集成运算放大器及其应用电路振荡器简介演示文稿

集成运算放大器及其应用电路振荡器简介演示文稿第一页，共一百零四页。优选集成运算放大器及其应用电路振荡器简介第二页，共一百零四页。

集成电路分类(1)模拟集成电路处理模拟信号的电路。如集成功率放大器、集成运算放大器等。(2)数字集成电路处理数字信号的电路。如集成门电路、编码器、译码器、触发器等。集成电路芯片第三页，共一百零四页。

集成运放是具有很高开环电压放大倍数的多级直接耦合放大器，由输入级、中间级和输出级三个基本部分组成。7.1.1集成运算放大器的基本概念7.1集成运算放大器概述第四页，共一百零四页。特点：①输入级采用差分放大电路，KCMR

和ri

很高。②中间级采用多级共射电路，起电压放大作用。③输出级采用互补对称功率放大电路或共集放大电路，ro

很小，带负载能力很强。④直接耦合的多级放大电路，电压放大倍数很高。⑤体积小、重量轻、功耗低、可靠性高。输入级

中间级

输出级

输入端输出端集成运算放大器的组成

运算放大器的组成第五页，共一百零四页。集成运放741的电路原理图+VCCuO+–-VEET12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T17T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C⑦⑥④⑤①②③第六页，共一百零四页。净输入电压－uD＋－

＋＋u－u＋uO

Ao同相输入端反相输入端

输出端集成运算放大器的另一种符号

集成运算放大器的电路符号第七页，共一百零四页。12345678μA741空脚调零端输出调零端反相输入同相输入+UCC-UEE外形

集成运算放大器的外形及管脚排列第八页，共一百零四页。

集成运算放大器的外部接线图+UCC－UEE87100dB231546u－u+uO12345678μA741空脚调零端输出调零端反相输入同相输入+UCC-UEE－uD＋－

＋＋u－u＋uO

Ao第九页，共一百零四页。7.1.2集成运算放大器的主要技术指标1.

开环差模电压放大倍数

Auo2.开环差模输入电阻rid4.共模抑制比KCMRR5.输入失调电压Uio

、输入失调电流Iio

6.输入偏置电流IB1

、IB23.开环输出电阻ro7.通频带宽度BW第十页，共一百零四页。一、理想集成运算放大器开环电压放大倍数：Ao→∞

开环输入电阻：ri→∞

开环输出电阻：ro→0

共模抑制比：KCMR→∞u－

u＋uO

－

uD＋－

＋∞＋理想运放的符号7.1.3理想运算放大器及其分析特点第十一页，共一百零四页。uo=f(uD)+UOM

uD=u+–u–

uo–UOMuo++u+u–+UCC–UEE–OuDuD

=

u+–

u–

集成运放的输出电压uo与输入电压uD

之间的关系称为集成运放的电压传输特性。二、电压传输特性第十二页，共一百零四页。+UOM

uD=u+–u–

uo–UOM线性区O饱和区在线性区：uo

=Au×uD在饱和区：uD>0

时，uo=+UOM

≈+UCC

uD<0

时，uo=–UOM

≈–UEE

讨论正饱和区负饱和区非线性区第十三页，共一百零四页。

集成运放工作在线性区时称为线性应用，工作在非线性区时称为非线性应用。而开环电压放大倍数Auo越大，运放的线性区范围越窄，因此，在线性应用时必须引入负反馈降低电压放大倍数，使得线性区范围变宽，才能使其稳定地工作于线性区。在线性区：uo

=Au×uD第十四页，共一百零四页。（一）理想运放工作在线性区的特点因为uo

=Auoud

=Auo(u+–

u–

)(1)由于理想运放的开环电压放大倍数Auo→∞，所以u+–

u–

约等于0

即u+

u–

，称之为“虚短路”(2)由于理想运放的输入电阻ri→∞，所以输入电流约等于0，即i+=i–0，称之为“虚断路”

