电压比较器和滤波器ppt课件

1、 第一部分第一部分 集成运放的电压传输特性集成运放的电压传输特性 ：表示：表示“放大器放大器”两个两个输入端输入端uN：反相输入端：反相输入端uP：同相输入端：同相输入端一个输出端：一个输出端： uo为了简化起见，常将接地端省去。为了简化起见，常将接地端省去。Aod：开环差模电压放大倍数：开环差模电压放大倍数Aoduo+uNuPAoduo+uNuP一、符号一、符号二、电压传输特性二、电压传输特性指输出电压和输入电压之间的关系曲线。指输出电压和输入电压之间的关系曲线。线性区线性区(放大区放大区)：uo = Aod(uP uN) 非线性区非线性区(饱和区饱和区)：uo = UoM线性区线性区+Uo

2、M uP uNuoUoM Ouo= f (ui) = f (uP uN)饱和区饱和区由于由于Aod非常高，因而线性区非常窄。非常高，因而线性区非常窄。三、三、 理想集成运放理想集成运放二、符号二、符号1 1、条件、条件Aod ， rid ，ro 0 ， KCMR Auo+uNuP三、电压传输特性三、电压传输特性 uo= f uo= f (ui)(ui)+UoM uP uNuoUoM O四、理想运放两个工作区域的特点四、理想运放两个工作区域的特点1 1、工作在线性区的分析依据、工作在线性区的分析依据(1) Aod ，uo =Aod (uP uN ) uo为一有限值为一有限值 uP= uN，称，称

3、“虚短虚短” iP= iN 0 ，称，称“虚断虚断” Aod越大，运放的线性范围越小，必越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。须加负反馈才能使其工作于线性区。若若uP或或 uN接地，则称接地，则称“虚虚地地”。(2) rid ，两个输入端电，两个输入端电流为零。流为零。iNiPAuouPuN+rid uouPuN+ ro- -Aod(uP uN)2、工作在饱和区的分析依据、工作在饱和区的分析依据(一般工作于开环或正反馈状态一般工作于开环或正反馈状态) +UOM uP uNuoUOM饱和区饱和区 O饱和区饱和区(1) 输出只有两种可能：输出只有两种可能： +UOM 或或UO

4、M当当uP uN 时，时， uo = + UOM当当uP uN 时，时， uo = + UoM当当uP uN 时，时， uo = UoM输出只有两种可能：输出只有两种可能：+UoM 或或UoM2、 单限比较器单限比较器UREFuouI+AUREFuouI+A电压传输特性：电压传输特性：uo= f (uI)uIuoOUREFuIuoOUREF简单电压比较器简单电压比较器uIuoOUREF阈值电压：输出电压从一个电平跳变到另一个电阈值电压：输出电压从一个电平跳变到另一个电平所对应的输入电压值，用平所对应的输入电压值，用UT表示。表示。图中：图中：UT= UREFuIuoOUREF只有一个阈值电压的

5、电路称单限比较器。只有一个阈值电压的电路称单限比较器。当当UREF = 0时，称为过零比较器。时，称为过零比较器。3、一般单限比较器、一般单限比较器UREFuouI+AR2R1I22 1IREFNuRRRuUuI2 11REF2 12uRRRURRRREF 12TURRU电压传输特性：电压传输特性：uIuoOUT电压传输特性的三要素求解法：电压传输特性的三要素求解法：例例1 1：如图所示电路，如图所示电路， 集成运放的最大输出电压集成运放的最大输出电压UOM= 12V，R1=R2 。试求：。试求：(1) 电位器调到最大值时电路的电压传输特性；电位器调到最大值时电路的电压传输特性；(2) 电位器

6、调到最小值时的阈值电压。电位器调到最小值时的阈值电压。+2VuouI- -A+R2R1解：解：(1)I12 1IP5 . 0 uRRRuuV2NuV4TIUuuI/VUo/VO4(2)V2NIPuuuV2TU4、 滞回比较器滞回比较器单限电压比较器的缺点：单限电压比较器的缺点：UREFuouI+AR2R1若输入电压若输入电压uI在阈值电压附近波动在阈值电压附近波动tuIUTtuOUOHUOL抗干扰能力差。抗干扰能力差。为此采用滞回比较器：为此采用滞回比较器：当输入电压在一定的当输入电压在一定的范围内变化时，输出范围内变化时，输出电压保持不变。电压保持不变。反相输入滞回比较器反相输入滞回比较器I

7、Nuu电路引入了正反馈电路引入了正反馈uoUREF+AR1R2uIREF 12 1REFoPURRRUuuREF2 12OM2 11)(URRRURRRREF2 12o2 11URRRuRRRREF2 12OM2 11T1URRRURRRUREF2 12OM2 11T2URRRURRRUuoUREF+AR1R2uIuIuoO UT1UT2回差电压回差电压( (或门限宽度、滞迟宽度或门限宽度、滞迟宽度) )：uIuoO UT1UT2OM2 112URRRuIuoOUT-UT-UTuouI+AR1R2同相输入滞回比较器同相输入滞回比较器0NuI 12 1IoPuRRRuuuuouI+AR1R2I2

