节点(ji din)2a.传递函数 A03 2+第118页/共201页第一百一十八页，共201页。由以上(yshng)两式电路的传递函数为 其中(qzhng)品质因数通带增益特征角频率第119页/共201页第一百一十九页，共201页。b.频率特性 令由得c.幅频特性第120页/共201页第一百二十页，共201页。幅频特性曲线(qxin)103Q=105210.7070.5第121页/共201页第一百二十一页，共201页。带通和带阻有源滤波器1 二阶带通有源滤波器(1)电路(dinl)组成(2)电路(dinl)分析 32+_+A第122页/共201页第一百二十二页，共201页。等效方框(fn kun)内的电路等效电路 32+_+A 32 _+A0第123页/共201页第一百二十三页，共201页。对节点(ji din)3、2列节点(ji din)电压方程 节点(ji din)3节点(ji din)2 32 _+A0第124页/共201页第一百二十四页，共201页。中心频率通带增益品质因数a.电路(dinl)的传递函数第125页/共201页第一百二十五页，共201页。得滤波器的频率特性c.频幅特性(txng)b.频率特性将s=j 代入式第126页/共201页第一百二十六页，共201页。幅频特性分析(fnx)当 时，(a)当 时，(b)当 时，(c)电路(dinl)具有带通特性称为中心角频率第127页/共201页第一百二十七页，共201页。知 在截止频率上满足(mnz)即求解(qi ji)上式得d.通频带(pndi)由第128页/共201页第一百二十八页，共201页。故 滤波器的通频带(pndi)宽Q值越大，通频带(pndi)越窄，滤波器的选择性越强。第129页/共201页第一百二十九页，共201页。Q=105210.502040/o10.1dBAjA/|)(|lg200带通滤波器的幅频特性第130页/共201页第一百三十页，共201页。2二阶带阻有源滤波器 (1)电路(dinl)组成C2CR32RCR/24+_+_+_双T选频网络(wnglu)第131页/共201页第一百三十一页，共201页。列节点(ji din)电压方程节点(ji din)2(2)电路(dinl)分析a.传递函数节点3C2CR32RCR/24+_+_+_第132页/共201页第一百三十二页，共201页。节点(ji din)4式中 C2CR32RCR/24+_+_+_第133页/共201页第一百三十三页，共201页。其中(qzhng)：故 传递函数第134页/共201页第一百三十四页，共201页。得滤波器的频率特性将s=j 代入式b.频率特性第135页/共201页第一百三十五页，共201页。c.滤波器的幅频特性幅频特性分析(fnx)当 时，(a)当 时，(b)当 时，(c)电路(dinl)具有带阻特性为中心角频率第136页/共201页第一百三十六页，共201页。解之得截止(jizh)角频率 上限d.滤波器的阻带(z di)下限令 第137页/共201页第一百三十七页，共201页。故 滤波器的阻带宽(di kun)为第138页/共201页第一百三十八页，共201页。带通滤波器幅频特性11000.1-50Q小Q大第139页/共201页第一百三十九页，共201页。功能(gngnng)用来比较输入电压相对大小输出(shch)端的信号状态 高电平和低电平7.4 电压(diny)比较器输入电压比较电压（基准电压或参考电平）输入端的信号工作原理 输入电压偏离参考电压时，输出电压将发生从高到低（或从低到高）的跃变（称之为比较器翻转）。第140页/共201页第一百四十页，共201页。单门限(mnxin)电压比较器1.零电平(din pn)比较器(2)电路(dinl)特点b.，a.运放工作于开环状态c.输出电压uO VCC(1)电路组成Rb2b1+_+_+第141页/共201页第一百四十一页，共201页。a.当 时，b.当 时，(3)工作(gngzu)原理(4)传输(chun sh)特性O 与零电平（电位）进行比较，故称为零电平比较器。Rb2b1+_+_+第142页/共201页第一百四十二页，共201页。O理想(lxing)特性实际(shj)特性不灵敏区第143页/共201页第一百四十三页，共201页。(5)电路存在(cnzi)的问题a.输出(shch)电压基本由电源电压确定。b.输出电平易(pngy)受电源波动、饱和深度的影响。c.输出电平不易改变。Rb2b1+_+_+第144页/共201页第一百四十四页，共201页。改进型的零电平(din pn)比较器限流电阻(dinz)双向限幅稳压管输出电压 输入(shr)保护电路RDZ+_+_+_D1D2传输特性O第145页/共201页第一百四十五页，共201页。