++∞uou–u+i+i––三、理想运放的分析要点(3)因为理想运放的输出电阻ro→0，所以uOL≈uOC，即输出电压不受负载大小的影响。第十五页，共一百零四页。

当运放处于开环状态或引入了正反馈之后，运放的线性区变得很陡，此时运放工作在饱和区（非线性区）。uo++u+u–+UCC–UEE–uD+UOM

uD=u+–u–

uo–UOM饱和区O饱和区（二）理想运放工作在饱和区的特点

由电压传输特性可见，当uD稍有变化时，运放即进入饱和区，输出电压即为正、负饱和值。第十六页，共一百零四页。(1)uD>0时，即u+>

u–时，

uo=+UOM

≈+UCC

，输出为正的饱和值；(2)uD

<0

时，即u+<

u–时，

uo=-UOM

≈

-UEE

，输出为负的饱和值；(3)uD=0时，即u+=u–时，输出电压产生跳变。uo++u+u–+UCC–UEE–uD+UOM

uD=u+–u–

uo–UOM饱和区O饱和区运放工作在饱和区的特点：(4)i+=i–0,仍存在“虚断”现象第十七页，共一百零四页。7.1.4运算放大器应用电路中的反馈

与晶体管放大电路相同，集成运放应用电路中也存在着各种不同形式的反馈，其分类、判别及对电路性能的影响与第6章所述相关内容基本相同。第十八页，共一百零四页。一、正反馈和负反馈的判别正、负反馈的判别方法：“瞬时极性法”

运放输出信号与输入信号间的极性关系反相输入同相输入－

＋＋XO

AoXi(+)(-)－

＋＋XO

AoXi(+)(+)第十九页，共一百零四页。例：判断下图所示电路引入的是正反馈还是负反馈？

若反馈信号引回到输入信号的同一端，两者瞬时极性相反时为负反馈，两者瞬时极性相同时为正反馈。结论：uIuORLRFR1－

＋＋

Ao(+)(+)(-)(-)(-)净输入量减小uORFiF

－

＋∞＋R1R2uIiI

iD

RL＋＋＋反馈通路净输入量增大正反馈负反馈＋反馈通路第二十页，共一百零四页。

若反馈信号引回到输入信号的不同端，两者瞬时极性相反时为正反馈，两者瞬时极性相同时为负反馈。uIuO-+RLRFR1

Ao+反馈通路(+)(+)(-)(-)净输入量增大结论：正反馈－

＋Ao

＋RFRL

R

R1R2＋

uO

－uI反馈通路＋＋＋＋＋净输入量减小负反馈例：判断下图所示电路引入的是正反馈还是负反馈？第二十一页，共一百零四页。小结：正反馈负反馈－

＋＋XO

AoXi(+)(-)Xf·－

＋＋XO

AoXi(+)Xf·(+)反馈信号引回到输入信号的同一端，两者瞬时极性相反时为负反馈，两者瞬时极性相同时为正反馈。第二十二页，共一百零四页。小结：负反馈正反馈－

＋＋XO

AoXi(+)Xf·(+)(-)－

＋＋XO

AoXi(+)Xf·反馈信号引回到输入信号的不同端，两者瞬时极性相反时为正反馈，两者瞬时极性相同时为负反馈。第二十三页，共一百零四页。二、直流反馈和交流反馈的判别

判别方法分别画出电路的直流通路和交流通路，观察反馈通路是否存在，从而进行判别。第二十四页，共一百零四页。(+)(+)(+)直流负反馈

Ao直流通路-+uIuOC2C1R1R2+R3交流通路

AouIuOC2C1R1R2+-+R3(+)(+)(+)(+)交流负反馈(+)交流正反馈交、直流负反馈例：

Ao-+uIuOC2C1R1R2+R3(+)第二十五页，共一百零四页。三、电压反馈和电流反馈的判别

判别方法：令负载RL=0（即将输出端短路），则输出电压uO=0，若反馈量等于零（即反馈不存在）则为电压反馈，反之则为电流反馈。第二十六页，共一百零四页。反馈量uF取自输出电压uo，反馈量与输出电压成比例=0uORF＋－∞＋R1R2uIRL－

