多级放大器及运算放大器

11.1多级放大器11.2集成运算放大器11.4集成运算放大器非线性应用分析11.5集成运算放大器的类型及选用11.3集成运算放大器的线性应用分析第11章多级放大器及运算放大器要求：1.了解多级放大的概念，了解差动放大电路的工作原理和性能特点。2.了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。3.理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。4.理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作原理。5.理解电压比较器的工作原理和应用。11.1多级放大器及其级间耦合方式多级放大电路的框图多级放大器输入级接信号源，器输入电阻要大，以减小信号源的电流负担，放大倍数应保证不失真。中间级主要解决放大倍数的问题，也要注意不产生失真。输出级的任务是在前置级输出足够大信号的推动下，供给负载一定的功率，不仅要注意失真的问题，还要使电路的管耗小、效率高。11.1多级放大器及其级间耦合方式耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。动态:传送信号减少压降损失静态：保证各级有合适的Q点波形不失真对耦合电路的要求耦合方式11.1.1阻容耦合第一级第二级负载信号源两级之间通过耦合电容

C2与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T21.静态分析

由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T22.动态分析微变等效电路第一级第二级rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1阻容耦合放大电路的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。由于集成芯片中不能制作大容量电容，所以阻容耦合放大电路不能集成化，而只用于分立原件电路。阻容耦合的特点例2:

如图所示的两级电压放大电路，已知β1=β2=50,T1和T2均为3DG8D。(1)计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);(2)求放大电路的输入电阻和输出电阻；

(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k【解】(1)两级放大电路的静态值可分别计算。

第一级是射极输出器:RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k【解】第二级是分压式偏置电路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k【解】第二级是分压式偏置电路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010krbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)计算

r

i和r

0由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻

ri等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻

ri2。微变等效电路(2)计算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)计算

r

i和r

0(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_应用举例镍镉电池恒流充电电路原理:三极管工作于恒流状态，基极电位恒为6V；调整转换开关Ｓ使充电电流限制在50mA和100mA;性能:正常充电时间7小时左右;充电电流为恒定值；充电电流大小由电池额定容量确定。LED电池R3u2TrD~220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1C+–TLED发光二极管承受正向电压导通发光,发光强度与通过的电流大小有关。LED与R5串联后，接于R4两端，R4两端电压的大小，反映充电电流的大小，LED发光的亮、暗指示S的位置,R5是LED的限流电阻,使通过LED的电流限制在一定数值。LED电池R3u2TrD~220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1C+–T11.1.2直接耦合直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE22.零点漂移零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象。uot0产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化。直接耦合存在的两个问题：1.前后级静态工作点相互影响由于前、后级电路直接相连，各级静态工作点相互影响且逐级提高，输入信号为零时输出信号不为零。而且当调整电路的某一参数时，可能带来多级电路静态工作点的变化，这就给电路的设计和调试带来一定的困难。由于电路中没有耦合电容，直接耦合放大电路具有很好的低频特性，能够放大变化缓慢的信号，而且便于集成化。目前集成放大电路几乎均为直接耦合放大电路。直接耦合的特点直接耦合电路可以放大信号频率趋于零的小信号，如前级因受环境影响工作点有微小的变化，后级可以将这一变化的信号加以放大形成更大的输出，这种现象为零点漂移。直接耦合的特点若由于温度的升高IC1增加1%，试计算输出电压Uo变化了多少？已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500，1=2=50。温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1=2.31.01=2.323mAUC1=UZ+UBE2=4+0.6=4.6V例：uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZ已知：UZ=4V，

UBE=0.6V，

RC1=3k，RC2=500，1=2=50。温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC2=2•

IC2=500.147=7.35mAUo=8.325－7.75=0.575V

提高了7.42%

可见，当输入信号为零时，由于温度的变化，输出电压发生了变化即有零点漂移现象。例：uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZ零点漂移的危害：直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电压作为衡量零点漂移的指标。输入端等效漂移电压输出端漂移电压电压放大倍数只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。通频带f|Au

|0.707|Auo|0fH|Auo|幅频特性抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。11.1.3变压器耦合变压器耦合：级与级之间通过变压器连接起来的方式。各级电路的静态工作点相互独立，便于设计与调试；但高低频信号传递效果均不好，不可以放大变化缓慢的信号，且笨重、不能集成化。11.1.4差动放大电路差动放大电路的工作情况电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差动放大原理电路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2两个输入、两个输出两管静态工作点相同1.零点漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0静态时，ui1