2非零电平(din pn)比较器 电路(dinl)简单灵敏度高抗干扰能力差单门限电压比较器的特点O传输特性RDZ+_+_+_UR第146页/共201页第一百四十六页，共201页。tOOt干扰干扰比较(bjio)电压UR输入(shr)电压输出(shch)电压误动作误动作单门限比较器抗干扰性能差的波形图第147页/共201页第一百四十七页，共201页。多门限(mnxin)电压比较器1迟滞(chzh)比较器1)反相输入(shr)迟滞比较器Dz+_+_第148页/共201页第一百四十八页，共201页。给电路提供(tgng)双极性参考电平加速输出翻转(fn zhun)过程引入正反馈正反馈的作用Dz+_+_第149页/共201页第一百四十九页，共201页。反馈(fnku)电压输出(shch)电压a.工作(gngzu)原理Dz+_+_第150页/共201页第一百五十页，共201页。uOuI传输特性O如果(rgu)uI UR=KUZ时，只要 uIUR传输(chun sh)特性Dz+_+_第152页/共201页第一百五十二页，共201页。uOuI传输特性O(c)当uO=UZ时如果(rgu)uI URDz+_+_第153页/共201页第一百五十三页，共201页。uOuI传输特性O此时(d)当uIUR=KUZ时,只要(zhyo)uI KUZ传输(chun sh)特性当时(a)Dz+_b1b2即第161页/共201页第一百六十一页，共201页。O只要(zhyo)Uo=UZuIKUZ传输(chun sh)特性当时(b)Dz+_b1b2第162页/共201页第一百六十二页，共201页。O输出维持(wich)原状态Uo=UZ|uI|KUZ传输(chun sh)特性当 时(c)Dz+_b1b2第163页/共201页第一百六十三页，共201页。O输出维持(wich)原状态Uo=UZ|uI|KUZ传输(chun sh)特性当时Dz+_b1b2第164页/共201页第一百六十四页，共201页。O同相输入迟滞比较器传输(chun sh)特性具有逆时针旋转(xunzhun)的特性第165页/共201页第一百六十五页，共201页。c.特性平移(pn y)的迟滞比较器图中Dz+_b1b2第166页/共201页第一百六十六页，共201页。即令得电路的翻转(fn zhun)电平为Dz+_b1b2第167页/共201页第一百六十七页，共201页。迟滞回环沿着坐标横轴平移传输(chun sh)特性O第168页/共201页第一百六十八页，共201页。2.窗口(chungku)比较器(1)电路(dinl)A1D1D2A2+T第169页/共201页第一百六十九页，共201页。D1导通 D2截止(jizh)A1输出(shch)高电平 A2输出(shch)低电平当时(a)输出电压2.工作(gngzu)原理（设）晶体管T饱和导通A1D1D2A2+T第170页/共201页第一百七十页，共201页。A2输出(shch)高电平当时(b)输出电压A1输出(shch)低电平D1截止(jizh)D2导通晶体管T饱和导通A1D1D2A2+T第171页/共201页第一百七十一页，共201页。晶体管T截止(jizh)A2输出(shch)低电平当时(c)输出电压A1输出(shch)低电平D1截止 D2截止A1D1D2A2+T第172页/共201页第一百七十二页，共201页。工业控制系统，测量温度(wnd)、压力、液面等的范围。窗口(chungku)比较器的主要应用O传输(chun sh)特性第173页/共201页第一百七十三页，共201页。LM111系列的封装形式(xngsh)和引脚排列 集成(j chn)电压比较器+_12345678OUTGNDININ+BALBAL/S+VCCVCC第174页/共201页第一百七十四页，共201页。LM111系列典型(dinxng)应用电路具有选通的接法 RT123456785选通+5V+_3kWC基本应用电路23456781Wk3+第175页/共201页第一百七十五页，共201页。电路2373KW+LM111系列(xli)实现的施密特电路传输特性O第176页/共201页第一百七十六页，共201页。例1 在图示电路(dinl)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 Aum=Uo/Ui;练习题A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330kW27kW110kW15mFRLR11C1uO3R810kW10kW3.33kW+_+_+10kW10kW33kW3.33kW3.33kW;第177页/共201页第一百七十七页，共201页。(c)整个电路(dinl)的上、下限截止频率fH和fL之值。解 由图可知，运放(yn fn)A1A3构成三运放(yn fn)测量放大器，运放(yn fn)A4构成一阶低通滤波器，电容器 C2 和负载RL构成高通滤波器。