uF＋电压反馈第二十七页，共一百零四页。反馈量uF取自输出电流io，反馈量与输出电流成比例≠0－

＋Ao

＋RFRL

R

R1R2＋

uO

－uI－

uF＋电流反馈iO

=0第二十八页，共一百零四页。判别方法

若反馈引回到输入信号的同一端，反馈量与输入量在输入端形成一个并联节点，反馈量与输入量在输入端以电流的形式相比较、相加减，则为并联反馈。

若反馈引回到输入信号的不同端，反馈量与输入量在输入端形成一个串联回路，反馈量与输入量在输入端以电压的形式相比较、相加减，则为串联反馈。四、串联反馈和并联反馈的判别第二十九页，共一百零四页。

反馈信号引回到输入信号的不同输入端，反馈量与输入量在输入端以电压的形式相比较。－

＋Ao

＋RFRL

R

R1R2＋

uO

－uI－

uF＋

－

uD

＋串联反馈即：第三十页，共一百零四页。

反馈信号引回到输入信号的同一输入端，反馈量与输入量在输入端以电流的形式相比较。uORFiF

＋－∞＋R1R2uIiI

iD

RL并联反馈即：第三十一页，共一百零四页。五、本级反馈和级间反馈的判别uOR5R4R3-+uIR1R6

AoR2+++-

Ao

若将本级放大电路的输出量反馈到本级的输入端，就称为本级反馈；若将后级放大电路的输出量反馈到前级放大电路的输入端，则称为级间反馈。反馈通路本级反馈通路级间反馈通路第三十二页，共一百零四页。uiRRF1RF2RF3A1A2A3uORF1电压并联负反馈(级间)RF2电压串联负反馈(级间)RF3电压并联负反馈(本级)???

例1.试判断如图所示电路中RF1、RF2、RF3引入的反馈类型。第三十三页，共一百零四页。uiuoA1A2ufuoRF1R1R2RFR4R3R5R6RF2利用瞬时极性法判断反馈的正负反馈类型：串联电压负反馈电流RLuf

与uo成正比io负反馈

例2.试判断如图所示电路中电阻RF引入的反馈类型。第三十四页，共一百零四页。1.信号的运算：比例；加、减；乘、除； 对数、指数等运算电路2.信号的处理：有源滤波器、精密整流、电压比较器和采样－保持电路3.信号的发生：正弦波、方波、三角波产生等电路集成运放的主要应用7.2集成运放的信号运算应用第三十五页，共一百零四页。

集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行运算，如：比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算。

运算放大器工作在线性区时，通常要引入深度负反馈。所以，它的输出电压和输入电压的关系基本取决于反馈电路和输入电路的结构和参数，而与运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构形式，就可以实现不同的运算。第三十六页，共一百零四页。由虚断路由虚短路RF引入深度负反馈uiuoi1ifi-RFR1R2i+可得：则有：故有：虚地7.2.1比例运算电路一、反相比例运算电路第三十七页，共一百零四页。uiuoi1ifidRFR1R2当RF=R1时，Auf=-1，uo=-ui，称为反相器。平衡电阻R2=R1//RF第三十八页，共一百零四页。⑤因反馈类型为电压并联负反馈，故输入电阻和输出电阻都比较小，ri≈

R1，

ro≈0

。

结论：①因为ui加在反相输入端，

Auf为负值，即uo与ui

极性相反。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因u–=u+=0，所以反相输入端“虚地”。第三十九页，共一百零四页。由虚断路i+

=i-

0又由虚短路故有：RFRR12uiuouf平衡电阻R2=R1//RF二、同相比例运算电路第四十页，共一百零四页。RFRR12uiuouf平衡电阻R2=R1//RF则闭环放大倍数为第四十一页，共一百零四页。

