第6章集成运算放大器及其应用电路

6.2集成运放性能参数及对应用电路的影响集成运放性能参数及对应用电路的影响6.4集成电压比较器集成电压比较器*6.3高精度和高速宽带集成运放高精度和高速宽带集成运放6.1集成运放应用电路的组成原理集成运放应用电路的组成原理 第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 6.1集成运放应用电路的组成原理集成运放应用电路的组成原理根据集成运放自身所处的工作状态，运放应用电路分：根据集成运放自身所处的工作状态，运放应用电路分：线性应用电路和非线性应用电路两大类。线性应用电路和非线性应用电路两大类。q 线性应用电路线性应用电路 -+AZ1Zfvovs1vs2iZ1 或或 Zf 采用非线性器件采用非线性器件(如三极管如三极管)，则可构成，则可构成对数、反对数、反对数、乘法、除法对数、乘法、除法等运算电路。等运算电路。Z1 或或 Zf 采用线性器件采用线性器件(R、C)，则可构成加、减、积分、，则可构成加、减、积分、微分等运算电路。微分等运算电路。组成：组成：集成运放外加深度负反馈。集成运放外加深度负反馈。因负反馈作用，使运放小信因负反馈作用，使运放小信号工作，故运放处于线性状态。号工作，故运放处于线性状态。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 非线性应用电路非线性应用电路 -+AvOvIVREF组成特点组成特点：运放运放开环工作。开环工作。由于开环工作时运放增益很大，因此较小的输入电压，由于开环工作时运放增益很大，因此较小的输入电压，即可使运放输出进入非线区工作。即可使运放输出进入非线区工作。例如电压比较器。例如电压比较器。6.1.1集成运放理想化条件下两条重要法则集成运放理想化条件下两条重要法则 理理想想运运放放 dvA idR0odR CMRK BW失调和漂移失调和漂移0 推论推论 idR0do vAvvv因因则则 vv因因则则0i第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 vv说明：说明：0i相当于运放两输入端相当于运放两输入端“虚短路虚短路”。虚短路不能理解为两输入端短接，只是虚短路不能理解为两输入端短接，只是(v v+)的值小到的值小到了可以忽略不计的程度。实际上，运放正是利用这个极其微了可以忽略不计的程度。实际上，运放正是利用这个极其微小的差值进行电压放大的。小的差值进行电压放大的。同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流小到同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流小到了可以忽略不计的程度。了可以忽略不计的程度。相当于运放两输入端相当于运放两输入端“虚断路虚断路”。实际运放低频工作时特性接近理想化，因此可利用实际运放低频工作时特性接近理想化，因此可利用“虚虚短、虚断短、虚断”运算法则分析运放应用电路。此时，电路输出只运算法则分析运放应用电路。此时，电路输出只与外部反馈网络参数有关，而不涉及运放内部电路。与外部反馈网络参数有关，而不涉及运放内部电路。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 集成运放基本应用电路集成运放基本应用电路 反相放大器反相放大器-+AR1Rf+-vsvoifi1类型：电压并联负反馈类型：电压并联负反馈 vv因因则则0 v反相输入端反相输入端“虚地虚地”。0i因因则则f1ii 1s1s1RvRvvi fofofRvRvvi 由图由图输出电压表达式：输出电压表达式：s1fovRRv 输入电阻输入电阻1iRR 输出电阻输出电阻0oR因因0 v因深度电压负反馈因深度电压负反馈第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 同相放大器同相放大器-+AR1Rf+-vsvoifi1类型：电压串联负反馈类型：电压串联负反馈 vv因因则则svv 注：同相放大器不存在注：同相放大器不存在“虚地虚地”。0i因因1s110RvRvi fosfofRvvRvvi 由图由图输出电压表达式：输出电压表达式：vRRvRRv)1()1(1fs1fo输入电阻输入电阻 iR输出电阻输出电阻0oR因深度电压负反馈因深度电压负反馈0i因因则则f1ii 第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 同相跟随器同相跟随器-+A+-vsvo由图得由图得sovvv vv因因由于由于1f vA iR0oR所以，同相跟随器性能所以，同相跟随器性能优于优于射随器。射随器。