运算放大器作比较器时开环频率特性状态的输出特性

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-05-17 07:21 标签： 开环对数频率特性曲线
运放和电压比较器的本质区别_百度文库
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运放和电压比较器的本质区别
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集成运算放大器非线性及应用.ppt 38页
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集成运算放大器的非线性应用 运放非线性应用的条件与特点（1） 运放非线性应用的条件与特点（2） 单限电压比较器（1） 单限电压比较器（2） 单限电压比较器（3） 单限电压比较器（4） 单限电压比较器（5） 单限电压比较器（6） 单限电压比较器（7） 滞回电压比较器（1） 滞回电压比较器（2） 滞回电压比较器（3） 滞回电压比较器（4） 滞回电压比较器（5） 滞回电压比较器（6） 滞回电压比较器（7） 滞回电压比较器（8） 矩形波发生电路 矩形波发生电路 矩形波发生电路 三角波发生电路 三角波发生电路 单管放大电路（例题1） 电路如图所示，
试求（1）Q点；（2）电路的动态参数。 单管放大电路（例题1续） 单管放大电路（例题1续） 单管放大电路（例题1续） 回顾: 反相积分器 ui - + + R2 R’ C uo ui=-UZ ui=+UZ t uo 0 +Uom -Uom 三角波发生电路 0 0 uo1 t ＋UZ －UZ uo2 t Uth1 Uth2 _ + + Δ ∞ R3 u01 R4 R1 Δ ±UZ R’ + + - Δ ∞ R2 C - R’’ - u02 + Δ ＋ uC 三角波发生电路 周期和频率的计算： t uo
Uth2 T T1 T2 _ + + Δ ∞ R3 u01 R4 R1 Δ ±UZ R’ + + - Δ ∞ R2 C - R’’ - u02 + Δ ＋ uC * 运放非线性应用条件与分析特点 电压比较电路 非正弦波发生电路 集成运算放大器应用综合 + + - ui1 ui2 uo Δ A +U -U 在图示运放电路中，有
uo=Aod(ui2-ui1)=Aodui 0 ui(mV) uo(V) 其传输特性如图所示 线性区 非性区 非性区
结论：在开环与正反馈条件下，运放工作在非线性区。 运放工作在非线性状态的条件 运放工作在非线性状态下的两个特点 设+UOM与-UOM为运放输出的正、负最大值
，有 uo= +UOM
当u+&u- -UOM
当u+&u- 虚接跳变
设I+与I-为运放同相与反相端的输入电流
，因为对于理想运放有rid=∞，所以 I+=I- 虚断 {end} 电压比较器的功能： 利用输出信号的变化，比较两个电压的大小 电压比较 ui UR uo 参考电压 比较信号电压 输出电压 = +UOM -UOM 电压比较器的阈值： 指ui与UR比较时，使输出发生跳变时的ui值。 电压比较器的分类： 单限比较器 滞回比较器 窗口比较器 三态比较器 过零电压比较器 + + - Δ ∞ R1 R2 ui u0 结构特点： 运放工作于开环状态 参考电压UR=0 UR=0 分析方法： 第一步： 由运放非线性工作特点，有 uo= +UOM
当u+&u- -UOM
当u+&u- 第二步： 由电路求u+与u- 对图示电路，有u+=ui 、u-=0 第三步： 求阈值，得出比较器的传输特性
因为当u+=u-时输出发生跳变，此时ui=0，所以 Uth=ui=0 比较器的传输特性 uo= +UOM
当ui&0 -UOM
当ui&0 0 ui uo 过零电压比较器可将正弦波变换为矩形波 0 t uo
- UOM + + - Δ ∞ R1 R2 ui u0 R ±UZ 带限幅的过零电压比较器 传输特性 uo= +UZ
当ui&0 -UZ
当ui&0 R有何作用？ 任意电压比较器 结构特点： 运放工作于开环状态 参考电压UR≠0 UR≠0 分析方法： 第一步： 由运放非线性工作特点，有 uo= +UZ
当u+&u- -UZ
当u+&u- 第二步： 由电路求u+与u- 对图示电路，有u+=UR、u-= ui
第三步： 求阈值，得出比较器的传输特性
因为当u+=u-时输出发生跳变，此时ui=UR，所以 Uth=ui=UR 比较器的传输特性 uo= -UZ