当R1=(开路)或RF

=0(短路)时：uo=ui，

Auf=1，称为电压跟随器。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++––++–第四十二页，共一百零四页。⑤因反馈类型为电压串联负反馈，故输入电阻高、输出电阻低，ri→∞，ro≈0。

结论：①因为ui加在同相输入端，

Auf为正值，即

uo与ui

极性相同，两者同相位。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+

=

ui

≠0，反相输入端不存在“虚地”现象。第四十三页，共一百零四页。例：试写出如图电路uo与ui的运算关系式。RFRR12uiuoR3第四十四页，共一百零四页。

分析题：电路如图所示，已知UI=1V，试求如下三种情况下的输出电压UO：（6分）（1）开关S1和S2同时闭合时；（2）开关S1闭合，S2打开时；（3）开关S1和S2同时打开时。第四十五页，共一百零四页。7.2.2加法(求和)和减法运算电路一、反相加法运算电路因虚短,u–=u+=0

平衡电阻：

R2=Ri1

//Ri2

//RFi1i2ifui1uoRFui2Ri1Ri2++–R2+–因虚断，i–=0

所以i1+i2=if

第四十六页，共一百零四页。①当R11=R12=R1

时：②当R11=R12=RF

时：uO=－(uI1+uI2)，

③平衡电阻：R2

=R11∥R12∥RF。

说明u－u＋uORFiF－

＋∞＋R12R2uI1iI1iI2uI2R11ＲFＲ12ＲFＲ11+uI2)uO=－(uI1ＲFＲ1uO=－(uI1+uI2)加法运算电路第四十七页，共一百零四页。1.输入电阻低，输出电阻低；2.当改变某一路输入电阻时，对其它路无影响。反相加法运算电路的特点：ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R2+–ＲFＲi2ＲFＲi1+uI2)uO=－(uI1第四十八页，共一百零四页。

设计题（10分）:试用集成运放实现如下运算，求出各电阻阻值并画出电路。（设反馈电阻RF=100kΩ）ui1uo1RFui2Ri1Ri2++–R21+–uoRR++–R22Ri1=20kΩRi2=50kΩ平衡电阻R21=Ri1//Ri2//RF=12.5kΩR=20kΩ，R22=R//R=10kΩ第四十九页，共一百零四页。三、减法运算电路

当uI1单独作用时,uO1=－ＲFＲ1uI1当uI2单独作用时,RFR1uO2=(1＋)u＋R3R2＋R3u＋=uI2=(1＋RFR1)R3R2＋R3uI2u－u＋uORF－