q 归纳与推广归纳与推广 当当 R1、Rf 为线性电抗元件时，在复频域内：为线性电抗元件时，在复频域内：)()()()(s1fosvsZsZsv 反相放大器反相放大器)()()(1)(s1fosvsZsZsv 同相放大器同相放大器拉氏反变换拉氏反变换)(otv得得注：注：拉氏反变换时拉氏反变换时tsdd tsd1第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 加、减运算电路加、减运算电路 反相加法器反相加法器 6.1.2运算电路运算电路-+AR2Rf+-vs2voifi2R1i1+-vs1 vv因因则则0 v因因 i 0则则f21iii fo2s21s1RvRvRv 即即整理得整理得s22fs11fovRRvRRv 说明：说明：线性电路除可以采用线性电路除可以采用“虚短、虚断虚短、虚断”概念外，还可采概念外，还可采用用 叠加原理进行分析。叠加原理进行分析。2o1oovvv 令令 vs2=0则则s11fo1vRRv 令令 vs1=0则则s22fo2vRRv 例如例如第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 同相加法器同相加法器-+AR2Rf+-vs1voR1+-vs2R3利用叠加原理：利用叠加原理：212s1211s2RRvRRRvRv 则则 vRRv)1(3fo)(1(212s1211s23fRRvRRRvRRR 减法器减法器 Rf-+AR3vs1voR2vs2R1令令 vs2=0，则则s11fo1vRRv 令令 vs1=0，32s231fo2)1(RRvRRRv 2o1oovvv s11fvRR 32s231f)1(RRvRRR 第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 积分和微分电路积分和微分电路 tvCRvd)(dos 有源积分器有源积分器-+ARC+-vsvo方法一：利用运算法则方法一：利用运算法则 tstvRCv0od1方法二：利用方法二：利用拉氏变换拉氏变换)()(Z)()(s1fosvssZsv )(1ssvsRC )()/(1ssvRsC 拉氏反变换得拉氏反变换得 tstvRCv0od1第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 方法三：利用运算法则方法三：利用运算法则 dttvRCdtRtvCidtCCQvsso)(111 有源微分器有源微分器 方法一：利用方法一：利用拉氏变换：拉氏变换：)()(Z)()(s1fosvssZsv )(sssRCv )()/(1ssvsCR 拉氏反变换得拉氏反变换得tvRCvddso -+ARC+-vsvo第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 方法二：利用运算法则方法二：利用运算法则dtdvRCRdtCvdRdtdQiRvsso 波形变换波形变换tvsO输入方波输入方波积分输出三角波积分输出三角波votO微分输出尖脉冲微分输出尖脉冲tvoO-+ARC+-vsvo-+ARC+-vsvo 波形变换波形变换 积分电路积分电路 微分电路微分电路q 对数、反对数变换器对数、反对数变换器 对数变换器对数变换器 -+AR+-vsvoTBEeSsVvIRv 利用运算法得：利用运算法得：由于由于oBEvv 整理得整理得RIvVvSsToln 缺点：缺点：vo 受温度影响大、动态范围小受温度影响大、动态范围小。vs 必须大于必须大于 0。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 改进型对数变换器改进型对数变换器VCC-+A1+-vsvo+-A2+-RLR3R4tvB2R2R5T1T2R1iC2iC1由图由图1CC2T1CC2TBE1BE2B2lg3.2lniiViiVvvv 由于由于1sC1/Rvi 2CC22BCCC2/)(RVRvVi (很小很小)则则)lg(3.2lg3.2sCC12T2CC1TB2vVRRViiVv )lg()1(3.2)1(sT432B43oKvVRRvRRv (T1、T2特性相同特性相同)利用利用 R4 补偿补偿 VT，改善温度，改善温度特性。特性。vS 大大范围范围变变化时，化时，vO 变变化很小。化很小。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 反对数变换器（指数变换器）反对数变换器（指数变换器）RvIVvoSTBEe 利用运算法则得利用运算法则得由于由于sBEvv 整理得整理得TseSoVvRIv 缺点：缺点：vs 必须小于必须小于 0，vo 受温度影响大。受温度影响大。