电工学2第8讲：减法-微积分-比较器电路

1、i1FouRRu 1FiofRRuuAuuoRFuiR2R1+ 平衡电阻平衡电阻 R R2 2 = R = R1 1 / R / RF FuoRFuiR2R1+ i1Fo)1(uRRu 1Fiof1RRuuAu 3.电压跟随器电压跟随器uoui+ uo = uiAuf = 1电阻有何影响？电阻有何影响？ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R2+R2= Ri1 / Ri2 / RF)(- 2i2i1i1iuRRuRRuFFO R2 + + uo ui2 RF R1 ui1 A2 为使学生加深理解，书上从基本概念推导为使学生加深理解，书上从基本概念推导实际上，用叠加原理更简明实际上，用叠加原理更简

2、明为反相比例：为反相比例：1 i1o -uRRuF为同相比例：为同相比例：uRRu)1 ( 1Fo即得：代入 ooouuu1 i1F2 i1Fo)1 (uRRuRRu输出与两个输出与两个输入信号的输入信号的差值差值成正比成正比R2 = R1 / RFui2uoRFui1R3R2+ R1+常用做测量常用做测量放大电路放大电路R2 / R3 = R1 / RF同上，用叠加原理同上，用叠加原理为反相比例：为反相比例：1 i1o -uRRuF为同相比例：为同相比例：uRRu)1 ( 1FoP123第7题2i323uRRRu而：即得：代入 ooouuu)1 (1 i1F2i3231FouRRuRRRRR

3、u 讨论：如取讨论：如取 R1 = R2 ，R3 = RF )(1i2i1FouuRRu 则则： 如再令：如再令： R1 = R2 = R3 = RF 1i2iouuu 则则： R4 R3 + + uo ui2 R1 + + uo1 R2 R1 R2 ui1 A1 A2 ：电路由第一级的同相比例运算电路和第二级的减法运算电路级联而成。112o11iuRRu1221221112212211o21o1111iiiiiuuRRuRRuRRRRuRRuRRuP125第14题321o82010iiiuuuu解：解： 由题可知：ui3与uo反相，而ui1和ui2与uo同相。设想：用反相加法运算电路将ui1

4、和ui2相加后，其和再与ui3反相相加。从而可使ui3反相，而ui1和ui2反相两次。根据以上分析，设计实现电路如图所示：ui2R3 +uo1ui1Rf1R1R2R6 +uoui3Rf2R4R5A1A2ui2R3 +uo1ui1Rf1R1R2R6 +uoui3Rf2R4R5A1A222f211f1o1iiuRRuRRu34f222f111f15f2o15f234f2oiiiiuRRuRRuRRRRuRRuRRu根据题中的运算要求设置各电阻阻值间的比例关系：15f2RR，101f1RR，202f1RR，84f2RR若选取k 100f2f1RR，则可求得其余各电阻的阻值分别为：k 101R，k 5

5、2R，k 5 .124R，k 1005R平衡电阻 R3、R6的值分别为：k 5 .2100/5/10/f1213RRRRk 10100/100/5 .12/f2546RRRR+R2+uo2uo1uoR6R6R4R4+R2R1ui+A2A1A3 +P125第16题1i212o1o12RuRRuuiR减法电路)(2o1o46ouuRRu i12146o2 uRRRRRu)21 (1246iofRRRRuuAuP129第28题 电阻电路电阻电路 uiRRui 预备知识预备知识: : 单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路iRu 电容电容电路电路uiCdtduCiccdtiCducc1tiCuc

6、cd1 由虚短及虚断性质可得由虚短及虚断性质可得 i1 = iftuCRuCddF1i tuCddoF tuCRud1iF1o tuCiCddFF 1i1Rui if =?ifi1uoCFuiR2R1+ uC+ oiF1od10tutuCRuCtt d1 ooiF10tutuCRtt tUCRud1iF1oUo(sat)tCRUF1iF1iOM0CRUUt uitOuotO+ Uo(sat)ui = Ui 0 线性积分时间 采用集成运算放大器组成的积分电路，由于充电采用集成运算放大器组成的积分电路，由于充电电流基本上是恒定的，故电流基本上是恒定的，故 uo 是时间是时间 t 的一次函数，的一次

7、函数，从而提高了它的线性度。从而提高了它的线性度。ifi1将比例运算和积分运算结合在一起将比例运算和积分运算结合在一起uoCFuiR2R1+ RF)(fFoCuiRu )d1(1F1FtiCiR)d1(iF1i1F tuCRuRR上式表明：输出电压是对输入电压的比例上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分积分 这种电路称为这种电路称为“比例比例-积分积分” （简称（简称PI）调节器）调节器, 常常用于控制系统中用于控制系统中, 以保证自控系统的稳定性和控制精以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变度。改变 RF 和和 CF，可调整比例系数和积分时间常数可调整比例系数和积分时间常数, 以满足控制

8、系统的要求。以满足控制系统的要求。Foi1ddRutuC tuCRuddi1Fo ifi1由虚短及虚断性质可得由虚短及虚断性质可得 i1 = ifuoC1uiR2RF+ uitOuotO动画动画上式表明：输出电压是对输入电压的比例上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分微分 所以称为所以称为“” （简称（简称PD）调节器。控）调节器。控制系统中，在调节过程中起加速作用，即使系统有制系统中，在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。较快的响应速度和工作稳定性。fFoiRu CRfiii tuCRuddi11i )dd(i1Fi1FotuCRuRRu uoC1uiR2RF+

9、R1ifiRiC 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大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判断输入信号的 大小和极性。大小和极性。 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等数模转换、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技术领域，以及波形产生及变换等场合 。 uo u+ u Uo(sat)+Uo(sat)饱和区饱和区O电压传输特性电压传输特性阈值电压阈值电压(门限电平门限电

10、平)：输出跃变所对应的输入电压。：输出跃变所对应的输入电压。 uiuoOURURuouiR2+ R1+可见，在可见，在 ui =UR 处输出电压处输出电压 uo 发生跃变。发生跃变。参考电压参考电压动画动画uitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2 当当 ui 单方向变化时，单方向变化时， uo 只变化一次。只变化一次。URuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性uiuoOURui UR，uo=+ Uo (sat)ui UR，uo= Uo (sat)URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+ uiuoOUR电压传输特性电压传输特性uiuoOURURuou

11、iR2+ R1+uiuoURR2+ R1+Ot +Uo(sat) Uo(sat)uouitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2UZ UZuoRDZURuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOURtuituo+Uo(sat)Uo(sat)3 窗口比较器窗口比较器 当uIVRH时，uO1为高电平，D1导通；uO2为低电平, D2截止，uO= uO1 高电平 当uI uRL时，uO2为高电平，D2导通；uO1为低电平，D1截止，uO= uO2高电平当uRH uI uRL时，vO1为低电平，vO2为低电平，D1、D2均截止，uO为低电平为低电平。实用举例：课堂小结课堂小结1、掌握减法运算电路 结构及分析计算方法 （直接代用公式）（直接代用公式）作业：作业：P1237习题 16.2.10； 16.2.1416；16.3.35 2、熟悉积、微分运算的电路结构及计算公式3、掌握比较器电路的结构特点及分析方法不必交，只在下面自己练习: P120122习题习题16.2. 23; 16.2. 5；16.3.12P120选择题答案选择题答案16.2. 1（3），），4（3），）