8、 12OM2 11uRRRURRROM21TURRUI2 12o2 11uRRRuRRRuIuoOUT-UT-UTuouI+AR1R25、窗口比较器、窗口比较器(P59)uouI+A1URH+A2URLD1D2R1 R2DZuIuoOURLURH又称双限比较器又称双限比较器例例2 2：如图所示电路，如图所示电路，UOM=12V，R1=10k，R2=50k。求下列两种情况下电路的阈值电压。求下列两种情况下电路的阈值电压并画出电压传输特性。并画出电压传输特性。(1) UREF=0V； (2) UREF=6V解：解：(1)OM2 11TURRRUuoUREF+AR1R2uIV212501010uI/

9、VUo/VO2-2-2(2)当当 UREF=6V时时uoUREF+AR1R2uIREF2 12OM2 11T1URRRURRRUV7650105012501010REF2 12OM2 11T1URRRURRRUV3650105012501010uI/VUo/VO37第二部分第二部分 有源滤波器有源滤波器uAupAOf通带通带fp阻带阻带低通滤波器低通滤波器(LPF)uAupAOf阻带阻带fp通带通带高通滤波器高通滤波器(HPF)uAupAOf阻带阻带fp1通带通带带通滤波器带通滤波器(BPF)阻带阻带fp2uAupAOf通带通带fp1阻带阻带带阻滤波器带阻滤波器(BEF)通带通带fp2RCUU

10、Auj11ioioj1j1UCRCUCR+iU+oUij11URCpj11ffRCf21p令：令：通带截止频率通带截止频率低通滤波器的幅频特性：低通滤波器的幅频特性：2p11ffAupj11ffAu当当f =0时，时，1uA当当f =fp时，时，707. 021uA当当f 时，时，0uAfpfOuA10.707当频率大于当频率大于fp时，信号被时，信号被很快衰减。很快衰减。 具有具有“低通低通特性。特性。RCUUAuj111ioioj1UCRRUCR+iU+oUij111URCffpj11RCf21p其中：其中：当当f =0时，时，1uA当当f =fp时，时，707. 021uA当当f 时，时

11、，0uA2p11ffAu高通滤波器的幅频特性：高通滤波器的幅频特性：fpfOuA10.707(1)电路的增益小，最大仅为电路的增益小，最大仅为1；(2)带负载能力差。带负载能力差。iLLoj1/j1/UCRRCRUCR+iU+oURLiLLL)/(j1UCRRRRRppj11ffAuCRRRRRUUAu)/(j1LLLioCR+iU+oURLppj11ffAuCRRRRRUUAu)/(j1LLLio其中：其中：LLpRRRAu通带电压放大倍数通带电压放大倍数CRRf)/(21Lp通带截止频率通带截止频率可见：通带放大倍数和通带截止频率均随负载可见：通带放大倍数和通带截止频率均随负载变化而变化，

12、即带负载能力差。变化而变化，即带负载能力差。1LLpRRRAuRCCRRf21)/(21LpuiuoR2uCCRR1+App12ioj1j11ffARCRRUUAuuiCPj11URCUUP12o)(1URRU12p1RRAu其中：其中：通带电压放大倍数通带电压放大倍数RCf21p通带截止频率通带截止频率pp12ioj1j11ffARCRRUUAuuppj11ffAAuu对数幅频特性：对数幅频特性：2p2pp1lg1011lg20lg20ffffAAuu当当f =0时，时，dB0lg20puuAA当当f =fp时，时，当当f =10fp时，时，dB32lg10lg20puuAAdB20lg20

13、puuAA当当f =0时，时，dB0lg20puuAA当当f =fp时，时，当当f =10fp时，时，dB3lg20puuAAdB20lg20puuAAf / fpdB/lg20puuAAO-3-200.1110-20dB/-20dB/倍频倍频为了改善滤波效为了改善滤波效果，常采用二阶果，常采用二阶有源低通滤波器。有源低通滤波器。二阶有源低通滤波器二阶有源低通滤波器uiRCuoR2CRR1+A常用的二阶有源低通滤波器常用的二阶有源低通滤波器uiRCuoR2CRR1+ACRuiuoR2R1+AffARCRRUUAuupp12ioj1j111iiPj111j1URCUCRRUP12o)(1URRU12p1RRAu其中：其中：通带电压放大倍数通带电压放大倍数RCf21p通带截止频率通带截止频率ffAAuuppj11对数幅频特性：对数幅频特性：2p2pp1lg1011lg20lg20ffffAAuu当当f =fp时，时，当当f =10fp时，时，dB32lg10lg20puuAAdB0lg20puuAAffARCRRUUAuupp12ioj1j111当当f =0.1fp时，时，dB20lg20puuAAf / fpdB/lg20puuAAO-3-200.1110-20dB/倍频倍频为了改善滤波