-+AR+-vsvoT第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 乘、除法器乘、除法器vO1-+A1vXRXiXR1iXT1vO2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vO3T3vZRZiZiZ因因 T1、T2、T3、T4 构成跨导线性环，构成跨导线性环，则则OZYXiiii 分析方法一：分析方法一：由图由图整理得整理得XXX/Rvi YYY/Rvi ZZZ/Rvi 4OO/Rvi ZYXYXZ4OvvvRRRRv (实现乘、除运算实现乘、除运算)第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 vo1-+A1vXRXiXR1iXT1vo2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vo3T3vZRZiZiZ分析方法二：分析方法二：XSXTBE1o1lnRIvVvv ZYXYXZ4vvvRRRR BE1YSYTBE1BE2o2lnvRIvVvvv ZSZTBE3o3lnRIvVvv A1、A2、A3 对数放大器对数放大器A4 反对数放大器反对数放大器To3o2e4SOVvvRIv 第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 6.1.3精密整流电路精密整流电路 q 精密半波整流电路精密半波整流电路 利用集成运放高差模增益与二极管单向导电特性，构成利用集成运放高差模增益与二极管单向导电特性，构成对微小幅值电压进行整流的电路。对微小幅值电压进行整流的电路。vo-+AvIR1vo R2RL+-D1D2 vI=0 时时 vO =0 D1 、D2 vO=0 vI 0 时时 vO 0 D1 、D2 vO=0 vI 0 D1、D2 vO=-(-(R2/R1)vI工作原理：工作原理：vOvI-R2/R1传输特性传输特性vItvOtvIR2R1-输入正弦波输入正弦波输出半波输出半波第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 精密转折点电路精密转折点电路 当当 v 0，即，即 vI (R3/R1)VR 时：时：当当 v 0，即，即 vI 0 D1、D2 传输特性传输特性vOvI-R2/R3VRR3R1-vO 0 D1 、D2 则则vO=0)(R13I32OVRRvRRv 则则第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 精密转折点电路实现非线性的函数精密转折点电路实现非线性的函数 R/R1vO1-+A1VR1Rr1RD1D2R1vIvO2-+A2VR2Rr2RD3D4R2RR-+A3VR3Rr3RD5D6R3RvO3-+A4vOR)(R11r1I1O1VRRvRRv )(R22r2I2O2VRRvRRv )(R33r3I3O3VRRvRRv )(O3O2O1O3vvvv R/R2R/R3vOvIvI1vI2vI3传输特性传输特性第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 6.1.3仪器放大器仪器放大器 仪器放大器是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。仪器放大器是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。特点：特点：KCMR 很高、很高、Ri 很大，很大，Av 在很大范围内可调。在很大范围内可调。q 三运放仪器放大器三运放仪器放大器 vv由由G2I1IGRvvi 得得0i由由)(G21G2OO1RRRivv 得得由减法器由减法器 A3 得：得：2O656341O34O)1(vRRRRRvRRv 若若 R1=R2、R3=R5、R4=R6 整理得整理得)21(G342I1IOfRRRRvvvAv vI1+-A1R1-+A2RGvO1vOvI2-+A3R2R3R4R5R6iGvO2第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 有源反馈仪器放大器有源反馈仪器放大器 可证明可证明GS4432I1IofRRRRRvvvAv vI1+-A3R1-+A1RGvOIO+-A2R2R3VCCR5R6iGvI2RSVEEiSIOR4T1T2T3T4T1、T2 差放差放T3、T4 差放差放A3 跟随器跟随器A2 跟随器跟随器A1 放大器放大器采用严格配对的低噪声对管和精密电阻，可构成低噪声、高精采用严格配对的低噪声对管和精密电阻，可构成低噪声、高精度、增益可调的仪器放大器。度、增益可调的仪器放大器。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 仪器放大器的应用仪器放大器的应用 仪器放大器单片集成产品：仪器放大器单片集成产品：LH0036、LH0038、AMP-03、AD365、AD524 等。等。例：仪器放大器构成的桥路放大器例：仪器放大器构成的桥路放大器温度为规定值时温度为规定值时 RT=R 路桥平衡路桥平衡 vo=0。温度变化时温度变化时 RT R 路桥不平衡路桥不平衡 vo 产生变化。产生变化。仪器仪器放大器放大器RGRTRRRt oVREFvo第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 6.1.5电流传输器电流传输器 电流传输器：通用集成器件，广泛用于模拟信号处理电路中。电流传输器：通用集成器件，广泛用于模拟信号处理电路中。