=

ui2

=0当温度升高时ICVC（两管变化量相等）对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信号输入时的工作情况两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。1)

共模信号

ui1=ui2大小相等、极性相同差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+–ui1ui2++––T2+–+–+–+–+–+–共模信号需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信号输入时的工作情况两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，2)差模信号

ui1=–ui2大小相等、极性相反差模信号是有用信号uo=(VC1－VC1

)－(VC2+

VC１)=－2VC1即对差模信号有放大能力。+–+–+–+–+–+–3)比较输入

ui1、ui2大小和极性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信号差模信号放大器只放大两个输入信号的差值信号—差动放大电路。这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。1)差模电压增益（差模放大倍数）3.主要参数2)共模电压增益（共模放大倍数）3)总输出电压uo=Acuic+Aduid（CommonModeRejectionRatio)全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。差模放大倍数共模放大倍数

KCMRR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。4)共模抑制比共模抑制比

若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数Ac=0

输出电压

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若电路不完全对称，则Ac0，实际输出电压

uo

=Acuic+

Ad

uid即共模信号对输出有影响。11.1.5差动放大电路的输入输出方式四种输入输出方式11.1.6多级放大器的分析静态工作点分析对阻容耦合和变压器耦合电路，由于各级工作点之间是相互隔离的，因此可以运用单级放大器工作点的方法计算。对直接耦合电路，因其工作点相互牵制，要通过联立方程来计算静态工作点。2.动态分析(1)电压放大倍数Au。

多级放大电路总的电压放大倍数等于各级放大倍数的连乘积，即注意：计算n级中每一级的电压放大倍数时，必须考虑前后级之间的相互影响，一般是将后级输入电阻作为前级负载。11.1.6多级放大器的分析(2)输入电阻ri和输出电阻ro。一般说来，

多级放大器的输入电阻就是输入级的输入电阻；

输出电阻就是输出级的输出电阻。11.1.7典型差动放大电路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2EE+–RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。11.2集成运算放大器特点：体积小，重量轻，耗电省(低功耗)，可靠性高集成电路(IntegratedCircuits,IC)：是在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件(例如三极管、电阻)及其连接导线，制作在一块硅片上，构成特定功能的电子电路。分类：(1)按产品情况分：集成运算放大器，集成功率放大器，集成稳压器，时基电路等。(2)按单片上集成的元器件数目分：小规模SSI，中规模MSI，大规模LSI，超大规模VLSI。(3)按信号分：模拟集成电路，数字集成电路。11.2.1集成运算放大器集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo高:80dB~140dBrid高:105~1011ro低:几十~几百KCMRR高:70dB~130dB集成运放的符号：uo++Auou+u–。。

。+UCC–UEE–+UCC–UEEuou–u+11.2.2电路的简单说明输入级中间级输出级同相输入端输出端反相输入端输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放

。中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。11.2.3主要参数1.最大允许输出电压UOmax额定电压和额定负载下，不出现明显非线性失真的最大输出电压峰值。2.开环电压放大倍数Auo运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。

Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6.最大共模输入电压UICM运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。愈小愈好3.输入失调电压UIO4.输入失调电流IIO5.输入偏置电流IIB11.2.3主要参数7.最大差模输入电压Uidm运放两个输入端之间能承受的最大差值电压。8.共模抑制比KCMRR

9.差模输入电阻rid、输出电阻ro10.转换速率SR11.2.4理想运算放大器的线性分析特点1.理想运算放大器Auo

，rid，ro0，KCMRR2.电压传输特性uo=f(ui)线性区：uo

=Auo（u+–u–）非线性区：u+>u–

时，uo=+UoM

u+<u–

时，uo=–UoM

+UoM

u+–u–

uo-UoM线性区理想特性实际特性uo++u+u–+UCC–UEE–饱和区3.理想运放工作在线性区的特点∵uo

=Auo(u+–

u–

)∴①差模输入电压约等于0即u+=u–

称“虚短”②输入电流约等于0

即i+=i–0称“虚断”

