集成运放的应用 PPT课件

对比较器电路的分析不能像对放大电路和运算电路的方法。一般的分析方对比较器电路的分析不能像对放大电路和运算电路的方法。一般的分析方法是集中在输出跳变得瞬间所对应的法是集中在输出跳变得瞬间所对应的ui来分析来分析uo与与ui的对应关系。这时可的对应关系。这时可认为电路满足认为电路满足uiP=uiN，iP=iN=0，ui=uT。 一般电压比较器按一般电压比较器按uT的不同和连接方式的不同可的不同和连接方式的不同可以有：以有：单门限比较器单门限比较器滞回比较器滞回比较器双限比较器双限比较器第1页/共57页 实际计算过程中采用理实际计算过程中采用理想运放代替实际运放误差想运放代替实际运放误差很小。很小。二、集成运放两个工作区二、集成运放两个工作区域域1、理想运放工作在线性区时的、理想运放工作在线性区时的特点特点输出电压与其两个输入端的电压之间存输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即在线性放大关系，即)(odO uuAu第2页/共57页理想运放工作在线性区特点：理想运放工作在线性区特点：（1） 理想运放的差模输入电压理想运放的差模输入电压等于零等于零0)(odO Auuu uu“虚短虚短”（2） 理想运放的输入电流等于零理想运放的输入电流等于零由于由于 rid = ，两个输入端均没有电流，即两个输入端均没有电流，即0 ii“虚断虚断”第3页/共57页2、理想运放工作在非线性区时的特点、理想运放工作在非线性区时的特点传输特性传输特性理想运放工作在非线性区特点：理想运放工作在非线性区特点：（1） uO 的值只有两种可能的值只有两种可能当当 u+ u 时，时，uO = + UOPP当当 u+ UT 时，时，VO = VOH 若若 Ui UT 时，时，VO = VOL根据根据uT的取值不同可分为过零的取值不同可分为过零比较器和一般门限比较器。比较器和一般门限比较器。第20页/共57页 过零比较器用途非常广泛，在交流调压、电过零比较器用途非常广泛，在交流调压、电气控制系统中经常使用。根据所接输入端得不同气控制系统中经常使用。根据所接输入端得不同可以有同相过零比较器和反相过零比较器。可以有同相过零比较器和反相过零比较器。第21页/共57页一般门限比较器一般门限比较器当当uT0条件下构成的比较器，有两种电路形式。条件下构成的比较器，有两种电路形式。uREF为参考电压，根据比为参考电压，根据比较器在临界状态条件可较器在临界状态条件可求得电路的阈值电压。求得电路的阈值电压。0uuRRRuRRRuPREF212i211N REF12iTuRRuu ZoOL,oNTiREFuuUu0uuu0u 时时，当当第22页/共57页第23页/共57页第24页/共57页二、滞回比较器二、滞回比较器单门限电压比较器结构简单，灵敏度高。但抗干单门限电压比较器结构简单，灵敏度高。但抗干扰能力差，如输入电压在扰能力差，如输入电压在uT附近时会造成附近时会造成uo反反复跳动，造成比较器工作不稳定。复跳动，造成比较器工作不稳定。为解决这一问题，可将比较器设置两个阈值，只为解决这一问题，可将比较器设置两个阈值，只要干扰信号不超过这两个阈值比较器就不会跳要干扰信号不超过这两个阈值比较器就不会跳变，从而提高比较器的抗干扰能力。利用这种变，从而提高比较器的抗干扰能力。利用这种思想设计出来的电压比较器称为滞回比较器。思想设计出来的电压比较器称为滞回比较器。或称施密特触发器。或称施密特触发器。第25页/共57页电路构成电路构成如图所示，电路是在单门限比较器基础上增加了正反馈电路实如图所示，电路是在单门限比较器基础上增加了正反馈电路实现的。现的。第26页/共57页第27页/共57页第28页/共57页第29页/共57页第30页/共57页三、双限比较器三、双限比较器第31页/共57页第32页/共57页第33页/共57页第四节第四节 正弦波震荡电路正弦波震荡电路正弦波振荡电路的基础知识正弦波振荡电路的基础知识自激振荡现象自激振荡现象 扩音系统在使用中有时会发出刺耳的啸叫扩音系统在使用中有时会发出刺耳的啸叫声声, , 其形成的过程如图所示。其形成的过程如图所示。 扩音机扬声器话筒第34页/共57页一、产生震荡条件和正弦震荡电路一、产生震荡条件和正弦震荡电路第35页/共57页 1 1、正弦波振荡的形成过程、正弦波振荡的形成过程 放大电路在接通电源的瞬间放大电路在接通电源的瞬间, , 随着电源电压由零开始的突然增随着电源电压由零开始的突然增 大大, , 电路受到扰动电路受到扰动, , 在放大器的在放大器的 输入端产生一个微弱的扰动电压输入端产生一个微弱的扰动电压 u ui i, , 经放大器放大、经放大器放大、 正反馈正反馈, , 再再 放大、再反馈放大、再反馈, , 如此反复循如此反复循 环环, , 输出信号的幅度很快增加。输出信号的幅度很快增加。 这个扰动电压包括从低频到甚高频的各种频率的谐波成分。这个扰动电压包括从低频到甚高频的各种频率的谐波成分。 为了能得到我为了能得到我们所需要频率的正弦波信号们所需要频率的正弦波信号, , 必须增加选频网络必须增加选频网络, , 只有在选频网络中心频率只有在选频网络中心频率上的信号能通过上的信号能通过, , 其他频率的信号被抑制其他频率的信号被抑制, , 在输出端就会得到如图在输出端就会得到如图abab段所示段所示的起振波形。的起振波形。 Uo.Obac起振稳幅t第36页/共57页第37页/共57页第38页/共57页第39页/共57页第40页/共57页第41页/共57页第42页/共57页RCRC桥式振荡电路桥式振荡电路R1RfV2V1R2RCCRuo RC串并联网络：正反馈、选频网络集成运放A：放大网络 V1、V2：稳幅环节A第43页/共57页 在图中在图中,集成运放组成一个同相放大器集成运放组成一个同相放大器,它的输它的输出电压出电压uo作为作为RC串并联网络的输入电压串并联网络的输入电压,而将而将RC串并联串并联网络的输出电压作为放大器的输入电压网络的输出电压作为放大器的输入电压,当当f=f0时时,RC串串并联网络的相位移为零并联网络的相位移为零, 放大器是同相放大器放大器是同相放大器,电路的总电路的总相位移是零相位移是零,满足相位平衡条件满足相位平衡条件,而对于其他频率的信而对于其他频率的信号号,RC串并联网络的相位移不为零串并联网络的相位移不为零,不满足相位平衡条件。