q 电流传输器电路符号及特点电流传输器电路符号及特点YXZCCvXvYvZiY=0iXiZY 输入端：输入端：iY=0，即，即 RY ；X 输入端：输入端：vX=vY，且，且 vX 与与 iX 大小无关，大小无关，RX 0；Z 输出端：输出端：iZ=iX，且，且 iZ 与与 vZ 大小无关。大小无关。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 电流传输器构成的模拟信号处理电路电流传输器构成的模拟信号处理电路 YXZCCviRLiXiOR+-互导放大器互导放大器 互阻放大器互阻放大器 电流放大器电流放大器 iYXvvv Rvii/XXo RviAg/1/io YXZCCisRLiXiOR2R11SYXRivv 2XXo/Rvii 21So/RRiiAi YXZCC1iiRvoiZ1RLYXCC2Z+-i1Zii Rivv1Z2Yo RivAr io/第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 负阻变换器负阻变换器 YXZCC2iX1R2YXCC1ZviiIiZ2R1iZ1RL21X1XiRivv 12Y2ZiRvii L1XL1Z2YRiRiv L21iiiRRRivR 第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 6.2集成运放性能参数及对应用电路影响集成运放性能参数及对应用电路影响6.2.1集成运放性能参数集成运放性能参数Avd 高高(80 140 dB)，Rid 高高(M)，Rod低低(100 M)共模特性共模特性 输入直流误差特性输入直流误差特性IIB(10 100 A)，VIO(mV)，IIO(为为 IIB 的的 5%10%)大信号动态特性大信号动态特性转换速率转换速率 SR，全功率带宽，全功率带宽 BWP第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 vidRidvO+-v+v-Avd vid+-Rod+-RicRicIIBIIBIIO2IIO2+-VIO+-Avd vicKCMR集成运放集成运放电路模型电路模型6.2.2直流和低频参数对性能的影响直流和低频参数对性能的影响 q Avd、Rid、Rod 为有限值的影响为有限值的影响运放应用场合不同，各项性能参数影响也不同。因此工运放应用场合不同，各项性能参数影响也不同。因此工程估算时，可针对不同场合，有选择地分析运算误差。程估算时，可针对不同场合，有选择地分析运算误差。)1(dL1fodffvvvARRRRAA 可证明可证明其中其中idf11/RRRR odfLL/RRRR 1ff/RRAv Avd 对精度影响最大。对精度影响最大。Avd 越大，运算误差越小。越大，运算误差越小。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 vidRidvO+-v-Avd vid-+Rod+-R1Rfvs+-RL-+AR1Rf+-vsvoRLq KCMR、Ric 为有限值的影响为有限值的影响可证明可证明其中其中Avd、KCMR 越大，同相放大器运算精度越高。越大，同相放大器运算精度越高。由于同相放大器输入端引入了共模信号，因此必须考虑由于同相放大器输入端引入了共模信号，因此必须考虑KCMR的影响。的影响。RicvO+-v-Avd vidRod+-R1RfvsRLv+RicRid+-Avd vicKCMR)11(/1CMRdfffKAAAAvvvv 1ff/1RRAv 第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路+-+AR1RfvsvoRLq 输入偏置电流输入偏置电流 IIB 对性能的影响对性能的影响-+AR1Rf+-vsvoR+=R1/Rf则则 IIB 在外电路反相端产生的直流电压：在外电路反相端产生的直流电压：则则 IIB 在外电路同相端产生的直流电压：在外电路同相端产生的直流电压：RIVIB RIVIB设设 R-、R+分别为外电路在反相端和同相端等效的直流电阻。分别为外电路在反相端和同相端等效的直流电阻。2/)(B2B1IBIII 输入偏置电流输入偏置电流 RR若若则则0id v输出无失调输出无失调例：例：注：平衡电阻注：平衡电阻 R+的接入对的接入对性能指标计算没有影响，但性能指标计算没有影响，但运算精度得到明显改善。运算精度得到明显改善。因此，为减小因此，为减小 IIB 对运算精度的影响，要求外接在集成运放两对运算精度的影响，要求外接在集成运放两输入端的直流电阻相等。输入端的直流电阻相等。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路q 失调电流失调电流 IIO 与失调电压与失调电压 VIO 的影响的影响)(1(IOIO1fO RIVRRv可证明可证明为减小失调的影响：为减小失调的影响：在在 R+较小时，应选择较小时，应选择 VIO 小的运放；小的运放；在在 R+较大时，应选择较大时，应选择 IIO 小的运放。小的运放。