A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330kW27kW110kW15mFRLR11C1uO3R810kW10kW3.33kW+_+_+10kW10kW33kW3.33kW3.33kW第178页/共201页第一百七十八页，共201页。(a)写出uO2与ui的关系(gun x)A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330kW27kW110kW15mFRLR11C1uO3R810kW10kW3.33kW+_+_+10kW10kW33kW3.33kW3.33kW第179页/共201页第一百七十九页，共201页。(b)电路的中频(zhngpn)电压放大倍数 所以(suy)，Au1=Uo3/Ui=3A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330kW27kW110kW15mFRLR11C1uO3R810kW10kW3.33kW+_+_+10kW10kW33kW3.33kW3.33kW第180页/共201页第一百八十页，共201页。(c)整个电路(dinl)的上、下限截止频率分别为A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330kW27kW110kW15mFRLR11C1uO3R810kW10kW3.33kW+_+_+10kW10kW33kW3.33kW3.33kW第181页/共201页第一百八十一页，共201页。例2 在图示电路中，已知稳压管DZ1、DZ2的击穿电压分别(fnbi)为UZ1=3.4 V,UZ2=7.4 V,正向压降皆为UD1=UD2=0.6 V，运放A具有理想的特性。画出uI由 6 V变至+6 V，再由+6 V变至 6 V时电路的电压传输特性曲线。A+_第182页/共201页第一百八十二页，共201页。解(a)由图可知电路的输出(shch)电压极限值 A+_第183页/共201页第一百八十三页，共201页。(b)运放(yn fn)反相输入端电压 同相输入(shr)端电压 当输入(shr)电压uI由6V 向+6V方向变化时，如果同相输入(shr)端的电压u+低于UR，输出电压uO为Uomin；A+_第184页/共201页第一百八十四页，共201页。由得当同相输入端的电压(diny)u+略高于UR时，比较器翻转，输出电压(diny)uO 为Uomax。UH=5.3 V 设此时(c sh)的输入电压为UHA+_第185页/共201页第一百八十五页，共201页。当uI由+6V向 6V 方向变化时，如果 u+高于UR，输出(shch)电压uO为Uomax；当u+略低于UR时，比较器再次(zi c)翻转，输出电压uO为Uomin。设此时(c sh)的输入电压为UL由得A+_第186页/共201页第一百八十六页，共201页。由此可画出电路的传输(chun sh)特性uOuIOUHULUominUomax传输特性A+_第187页/共201页第一百八十七页，共201页。例3 在图示电路中，设运算放大器A具有理想(lxing)的特性，其最大输出电压稳压管 的稳定电压为 ,试画出电路的电压传输特性曲线。A+_第188页/共201页第一百八十八页，共201页。解 由图可知，当稳压管 DZ击穿后，由于(yuy)其动态电阻很小，电路引入深度负反馈。故运放的“虚短”仍然(rngrn)成立。电路(dinl)的输出电压此时，电阻R3两端的电压为 A+_第189页/共201页第一百八十九页，共201页。由知当 时，输出高电平电压 当 时，输出低电平电压 A+_第190页/共201页第一百九十页，共201页。由于(yuy)运放的同相输入端电压 当 时电路的低电平阈值电压为 故当 时电路的高电平阈值电压为 A+_第191页/共201页第一百九十一页，共201页。即当 时，；当 时，；由此可画出电压(diny)传输特性。UHULuOuIUOHUOLO电压传输特性A+_第192页/共201页第一百九十二页，共201页。例4 电路如图所示，已知集成(j chn)运A1、A2 的性能理想。(1)写出 与 、关系式;(2)设t=0 时，uO=12V，uC(0)=0V。当uI1=10V，uI2=0V时，那么(n me)经过多长时间uO翻转到12V;uI1+-A2DZ+-A1uI2R1R2R7R3R4R5R6100kWuO112VuO100kW50kW10kW1kW10kW2kWC1mF第193页/共201页第一百九十三页，共201页。(4)画出 、与 的波形。(3)从uO翻转到12V的时刻起uI1=10V,uI2=15V，又经过多长时间 uO再次(zi c)翻回12V;uI1+-A2DZ+-