电压传输特性

Auo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。++∞uou–u+i+i––

u+–u–

uo线性区-UoM+UoM4.理想运放工作在非线性区的特点①输出只有两种可能+UoM或–UoM②i+=i–0，仍存在“虚断”现象电压传输特性

u+–u–

uo-UoM+UoM饱和区当u+>u–

时，uo=+UoM

u+<u–

时，uo=–UoM

不存在“虚短”现象

一般集成运算放大器都具有两个输入端，一个输出端。两个输入端中：当同相输入端u+的输入信号上升，输出信号上升；当反相输入端u-的输入信号上升，输出信号下降。uo++u+u–+UCC–UEE–11.3集成运算放大器

的线性应用分析当集成运放通过外接电路引入负反馈，使其闭环工作于线性区时，称为集成运算放大器的线性应用。11.3.1比例运算1.反相比例运算（1）电路组成

以后如不加说明，输入、输出的另一端均为地()。（2）电压放大倍数∵虚短

∴

u–=u+=0，称反相输入端“虚地”—反相输入的重要特点∵虚断，i+=i–=0，

ifi1i–i+uoRFuiR2R1++––++–∴i1if

∵要求静态时u+、u-对地电阻相同，∴平衡电阻R2=R1//RF⑤当R1＝RF时，Auf

＝－1，输出电压和输入电压大小相等、相位相反，因此又称为“反相器”。

结论：①Auf为负值，即uo与ui极性相反。∵ui加在反相输入端。②Auf

只与外部电阻R1、RF

有关，与运放本身参数无关。③|Auf

|可大于1，也可等于1或小于1。④∵

u-=u+=0，∴反相输入端“虚地”。例：电路如下图所示，已知R1=10k，RF=50k。求：1.Auf、R2；2.若R1不变，要求Auf为–10，则RF

、R2应为多少？解：1.Auf=–RF

R1

=–5010=–5R2=

R1

RF

=1050(10+50)=8.3k2.∵

Auf

=–RFR1

，R1

=–RF

10=–10

∴RF=Auf

R1=1010=100k

R2=10100(10+100)=9.1kuoRFuiR2R1++––++–2.同相比例运算∵虚断，∴

u+=ui

（1）电路组成（2）电压放大倍数uoRFuiR2R1++––++–∵虚短，∴

u–=ui，反相输入端不“虚地”

∵要求静态时u+、u-对地电阻相同，∴平衡电阻R2=R1//RFu+u–结论：①Auf为正值，即uo与ui极性相同。∵ui

加在同相输入端。②Auf只与外部电阻R1、RF有关，与运放本身参数无关。③Auf≥1，不能小于1。④u-=u+

≠0，反相输入端不存在“虚地”现象。当R1=或RF

=0时，uo=ui，Auf=1，称电压跟随器。uoRFuiR2R1++––++–由运放构成的电压跟随器输入电阻高、输出电阻低，其跟随性能比射极输出器更好。uoui++––++–左图是一电压跟随器，电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端，当负载RL变化时，其两端电压uo不会随之变化。uo+–++–15kRL15k+15V7.5k例：负载电流的大小与负载无关。例2：负载浮地的电压——电流的转换电路1.能测量较小的电压；2.输入电阻高，对被测电路影响小。流过电流表的电流IGUxR2R1+–++–RLuiR2R1+–++–iLi111.3.2加法运算电路1.反相加法运算电路∵虚短u-=u+=0

平衡电阻：

R2=Ri1

//Ri2

//RFii2ii1ifui2uoRFui1Ri2Ri1++–R2+–∵虚断，i–=0

∴

ii1+ii1=if

)(2i2iF1i1iFouRRuRRu+-=2.同相加法运算电路方法1:根据叠加原理：

ui1单独作用(ui2＝0)时，同理，ui2单独作用时ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–方法2：平衡电阻：

Ri1//Ri2

=R1

//RFu+ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–思考u+=?也可写出u-和u+的表达式，利用u-=u+的性质求解。1.输入电阻低；2.共模电压低；3.当改变某一路输入电阻时，对其它路无影响；同相加法运算电路的特点：1.输入电阻高；2.共模电压高；3.当改变某一路输入电阻时，对其它路有影响；反相加法运算电路的特点：ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R2+–)(2i2iF1i1iFouRRuRRu+-=11.3.3减法运算电路由虚断可得：由虚短可得：分析方法1：ui2uoRFui1R3R2++–R1+–++––如果取R1