＋∞＋R1R2uI2uI1R3u－u＋uORF－

＋∞＋R1R2uI1R3u－u＋uORF－

＋∞＋R1R2uI2R3减法运算电路

应用叠加定理分析第五十页，共一百零四页。ＲFＲ1R3R2＋R3RFR1=(1＋)uI2－

uI1

uO=uO1＋uO2ＲFＲ1uO=(uI2－uI1)Ｒ3Ｒ2ＲFＲ1当=时,①②又当R1=RF时,uO=uI2

–uI1③平衡电阻R2∥R3=R1∥RF。

说明u－u＋uORF－

＋∞＋R1R2uI2uI1R3R3/R21＋R3/R2减法运算电路

=k2uI2-k1uI1根据叠加定理:uO=uO1＋uO2第五十一页，共一百零四页。[例2]如图为两级运放组成的电路，已知RF1

=R11=R12=30k

，RF2

=R2=R3=R4=R5=10k

。（1）说明运放A1和A2分别实现何种运算？（2）试写出输出电压uO与输入电压uI1、uI2之间的运算关系式。（3）若uI1=0.1V，uI2

=0.2V，uI3

=0.3V，求uO。∞－＋＋△uI1uI2∞－＋＋△uI3

+uO

－R11R12RF1R2R4R3R5RF2A2A1第五十二页，共一百零四页。第一级为反相加法运算电路，[解]∞－＋＋△uI1uI2∞－＋＋△uI3

+uO

－R11R12RF1R2R4R3R5RF2已知RF1

=R11=R12=30k

，RF2

=R2=R3=R4=R5=10k（1）由电路可见：第二级为减法运算电路。uO1第五十三页，共一百零四页。ＲF1Ｒ12

ＲF1

Ｒ11uO1=－(uI1＋uI2)因第一级为反相加法运算电路：（2）uO1∞－＋＋△uI1uI2∞－＋＋△uI3

+uO

－R11R12RF1R2R4R3R5RF2已知RF1

=R11=R12=30k

，RF2

=R2=R3=R4=R5=10k=－(uI1＋uI2)第五十四页，共一百零四页。第二级为减法运算电路：uO1∞－＋＋△uI1uI2∞－＋＋△uI3

+uO

－R11R12RF1R2R4R3R5RF2RF2R3(1＋)u2+ＲF2Ｒ3－

uO1

uO=＋R5R4+R5RF2R3(1＋)uI3ＲF2Ｒ3－

uO1

=＋=－(uI1＋uI2)uO1R5R4+R5RF2R3(1＋)uI3ＲF2Ｒ3（uI1＋

uI2）=＋第五十五页，共一百零四页。uO1已知RF1

=R11=R12=30k

，RF2

=R2=R3=R4=R5=10k∞－＋＋△uI1uI2∞－＋＋△uI3

+uO

－R11R12RF1R2R4R3R5RF2uO

=uI1＋uI2＋

uI3R5R4+R5RF2R3(1＋)uI3ＲF2Ｒ3（uI1＋

uI2）=＋第五十六页，共一百零四页。=0.6V

uO1∞－＋＋△uI1uI2∞－＋＋△uI3

+uO

－R11R12RF1R2R4R3R5RF2uO

=uI1＋uI2＋

uI3(3)若uI1=0.1V，uI2

=0.2V，uI3

=0.3V，求uO。第五十七页，共一百零四页。

11ui121132212A2A1uoF1uRRRRRRRi2F2

例：电路如下图所示，试求输出电压uO与输入电压uI1、uI2之间的运算关系式。说明其实现何种运算?uO1第五十八页，共一百零四页。一、积分运算电路

u－=u＋=

0，

iI=iC1R1CuO=-

uIdt∫＋

uC－u－u＋uOR1－

＋∞＋R2uIiCCiIduCdt

CuIR1=uC=u-

-uO

=-

uO平衡电阻R2=R1。

积分运算电路虚地

uIR1=duOdt-C

i＋=i－=

0即：7.2.3积分和微分运算电路第五十九页，共一百零四页。若输入信号电压为恒定直流量，即ui=Ui

时，则：uitO积分饱和

uotO

ui=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Ui–Ui+Uo(sat)–Uo(sat)第六十页，共一百零四页。-++RR2Cuouiuo0uitUom-Uom若输入为方波则输出波形为三角波第六十一页，共一百零四页。二、微分运算电路u－u＋uORF－

＋∞＋R2uIiFC＋uC－iC

u－=u+=

0iF=iC

duCuO=－RFCdtduIuO=－RFCdtduC=CdtuORF

－平衡电阻R2=RF。

微分运算电路虚地uC=uI-u-

=uI即：第六十二页，共一百零四页。uouI若输入为方波则输出波形为尖脉冲u－u＋uORF－

＋∞＋R2uIiFC＋uC－iCduIuO=－RFCdt第六十三页，共一百零四页。各种基本运算电路小结uo

=

uiRFR1uiuoRFR1R21.反相比例运算电路第六十四页，共一百零四页。uo

=

1+

uiRFR12.同相比例运算电路RFRR12uiuo第六十五页，共一百零四页。3.反相加法运算电路ui1uoRFui2Ri1Ri2++–R2第六十六页，共一百零四页。uoRFR1R2R3ui1i2uuo=1+ui2RFR1R2+R3R3-

ui1RFR14.