不满足相位平衡条件。由于由于RC串并联网络在串并联网络在 f=f0 时的传输系数时的传输系数F1/3,因此因此要求放大器的总电压增益要求放大器的总电压增益Au应大于应大于3,这对于集成运放组这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足的。由成的同相放大器来说是很容易满足的。由R1、Rf、V1、V2及及R2构成负反馈支路构成负反馈支路,它与集成运放形成了同相输入它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器。比例运算放大器。 第44页/共57页第45页/共57页第五节第五节 串联型稳压电源串联型稳压电源 稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不能连续调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大，输能连续调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。线性串联型稳压电源的缺点是损耗较和电子电路之中。线性串联型稳压电源的缺点是损耗较大，效率低。大，效率低。第46页/共57页一、线性串联型稳压电路的工作原理一、线性串联型稳压电路的工作原理 显然，显然，V VO O =V =VI I-V-VR R，当，当V VI I增加增加时，时，R R 受控制而增加，使受控制而增加，使V VR R增加，增加，从而在一定程度上抵消了从而在一定程度上抵消了V VI I增加增加对输出电压的影响。若负载电流对输出电压的影响。若负载电流I IL L增加，增加，R R受控制而减小，使受控制而减小，使V VR R减小，从而在一定程度上抵消了减小，从而在一定程度上抵消了因因I IL L增加，使增加，使V VI I减小，对输出电减小，对输出电压减小的影响。压减小的影响。第47页/共57页 在实际电路中，可变电阻在实际电路中，可变电阻R R是用一个三极管来替代的，是用一个三极管来替代的，控制基极电位，从而就控制了三极管的管压降控制基极电位，从而就控制了三极管的管压降V VCECE，V VCECE相当于相当于V VR R。要想输出电压稳定，必须按电压负反馈电路。要想输出电压稳定，必须按电压负反馈电路的模式来构成串联型稳压电路。典型的串联型稳压电路的模式来构成串联型稳压电路。典型的串联型稳压电路如图所示。它由调整管、放大环节、比较环节、基准电如图所示。它由调整管、放大环节、比较环节、基准电压源几个部分组成。压源几个部分组成。第48页/共57页1 1、输入电压变化，负载电流保持不变、输入电压变化，负载电流保持不变 输入电压输入电压VI的增加，必然会使输出电压的增加，必然会使输出电压VO有所增有所增加，输出电压经过取样电路取出一部分信号加，输出电压经过取样电路取出一部分信号Vf与基准与基准源电压源电压VREF比较，获得误差信号比较，获得误差信号V。误差信号经放。误差信号经放大后，用大后，用VO1去控制调整管的管压降去控制调整管的管压降VCE增加，从而增加，从而抵消输入电压增加的影响。抵消输入电压增加的影响。 VIVOVfVO1VCEVO第49页/共57页第50页/共57页负载电流变化，输入电压保持不变负载电流变化，输入电压保持不变 负载电流负载电流IL的增加，必然会使输入电压的增加，必然会使输入电压VI有所减有所减小，输出电压小，输出电压VO必然有所下降，经过取样电路取出必然有所下降，经过取样电路取出一部分信号一部分信号Vf与基准源电压与基准源电压VREF比较，获得的误差比较，获得的误差信号使信号使VO1增加，从而使调整管的管压降增加，从而使调整管的管压降VCE下降，下降，从而抵消因从而抵消因IL增加，使输入电压减小的影响。增加，使输入电压减小的影响。 ILVIVOVfVO1VCEVO第51页/共57页 串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，则输出短路电流很大。串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，则输出短路电流很大。同时输入电压将全部降落在调整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管同时输入电压将全部降落在调整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将因过损耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护。过载也会将因过损耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护。过载也会造成损坏。造成损坏。（书上例子）（书上例子）第52页/共57页 将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。早期的集成稳压将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。称为三端集成稳压器。第53页/共57页特点：体积小特点：体积小,可靠性高可靠性高,使用灵活使用灵活,价格低廉价格低廉内部电路：串联型晶体管稳压电路内部电路：串联型晶体管稳压电路类型：类型：W7800系列系列 稳定正电压稳定正电压 W7805 输出输出+5V W7809 输出输出+9V W7812 输出输出+12V W7815 输出输出+15V W7900系列系列 稳定负电压稳定负电压 W7905 输出输出-5V W7909 输出输出-9V W7912 输出输出-12V W7915 输出输出-15V第54页/共57页 集成稳压电路集成稳压电路123第55页/共57页第56页/共57页感谢您的观看。第57页/共57页