=R2

，R3

=RF

如R1

=R2

=R3

=RF

R2//R3

=R1

//RF输出与两个输入信号的差值成正比。常用做测量放大电路分析方法2：利用叠加原理减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相比例运算电路的叠加。u+ui2uoRFui1R3R2++–R1+–++––11.3.4积分运算电路由虚短及虚断性质可得i1=ifif=?ifi1uoCFuiR2R1++––++–uc+–当电容CF的初始电压为uc(t0)时，则有若输入信号电压为恒定直流量，即ui=Ui时，则uitO积分饱和线性积分时间线性积分时间-UOMuotO+UOMui=Ui>0

ui=Ui<0

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uo是时间t的一次函数，从而提高了它的线性度。输出电压随时间线性变化tCRUF1i-=

将比例运算和积分运算结合在一起，就组成比例—积分运算电路。uoCFuiR2R1++––++–RFifi1电路的输出电压上式表明：输出电压是对输入电压的比例—积分这种运算器又称PI调节器,常用于控制系统中,以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变RF和CF，可调整比例系数和积分时间常数,以满足控制系统的要求。11.3.5微分运算电路uot0t0uiifi1由虚短及虚断性质可得i1=ifuoC1uiR2RF++––++–比例—微分运算电路上式表明：输出电压是对输入电压的比例—微分控制系统中，PD调节器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。—PD调节器uoC1uiR2RF++––++–R1ifiRiC11.3.6有源滤波器滤波器是一种选频电路。它能选出有用的信号，而抑制无用的信号，使一定频率范围内的信号能顺利通过，衰减很小，而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减很大。无源滤波器：由电阻、电容和电感组成的滤波器。有源滤波器：含有运算放大器的滤波器。缺点：低频时体积大，很难做到小型化。优点：体积小、效率高、频率特性好。

按频率范围的不同，滤波器可分低通、高通、带通和带阻等。1.有源低通滤波器uiuoRFuCCR++–R1+–++––设输入为正弦波信号,则有故：若频率为变量，则电路的传递函数其模为幅频特性0|Auf0||T(j)|o当

>0时，|T(j)|衰减很快显然，电路能使低于0的信号顺利通过，衰减很小，而使高于0的信号不易通过，衰减很大，称一阶有源低通滤波器。为了改善滤波效果，使>

0时信号衰减得更快些，常将两节RC滤波环节串接起来，组成二阶有源低通滤波器。uoRFCR++–R1+–ui+–RC一阶二阶幅频特性0|Auf0||T(j)|o2.有源高通滤波器uiuoRFCR++–R1+–+–设输入为正弦波信号，则有故：可见，电路使频率大于0的信号通过，而小于0的信号被阻止，称为有源高通滤波器。若频率为变量，则电路的传递函数其模为幅频特性0|Auf0||T(j)|o11.4集成运算放大器

的非线性应用分析当集成运放处于开环或引入正反馈使其工作于非线性区时，称为集成运算放大器的非线性应用。模拟开关模拟输入信号1.电路11.4.1采样保持电路Suc+–ui+–uo+–++–

采样保持电路，多用于模一数转换电路（A/D）之前。由于A/D转换需要一定的时间，所以在进行A/D转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把采样值保存一段时间，以满足A/D转换电路的需要。用于数字电路、计算机控制及程序控制等装置中。采样存储电容控制信号电压跟随器2.工作原理11.4.1采样保持电路Suc+–ui+–uo+–++–1.电路采样阶段：

uG为高电平，S闭合(场效应管导通)，

ui对存储电容C充电，uo=uc

=ui。保持阶段：

uG为0，S断开(场效应管截止)，输出保持该阶段开始瞬间的值不变。采样脉冲uitouGto采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。11.4.2电压比较器功能：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大小和极性。用途：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。

运放工作在开环状态或引入正反馈。理想运放工作在非线性区的特点：①输出只有两种可能+Uo

(sat)

或–Uo(sat)

当u+>u－

时，uo=+Uo

(sat)

u+<u－

时，uo=–

Uo(sat)

不存在“虚短”现象

②i+=i－0仍存在“虚断”现象电压传输特性

u+–u–

uo-Uo(sat)+Uo(sat)饱和区电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)运放处于开环状态1.基本电压比较器阈值电压：输出跃变所对应的输入电压。uiuooURURuouiR2++–R1+–++––当u+>u–