减法运算电路第六十七页，共一百零四页。5.反相积分运算电路=

–

——–uoR1C１uidt∫１uiCuoＲＲ2第六十八页，共一百零四页。6.

反相微分运算电路

duidtuo=

–

RF

C

–—uuOiCＲＲF第六十九页，共一百零四页。

分析题(8分)：电路如下图所示，试分析运放A1～A4

分别实现何种运算？写出输出电压uO与输入电压uI1、uI2间的运算关系式。第七十页，共一百零四页。7.3.2电压比较器

电压比较器的基本功能是对两个输入电压的大小进行比较，以电压输出的形式显示它们的比较结果，当输入电压满足某一条件时输出电压发生跃变。

电压比较器主要用于对输入信号进行鉴幅和比较，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路，在波形变换、测量和控制等方面有着相当广泛的应用，也常用于模拟电路和数字电路的接口电路。

电压比较器中的集成运算放大器处于开环或正反馈工作状态，工作在电压传输特性的饱和区，属于集成运算放大器的非线性应用。7.2集成运放的信号处理应用第七十一页，共一百零四页。(1)u+>

u–

时，

uo=+UOM

，输出为正的饱和值；(2)u+<

u–

时，

uo=-UOM

，输出为负的饱和值；

当运放工作在非线性区时，其处于开环状态或引入正反馈。(3)u+=u–

时，ui=0，输出电压产生跃变。uo++u+u–+UCC–UEE–ui+UOM

ui=u+–u–

uo–UOM饱和区O饱和区(4)i+=i–0,仍存在“虚断”现象

理想运放工作在饱和区的特点回顾第七十二页，共一百零四页。

电压比较器的分析方法及分类1.

输出电压跃变的条件u–u

=+由此可求出电压比较器的门限电压UT2.

电压传输特性u–u

>+uo>0；时，u–u

<+uo<0。时，输出端不接限幅电路时，

uo

=

UOM输出端接限幅电路(DZ)时，

uo

=

UZ第七十三页，共一百零四页。3.

电压传输特性的三要素①输出电压的高、低电平值UOH、UOL；②门限(槛)电压UT

（输出电压发生跳变时所对应的输入电压）

；③输出电压在输入电压经过UT时的跳变方向。uoui0UOHUOLUT上行第七十四页，共一百零四页。4、电压比较器的种类①

单限电压比较器uoui0UOHUOLUT

输出电压在输入电压单方向变化时仅跳变一次，只有一个门限电压。第七十五页，共一百零四页。UZ-UZUT2UT10uiuo②

滞回电压比较器

输出电压在输入电压单方向变化时仅跳变一次，但输入电压变化方向时门限电压不同。第七十六页，共一百零四页。③

窗口电压比较器

有两个门限电压，但输出电压在输入电压单方向变化时可跳变两次。第七十七页，共一百零四页。电压传输特性由“虚断路”的概念一、单限电压比较器uiuoURR2++–R1+–++––当u+>u–

时，uo=+UOM

即ui>UR时，uo=+UOM可见，在ui=UR处输出电压uo发生跳变。参考电压

u+=ui，u–

=UR即

ui

<UR

时，uo=–

UOM当

u+<u–

时，uo=–UOM

–UOM

+UOMuiuoOUR单限电压比较器：当ui

单方向变化时，uo

只跳变一次。1.输入信号接在同相输入端第七十八页，共一百零四页。ui<UR时，u+>u

-，uo=+UOMui

>

UR时，u+<

u

-

，uo=–UOMURuouiR2++–R1+–++––2.输入信号接在反相输入端电压传输特性–UOM+UOMuiuoOUR

u+=UR，u–

=ui第七十九页，共一百零四页。uiuoURR2++–R1+–++––Ot+UOM–UOMuouitO2Vt1t2

将三角波变换为矩形波

–UOM

+UOMuiuoO2Vt3t4

分析题(5分)：电压比较器电路及输入电压ui波形如图所示，已知输入电压幅值为±4V，门限电压UR=2V，

试画出输出电压uo对应的波形。

解：＋4V-4V第八十页，共一百零四页。3.输出带限幅的单限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–UOM+UOMuiuoOURui<UR时，uo'