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 vO+-R1RfRLIIBIIBIIO2IIO2+-VIOR+6.2.3高频参数对性能的影响高频参数对性能的影响 q 小信号频率参数小信号频率参数 开环带宽开环带宽 BW内补偿的集成运放可近似看成是单极点系统，该运内补偿的集成运放可近似看成是单极点系统，该运放的上限截止频率即开环带宽放的上限截止频率即开环带宽 BW(或称或称 3 dB 带宽带宽)。单位增益带宽单位增益带宽 BWG 指增益下降到指增益下降到 1(0 dB)时对应的频率。小信号工作时，时对应的频率。小信号工作时，其值为常数，且其值为常数，且 BWG=AvdI BW。当运放闭环工作时，当运放闭环工作时，BWG等于反馈电路的增益带宽积。等于反馈电路的增益带宽积。反馈越深，反馈越深，Avf 越小，闭环带宽越小，闭环带宽 BWf 越宽。越宽。即即BWG=Avf BWf第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 大信号动态参数大信号动态参数 指集成运放输出电压随时间最大可能的变化速率。指集成运放输出电压随时间最大可能的变化速率。其值越大，运放高频性能越好。其值越大，运放高频性能越好。影响影响 SR 主要原因：运放内部存在寄生电容和相位补主要原因：运放内部存在寄生电容和相位补偿电容。偿电容。转换速率转换速率(又称压摆率又称压摆率)maxoRd)(dttvS 指集成运放输出最大不失真峰值电压时，允许的最指集成运放输出最大不失真峰值电压时，允许的最高工作频率。高工作频率。全功率带宽全功率带宽ommaxRP2 VSBW 当当 SR 一定时，最大不失真输出电压与工作频率成反一定时，最大不失真输出电压与工作频率成反比。工作频率越高，不失真输出的比。工作频率越高，不失真输出的 Vom 就越小。就越小。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 6.4集成电压比较器集成电压比较器 电压比较器的作用电压比较器的作用比较两输入信号大小，并以输出高、低电平来指示。比较两输入信号大小，并以输出高、低电平来指示。电压比较器的特点电压比较器的特点输入模拟量，输出数字量。实现模拟量与数字量间的转换。输入模拟量，输出数字量。实现模拟量与数字量间的转换。6.4.1电压比较器的作用电压比较器的作用 电压比较器工作原理电压比较器工作原理可知，只要开环可知，只要开环 Avd 很大，则很大，则 v+、v-间的微小差值，即可使间的微小差值，即可使运放输出工作在饱和状态。运放输出工作在饱和状态。由由)(dO vvAvvv+v-时，时，vO=Vomax(正饱和值正饱和值)v+v-时，时，vO=Vomin(负饱和值负饱和值)v+=v-时，时，逻辑状态转换逻辑状态转换 因此因此第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 6.4.1具有不同比较特性的电压比较器具有不同比较特性的电压比较器q 单限电压比较器单限电压比较器 特点：运放开环工作特点：运放开环工作 过零比较器过零比较器-+AvOvI+-R1D1D2RR(VREF=0)R1 限流电阻，与限流电阻，与 D1、D2共同构成电平变换电路共同构成电平变换电路VOH=VZ+VD(on)VOL=-(VZ +VD(on)vIvOVOHVOLO比较特性比较特性tvOOtvIO第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 理想比较特性理想比较特性-+AvOvIVREFvIvOVREFVomaxVominOvI VREF 时，时，vO=VominvI=VREF 时，时，逻辑状态转换逻辑状态转换 理想特性理想特性vIvOVREFVomaxVominO 实际比较特性实际比较特性实际特性实际特性vI VREF Vomin/Avd 时，时，vO=Vomin注：注：Avd 越大，比较特性越接近理想特性，越大，比较特性越接近理想特性，VREF 作为门限值的作为门限值的 比较精度越高。比较精度越高。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 单限比较器单限比较器-+AvOvI+-R3D1D2R1/R2VREFR1R2i1i2分析方法：分析方法：1)令令 v =v+，求出的输入电压求出的输入电压 vI I 即门限电平。即门限电平。2)分别分析分别分析 vI I 大于门限、小于门限时的输出大于门限、小于门限时的输出 vO 电平。电平。0REF212I211 VRRRvRRR令令得门限电平得门限电平REF12IVRRv 即即 v+v-若若REF12IVRRv 则则 vO=VOH比较特性比较特性vIvOVOHVOLVREFR2R1-第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 单限比较器优点：单限比较器优点：电路结构简单，可不计有限电路结构简单，可不计有限 KCMR 的影响。的影响。单限比较器缺点：单限比较器缺点：电路抗干扰能力差。电路抗干扰能力差。例如：过零比较器，当门限电平附近出现干扰信号时，例如：过零比较器，当门限电平附近出现干扰信号时，输出会出现误操作。