项目7集成运放的非线性应用.ppt

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2、1.了解集成运算放大器工作在非线性区的条件。了解集成运算放大器工作在非线性区的条件。2.掌握基本电压比较器的组成和电路参数的计算。掌握基本电压比较器的组成和电路参数的计算。3.掌握迟滞电压比较器的组成和电路参数的计算。掌握迟滞电压比较器的组成和电路参数的计算。【技能目标技能目标】1. 会用集成运放组成基本电压比较器，能根据电路选择元会用集成运放组成基本电压比较器，能根据电路选择元件参数。件参数。2. 会用集成运放组成迟滞电压比较器，能根据电路选择元会用集成运放组成迟滞电压比较器，能根据电路选择元件参数。件参数。3. 能根据电路特点选择专用集成运放的型号。能根据电路特点选择专用集成运放的型号。过

3、零电压比较器的实验电路如图7.1所示，让集成运放工作于开环状态。在输出端接示波器，在输入端接信号发生器，电源可用正负12V。 图7.1过零电压比较器实验电路在反向输入端接入比较电压UR,如图7.2所示，UR的值可以变化。在同向输入端接入正弦波信号，观察示波器上的输出波形。显然，在示波器上看到的是与正弦波同频同相的矩形波信号。当UR的值变化时，矩形波信号的占空比也随之发生变化。 图7.2有比较电压UR的电压比较器电路基本电压比较器如图7.3所示，是基本电压比较器的电路和其电压传输特性。 图7.3 基本电压比较器电路及其电压传输特性过零电压比较器当比较电压UR=0时，即输入电压和零电平进行比较，此

4、时的电路称为过零电压比较器，其电路和传输性如图7.4所示。 图7.4 过零电压比较器电路及其电压传输特性 当输入信号ui为正弦波电压时，则输出信号uo为矩形波电压，如图7.5所示，电路实现了波形变换的功能。 图7.5 过零电压比较器将正弦波电压变换为矩形波电压 有限幅输出的过零电压比较器有时为了将输出电压限制在某一特定值，以便与接在输出端的数字电路的电平配合，可在电压比较器的输出端与反相输入端之间跨接一个双向稳压管DZ，作双向限幅用，其电路和电压传输特性如图7.6所示。电路中稳压管的稳定电压为UZ，输入信号ui与零电平比较后，在输出端的输出电压uo被限制为+UZ和-UZ这两个规定值。 图7.6

5、 有限幅输出的过零电压比较器迟滞电压比较器电路迟滞电压比较器的电路如图7.7所示。在电路中，引入了一个正反馈，使集成运放工作在非线性区，电路的输出只有两个值（高电平或低电平）。此图中“UREF” 中的下标是参考电压的意思吧？是否应统一为“UR”，与图7-3中表示方法一致，多几个字母，意思一样，是词头和单词的关系。此处双向稳压管的符号与图7-6不一致，是否应改为图7-6的形式？一样。 图7.7迟滞电压比较器电路 迟滞电压比较器的抗干扰作用当输入电压从高逐渐降低时，要一直降低到小于新的门限电压，电压比较器才能发生再次翻转，输出电压由低电平变为高电平：，这就是迟滞名称的由来。当输入信号在两个门限电压

6、之间时，电压比较器的输出不发生变化。若干扰信号正好处在这两个门限电压之间，则因为电路的输出没有变化，相当于把干扰信号给滤除掉了，其波形如图7.8所示。 图7.8迟滞电压比较器对干扰信号的滤除迟滞电压比较器的特性还经常用电压传输特性来表示，如图7.9所示。 图7.9迟滞电压比较器的电压传输特性迟滞电压比较器还经常用于对信号的整形，例如将一个波形比较差的矩形波整形成为比较理想的矩形波，如图7.10所示。 图7.10 迟滞电压比较器用于对矩形波的整形LM339集成块采用C-14型封装，其外型及管脚排列图如图7.11所示。由于LM339使用灵活，应用广泛，所以世界上各大集成电路生产厂家和公司竟相推出自

7、己的四电压比较器，如IR2339、ANI339、SF339等，它们的参数基本一致，其外型及管脚功能也相同，可以互换使用。 图 7.11 LM339集成块外型及管脚排列图用LM339制作两路信号整形电路最简单的信号整形电路就是一个单门限电压比较器，如图 7.12（a）所示，给出了一个基本单限比较器。输入信号uin是正弦波，它加到同相输入端，在反相输入端接一个参考电压Ur，此处可接地，即参考电压时零。当输入电压Uin0V时，单限比较器的输出为高电平UOH。当输入电压Uin小于0V时，单限比较器的输出为低电平UOH。这个电路实现了由正弦波到方波的信号整形，但该信号整形电路的抗干扰能力很差，由于干扰信

8、号的存在，将导致输入信号在过零点时，输出端信号会产生多次跳变的现象。图中出现两处“U2A”，是否正确？另一个应该是U2B. 图 7.12 用LM339制作的两路信号整形电路使用两个施密特电压比较器对两路信号进行整形的电路图如图7.13所示，为了保证输入电路的平衡，必须保证两个施密特电压比较器的门限电平相等，这可以通过调节电位器R8来实现。图中出现了两处“”，此图中出现了一处“”和一处“”，是否正确？这个对。 图7.13 使用两个施密特电压比较器对两路信号进行整形的电路图 用LM339制作过热检测保护电路如图 7.14所示，为某仪器中的过热检测保护电路。它采用单电源供电，在LM339的反相输入端

9、加一个固定的参考电压，它的值取决于R1与R2的比值：UR=R2/（R1+R2）*UCC。同相端上的电压就等于热敏元件Rt的电压降。当仪器内的温度为设定值以下时，同相端“+”端的电压大于反相端“-”端得电压，输出电压u1 uo为高电位。当温度上升为设定值以上时，反相端“-”端的电压大于同相端“+”端的电压，比较器反转，输出电压Uo为零电位，使后面接的保护电路动作，调节R1的值可以改变门限电压，可以设定所需温度值的大小。 图 7.14用LM339制作的过热检测保护电路用LM339制作电网过电压检测电路如图 7.15所示，为某电磁炉电路中电网过电压检测电路。 图 7.15 用LM339制作的电网过电压检测电路用LM339制作双限比较器（窗口比较器）如图 7.16所示，由两个1/4 LM339组成一个窗口比较器。 图 7.16 用LM339制作双限比较器