=+UOM

ui

>UR

时，uo'

=–

UOM

第八十一页，共一百零四页。4.单限过零电压比较器(UR=0)-UOMUOM

同相输入过零比较器uiuo0R1R2uouiUOM-UOM

反相输入过零比较器uiuo0R1R2uoui第八十二页，共一百零四页。单限过零电压比较器的应用利用过零比较器将正弦波变换为方波URuouiR2++–R1+–++––电压传输特性–UOM+UOMuiuoOUR=0tuiOtuo+UOM–UOMO第八十三页，共一百零四页。[例]如图所示是利用运放比较器组成的过温保护电路，R3是负温度系数的热敏电阻，温度升高时，阻值变小，KA是继电器，要求该电路在温度超过上限值时，继电器动作，自动切断加热电源。试分析该电路的工作原理。[解]

从图中可得：在温度正常时，uI＜UR，uO=－UOM晶体管T截止，uOR1

－

＋∞＋R2uI＋UCCR4R3UR

T

KA

R4R3＋R4uI=UCC(1)u+

=R2R1＋R2UR=UCC(2)u-

=iC=0→KA线圈不通电,→KA不会动作。第八十四页，共一百零四页。根据公式(1)可知uI增加，uO=＋UOM晶体管T饱和导通，→

KA线圈通电→KA产生动作，继电器吸合→切除加热电源→实现过温保护。uOR1

－

＋∞＋R2uI＋UCCR4R3UR

T

KA

当温度上升时，R3的阻值下降；R4R3＋R4uI=UCC(1)

uI

≥

UR，当温度超过上限值时，iC第八十五页，共一百零四页。二、滞回电压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=+UOM，则有：当uo

=–UOM，则有：门限电压受输出电压的控制R2uoui++–R1+–+–－－，分析第八十六页，共一百零四页。uo=+UOM

uo

=–UOM可见：uiuoO

–UOM+UOM电压传输特性第八十七页，共一百零四页。上门限电压UT1

：ui逐渐增加时的门限电压下门限电压UT2：ui

逐渐减小时的门限电压uiuoO

–UOM+UOM电压传输特性两次跳变之间具有迟滞特性——滞回比较器第八十八页，共一百零四页。

例：某滞回电压比较器的电压传输特性如图(a)所示，比较器的输入电压ui的波形如图(b)所示，试画出输入电压uo的波形。uiuoO

–UOM+UOM(a)uitOuoOt(b)+UOM–UOM解：第八十九页，共一百零四页。三、窗口电压比较器①当

uI＜URL时,

uO1=－UOMuO2=＋UOMuO=uO2

=＋UOM电路如图所示，已知URH>URL

则二极管D1截止、D2导通，输出电压为：uRHuO2uO1

D1

uO－

＋∞＋uRL－

＋∞＋uIA1A2D2第九十页，共一百零四页。②当

uI>URH时,

uO1=

＋

UOMuO2=

－UOMuO=uO1

=＋UOM

URH>URL

则二极管D1导通、D2截止，输出电压为：uRHuO2uO1

D1

uO－

＋∞＋uRL－

＋∞＋uIA1A2D2第九十一页，共一百零四页。

uO1=－UOMuO2=

－

UOMuO=0

URH>URL

则二极管D1、D2均截止，输出电压为：③当URL＜uI＜URH时,uRLuRHuIuOO+uOM电压传输特性uRHuO2uO1

D1

uO－

＋∞＋uRL－

＋∞＋uIA1