输出会出现误操作。tvOOvItO第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 特点特点正反馈电路正反馈电路具有双门限具有双门限 反相输入迟滞比较器反相输入迟滞比较器 第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 原理：v+,v-相比较v+v-时，时，vO1=Vomax(正饱和值正饱和值),),vO=VoHv+v-时，时，vO1=Vomin(负饱和值负饱和值),),vO=VoL v+=v-时，时，逻辑状态转换逻辑状态转换 vO+-+AvIR3D1D2RR1R2vo1 v-=vIOVRv212RR ILOLVVRv212RR 迟滞比较器迟滞比较器 IHOHVVRv212RR-+AvIR3D1D2RR1R2vIvOVOHO比较特性比较特性VOLVILVIH V-V+,VO=VOL,当当vI由大于由大于VIH的值向负的减少，的值向负的减少，VO=VOL,V+=VIL当当vI减少到减少到VIL,发生由低电平向高电平发生由低电平向高电平变换变换O212IvRRRv令令得门限电平：得门限电平：OH212IHVRRRvOL212ILVRRRv求解反相输入迟滞比较器求解反相输入迟滞比较器 )(OLOH212ILIHVVRRRVVV 迟滞宽度：迟滞宽度：-+AvIR3D1D2RR1R2习题习题6-29(a)-+AvOvI+-R3D1D2RR1R2I211O212vRRRvRRRV得门限电平：得门限电平：同相输入迟滞比较器同相输入迟滞比较器 迟滞宽度：迟滞宽度：vIvOVOHO比较特性比较特性VOLVILVIH将反相迟滞比较器中的将反相迟滞比较器中的vI 接接在同相端在同相端，即得同相输入迟滞，即得同相输入迟滞比较器。比较器。OL12IHVRRVOH12ILVRRV)(OLOH12ILIHVVRRVVV 第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 迟滞比较器优点：迟滞比较器优点：电路抗干扰能力电路抗干扰能力强强例：反相输入迟滞比较器的比较特性如图示，在已知例：反相输入迟滞比较器的比较特性如图示，在已知输入信号时，试画输出信号波形。输入信号时，试画输出信号波形。vI(V)vO/VO比较特性比较特性7-7-66第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 tvOOvItO迟滞比较器 在迟滞比较器中，集成运放多工作在非线性区，输出电压只有 VOH高电平和VOL低点平两种情况 一般用电压传输特性（比较特性曲线）来描述输出电压VO与输入电压VI的 关系 传输特性的三要素：输出电压高低电平-取决于输出限幅电路 门限电平-令U+=U-，所求UI就是门限电平 输出电压发生越变的方向-取决于同相输入还是反相输入。迟滞比较器应用迟滞比较器应用方波发生器方波发生器-+AvO+-R3D1D2R1R2RC门限电平门限电平OH212IHVRRRv OL212ILVRRRv 设设 t=0 时，时，vO=VOH，初始，初始 vC=0则则 VOH 经经 R 向向 C 充电充电 vC 按指数规律按指数规律 当当 vC VIH 时时 vO 跳变为跳变为 VOL此时此时 C 经经 R 放电放电 vC 按指数规律按指数规律 当当 vC VIL 时时 vO 又上跳到又上跳到 VOH可证振荡周期：可证振荡周期：)21ln(212RRRCT tvOOvCtOVIHVILVOHVOL第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 q 窗孔比较器窗孔比较器-+A1vID1D2R/2VREF2RR/4-+A2R-VREF1RRvORv O1具具有两个基准电源，可以判断位于两个指定门限有两个基准电源，可以判断位于两个指定门限之间的输入信号。之间的输入信号。特点：特点：组成：组成：A1 精密整流电路，精密整流电路，A2 单限比较器单限比较器第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 0REF2REF1I RVRVRv由由 A2-+A1vID1D2R/2VREF2RR/4-+A2R-VREF1RRvORv O1 当当 0 vI 0 D1 、D2 得下门限得下门限REF2REF1ILVVv 0O1REF2REF1I RvRVRVRv由由 A2 当当 vI 0，且，且 vI VREF1 时时：vO1 0 D1 、D2 得上门限得上门限REF2REF1IHVVv 此时此时2/)(REF1IO1Vvv 第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路-+A1vID1D2R/2VREF2RR/4-+A2R-VREF1RRvORv O1迟滞宽度迟滞宽度REF2ILIH2VVVV 比较特性比较特性vIvOVOHOVOLVILVIH第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路