《电子技术基础》课程教学资源（模拟电子技术）PPT课件讲稿：集成运放的非线性应用

第五节集成运放的非线性 应用 单限电压比较器 迟滞电压比较器 张 孝

第五节 集成运放的非线性 应用 一、单限电压比较器 二、迟滞电压比较器

单限电压比较器 电压比较器的基本功能是比较两个或多个模 拟输入量的大小,并将比较结果由输出状态反 映出来。电压比较器工作在开环状态,即工作 在非线性区。 图522a所示电路为简单的单限电压比较器 图中,反向输入端接输入信号,同相输入端 接基准电压。集成运放处于开环工作状态, 输田没低电平4,其传输特性如图522所 孝

一、单限电压比较器 电压比较器的基本功能是比较两个或多个模 拟输入量的大小，并将比较结果由输出状态反 映出来。电压比较器工作在开环状态，即工作 在非线性区。 图5-22a所示电路为简单的单限电压比较器。 图中，反向输入端接输入信号Ui，同相输入端 接基准电压UR。集成运放处于开环工作状态， 当Ui＜UR时，输出为高电平+UOM，当Ui＞UR时， 输出为低电平-UOM，其传输特性如图5-22b所 示

图5-22 工 UR U 张 图5-22单限电压比较器 孝

图5-22

由图可见,只要输入电压相对于基准电压发生微小 的正负变化时,输出电压就在负的最大值到正的最大 值之间作相应地变化。 比较器也可以用于波形变换。例如,比较器的输入电 压是正弦波信号,若=0,则U每过零一次,输出 状态就要翻转一次,如图5-23a所示。 比较器可以由通用运放组成,也可以用专用运放组成, 它们的主要区别是输出电平有差异。通用运放输出的 高、低电平值与电源电压有关,专用运放比较器在其 电源电压范围内,输出的高、低电平电压值是恒定的。 孝

由图可见，只要输入电压相对于基准电压发生微小 的正负变化时，输出电压就在负的最大值到正的最大 值之间作相应地变化。 比较器也可以用于波形变换。例如，比较器的输入电 压Ui是正弦波信号，若UR ＝0，则UI每过零一次，输出 状态就要翻转一次，如图5-23a所示。 比较器可以由通用运放组成，也可以用专用运放组成， 它们的主要区别是输出电平有差异。通用运放输出的 高、低电平值与电源电压有关，专用运放比较器在其 电源电压范围内，输出的高、低电平电压值是恒定的

图523 U U △△ OH 0 张 图5-23过零比较器 a.输入正弦波UR=0b.输入正弦波Ug=U 孝

图5-23

二、迟滞电压比较器 单限电压比较器存在的问题是,当输 入信号在处附近波动时,输出电压会 出现多次翻转。采用迟滞电压比较器可 以消除这种现象。迟滞电压比较器如图 5-24所示,该电路的同相输入端电压U4, 由U。和U共同决定,根据叠加原理有 R R Uo+ R+ r r+r 孝

二、迟滞电压比较器 单限电压比较器存在的问题是，当输 入信号在UR处附近波动时，输出电压会 出现多次翻转。采用迟滞电压比较器可 以消除这种现象。迟滞电压比较器如图 5-24所示，该电路的同相输入端电压U＋， 由UＯ和UＲ共同决定，根据叠加原理有 R f f O f U R R R U R R R U + + + + = 1 1 1

由于运放工作在非线性区,输出只有 高、低电平两个电压+o和-Cm,因此当 输出电压为H=+UM时,的上门限 值为 R R Uou+ R+r r+r 输出电压为Vo1=-M时,U+的下 门限值时为 R R 张 r+r oM t R+RUR 孝

由于运放工作在非线性区，输出只有 高、低电平两个电压+UOM和-UOM，因此当 输出电压为U ＯＨ ＝+U ＯＭ时，U ＋的上门限 值为 输出电压为U ＯＬ ＝-U ＯＭ时，U ＋的下 门限值时为 R f f OM f TH U R R R U R R R U + + + = 1 1 1 R f f OM f TL U R R R U R R R U + + + − = 1 1 1

这种比较器在两种状态下,有各自的门限 电压。对应于lm有高门限电平lm,对应于 有低门限电平1 迟滞电压比较器的特点是:当输入信号发 生变化且通过门限电平时,输出电压会发生翻 转,门限电平也随之变换到另一个门限电平 当输入电压反相变化,而通过导致刚才翻转那 瞬间的门限电平值时,输出不会发生翻转, 直到v;继续变化到另一个门限电平时,电路才 能翻转,出现转换迟滞,常用回差电压公表 示迟滞电压的大小,迟滞比较器又叫施密特触 发踢 孝

这种比较器在两种状态下，有各自的门限 电压。对应于UOH有高门限电平UTH，对应于UOL 有低门限电平UTL。 迟滞电压比较器的特点是:当输入信号发 生变化且通过门限电平时，输出电压会发生翻 转，门限电平也随之变换到另一个门限电平。 当输入电压反相变化，而通过导致刚才翻转那 一瞬间的门限电平值时，输出不会发生翻转， 直到ui继续变化到另一个门限电平时，电路才 能翻转，出现转换迟滞，常用回差电压ΔU表 示迟滞电压的大小，迟滞比较器又叫施密特触 发器

图5-24 U U h123 R U + U U 张 图5-24迟滞电压比较器 a.电路b.传输特性c.输入波形d.输出波形 孝

图5-24