时，uo=+Uo

(sat)

u+<u–

时，uo=–Uo

(sat)

即ui<UR时，uo=+Uo

(sat)

ui

>UR

时，uo=–

Uo

(sat)UR：参考电压（阈值电压或门限电压）翻转条件。可见，在ui=UR处输出电压uo发生跃变。uitoURouot+Uo

(sat)–Uo

(sat)t1t2单限电压比较器：

当ui

单方向变化时，uo

只变化一次。URuouiR2++–R1+–++––电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuooURui>UR，uo=+Uo

(sat)ui

<UR，uo=–Uo

(sat)URuouiR2++–R1+–++––uiuoURR2++–R1+–++––

–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuooUR输入信号接在反相端输入信号接在同相端电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuooURURuouiR2++–R1+–++––uiuoURR2++–R1+–++––ouot+Uo(sat)–Uo(sat)uitoURt1t2ot+Uo(sat)–Uo(sat)uo输入信号接在反相端输入信号接在同相端输出带限幅的电压比较器设稳压管的稳定电压为UZ，忽略稳压管的正向导通压降则ui

<

UR，uo

=UZ

ui>UR，uo=–UZUZ–UZuo'RDZURuouiR2++–R1+–++––电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuooURui<UR时，uo'

=+Uo

(sat)

ui

>UR

时，uo'

=–

Uo

(sat)

过零电压比较器tuituo+Uo(sat)-Uo(sat)利用电压比较器将正弦波变为方波URuouiR2++–R1+–++––电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuooUR=02.滞回比较器上门限电压下门限电压

电路中引入正反馈1.提高了比较器的响应速度2.输出电压的跃变不是发生在同一门限电压上RF当uo=+Uo(sat)，则当uo

=–Uo(sat)，则门限电压受输出电压的控制R2uoui++–R1+–+–－－上门限电压U'+：ui逐渐增加时的门限电压下门限电压U"+：ui

逐渐减小时的门限电压uiuo0-Uo(sat)+Uo(sat)电压传输特性uit0uo0t+Uo(sat)-Uo(sat)两次跳变之间具有迟滞特性—滞回比较器RFR2uoui++–R1+–+–根据叠加原理，有改变参考电压UR，可使传输特性沿横轴移动。可见：传输特性不再对称于纵轴，+UR–RFR2uoui++–R1+–+–uiuo0-Uo(sat)+Uo(sat)电压传输特性当参考电压UR不等于零时定义：回差电压与过零比较器相比具有以下优点：1.改善了输出波形在跃变时的陡度。2.回差提高了电路的抗干扰能力，U越大，抗干扰能力越强。结论：1.调节RF

或R2可以改变回差电压的大小。2.改变UR可以改变上、下门限电压，但不影回差电压U。电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报警和波形发生等电路中得到广泛应用。解：对图（1）

上门限电压

下门限电压例：Uo(sat)

=±6V，UR

=5V，RF

=20k，

R2=10k，求上、下门限电压。（1）RFR2uoui++–R1+–+–+UR–RFR2uoui++–R1+–+–（2）解：对图（2）

例：Uo(sat)

=±6V，UR

=5V，RF

=20k，

R2=10k，求上、下门限电压。（1）RFR2uoui++–R1+–+–+UR–RFR2uoui++–R1+–+–（2）（1）RFR2uoui++–R1+–+–+UR–RFR2uoui++–R1+–+–（2）uiuo0-6-226图(1)的电压传输特性图(2)的电压传输特性uoui0-661.335.3311.5运放在波形产生方面的应用波形发生器的作用：产生一定频率、幅值的波形（如正弦波、方波、三角波、锯齿波等）。特点：不用外接输入信号，即有输出信号。11.5.1矩形波发生器1.电路结构

由滞回比较器、RC充放电电路组成，电容电压uc

即是比较器的输入电压，2.工作原理设电源接通时，uo

=+Uo(sat)

，uc(0)=0。电阻R2两端的电压UR即是比较器的参考电压。uo

通过RF对电容C充电，uc按指数规律增长。RFCuc+–R1R2uo++–+–充电UR+–当uo

=+Uo(sat)时，电容充电，