当ui&UR +UZ
当ui&UR + + - Δ ∞ R1 R2 ui u0 R ±UZ UR ui 0 uo UR +UZ -UZ 改变参考电压，可实现占空比可调的矩形波 0 t uo
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当运算放大器处于开环状态时，其输出电压有什么特点
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当运算放大器处于开环状态时，其输出工作在非线性区间，输出电压要么是接近电源正电压，要么是接近电源负电压（或0）。
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理想运算放大器
实际的增益非常大，可以近似认为A=∞和e=0。此时，有限增益运放模型可以进一步简化为模型，简称理想运放。
理想运算放大器特性
一个理想的运算放大器（ideal OPAMP）必须具备下列特性：
无限大的（Zin=∞）：理想的运算放大器输入端不容许任何电流流入，即上图中的V+与V-两端点的电流信号恒为零，亦即输入阻抗无限大。
理想运放模型的符号及转移特性曲线
趋近于零的（Zout=0）：理想运算放大器的输出端是一个完美的，无论流至负载的电流如何变化，放大器的输出电压恒为一定值，亦即输出阻抗为零。
无限大的开回路增益（Ad=∞）：理想运算放大器的一个重要性质就是开回路的状态下，输入端的差动信号有无限大的，这个特性使得运算放大器十分适合在实际应用时加上组态。
无限大的抑制比（=∞）：理想运算放大器只能对V+与V-两端点电压的差值有反应，亦即只放大V + - V - 的部份。对于两输入信号的相同的部分（即）将完全忽略不计。
无限大的带宽：理想的运算放大器对于任何频率的输入信号都将以一样的差动增益放大之，不因为的改变而改变。
理想运算放大器工作特点
工作在线性区
理想运放工作在线性区时，输出电压与输入电压呈现，其中，u0是的输出电压；u+和u-分别是同相输入端及输入端的电压；Auo是开环。根据理想运放的特征，可以导出工作在线性区时集成运放的两个重要特点。
1)理想运放的差模输入电压等于零
由于理想运放的开环差模电压放大倍数等于无穷大，而输出电压为确定数值，同相输入端电压与反相输入端电压近似相等，如同将u+和u-两点短路一样，但两点的短路是虚假的短路，是等效短路，并不是真正的短路，所以把这种现象称为“”。
2)的输入电流等于零
由于理想运放的开环rid - ∞，因此它不向信号源索取电流，两个输入端都没有电流流入。
此时，同相输入端电流和输入端电流都等于零，如同两点断开一样。而这种断开也不是真正的断路，是等效断路，所以把这种现象称为“”。
“”和“虚断”是分析理想运放工作在线性区的两条重要结论。
理想运放工作在非线性区
集成运放工作在非线性区时，输出电压不再随输入电压线性增长，而是达到饱和。
理想运放工作在非线性区时，也有两个重要特点。
1)当的u+≠u- 时，理想运放的达到饱和值
当u+ &u-时，工作在正向饱和区，输出电压为正饱和值，
当u+ &u-时，集成运放工作在负向饱和压，输出电压为负饱和值，
理想运放工作在非线性区时，u+≠u-，不存在“”现象，式(5.1.1)也就不再成立。
2)理想运放的输入电流等于零
由于理想运放的r甜-∞，尽管输入电压u+≠“，仍可认为此时输入电流为零。
理想运算放大器运用
开回路组态的运算放大器可作为使用
当一个理想运算放大器采用开回路的方式工作时，其输出与输入电压的关系式如下：
其中Ado代表运算放大器的开回路差动增益（open-loop differential gain）。由于运算放大器的开回路增益非常高，因此就算输入端的差动信号很小，仍然会让输出信号“饱和”（saturation），导致非线性的失真出现。因此运算放大器很少以开回路出现在电路系统中，少数的例外是用运算放大器做比较器（comparator），比较器的输出通常为逻辑准位的“0”与“1”。
将运算放大器的反向输入端与输出端连接起来，电子放大器就处在组态的状况，此时通常可以将电路简单地称为闭回路放大器。闭回路放大器依据输入信号进入放大器的端点，又可分为（inverting）与非反相（non-inverting）两种。
必须注意的是，所有闭回路放大器都是运算放大器的负反馈组态。
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