第6章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路

1、1 6.2集成運(yùn)放性能參數(shù)及對應(yīng)用電路的影響集成運(yùn)放性能參數(shù)及對應(yīng)用電路的影響 6.4集成電壓比較器集成電壓比較器 *6.3高精度和高速寬帶集成運(yùn)放高精度和高速寬帶集成運(yùn)放 6.1集成運(yùn)放應(yīng)用電路的組成原理集成運(yùn)放應(yīng)用電路的組成原理 第第 6 章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路 2 6.1集成運(yùn)放應(yīng)用電路的組成原理集成運(yùn)放應(yīng)用電路的組成原理 根據(jù)集成運(yùn)放自身所處的工作狀態(tài)，運(yùn)放應(yīng)用電路分：根據(jù)集成運(yùn)放自身所處的工作狀態(tài)，運(yùn)放應(yīng)用電路分： 線性應(yīng)用電路和非線性應(yīng)用電路兩大類。線性應(yīng)用電路和非線性應(yīng)用電路兩大類。 q 線性應(yīng)用電路線性應(yīng)用電路 - + A Z1 Zf vovs

2、1 vs2 i Z1 或或 Zf 采用非線性器件采用非線性器件( (如三極管如三極管) )，則可構(gòu)成，則可構(gòu)成對數(shù)、反對數(shù)、反 對數(shù)、乘法、除法對數(shù)、乘法、除法等運(yùn)算電路。等運(yùn)算電路。 Z1 或或 Zf 采用線性器件采用線性器件( (R、C) )，則可構(gòu)成加、減、積分、，則可構(gòu)成加、減、積分、 微分等運(yùn)算電路。微分等運(yùn)算電路。 組成：組成：集成運(yùn)放外加深度負(fù)反饋。集成運(yùn)放外加深度負(fù)反饋。 因負(fù)反饋?zhàn)饔茫惯\(yùn)放小信因負(fù)反饋?zhàn)饔?，使運(yùn)放小信 號工作，故運(yùn)放處于線性狀態(tài)。號工作，故運(yùn)放處于線性狀態(tài)。 3 q 非線性應(yīng)用電路非線性應(yīng)用電路 - + A vovI VREF 組成特點(diǎn)：組成特點(diǎn)：運(yùn)放運(yùn)放開

3、環(huán)工作。開環(huán)工作。 由于開環(huán)工作時(shí)運(yùn)放增益很大，因此較小的輸入電壓，由于開環(huán)工作時(shí)運(yùn)放增益很大，因此較小的輸入電壓， 即可使運(yùn)放輸出進(jìn)入非線區(qū)工作。即可使運(yùn)放輸出進(jìn)入非線區(qū)工作。例如電壓比較器。例如電壓比較器。 6.1.1集成運(yùn)放理想化條件下兩條重要法則集成運(yùn)放理想化條件下兩條重要法則 理理 想想 運(yùn)運(yùn) 放放 dv A di R 0 d o R CMR K BW 失調(diào)和漂移失調(diào)和漂移0 推論推論 di R 0 d o v A v vv因因 則則 vv 因因 則則 0i 4 vv 說明：說明： 0i 相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端“虛短路虛短路”。 虛短路不能理解為兩輸入端短接，只是虛短路

4、不能理解為兩輸入端短接，只是 (v v+) 的值的值 小到了可以忽略不計(jì)的程度。實(shí)際上，運(yùn)放正是利用這小到了可以忽略不計(jì)的程度。實(shí)際上，運(yùn)放正是利用這 個(gè)極其微小的差值進(jìn)行電壓放大的。個(gè)極其微小的差值進(jìn)行電壓放大的。 同樣，虛斷路不能理解為輸入端開路，只是輸入電流同樣，虛斷路不能理解為輸入端開路，只是輸入電流 小到了可以忽略不計(jì)的程度。小到了可以忽略不計(jì)的程度。 相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端“虛斷路虛斷路”。 實(shí)際運(yùn)放低頻工作時(shí)特性接近理想化，因此可利用實(shí)際運(yùn)放低頻工作時(shí)特性接近理想化，因此可利用 “虛短、虛斷虛短、虛斷”運(yùn)算法則分析運(yùn)放應(yīng)用電路。此時(shí)，電運(yùn)算法則分析運(yùn)放應(yīng)用電路。此時(shí)

5、，電 路輸出只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，而不涉及運(yùn)放內(nèi)部路輸出只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，而不涉及運(yùn)放內(nèi)部 電路。電路。 5 q 集成運(yùn)放基本應(yīng)用電路集成運(yùn)放基本應(yīng)用電路 反相放大器反相放大器 - + A R1 Rf + - vs vo if i1類型：電壓并聯(lián)負(fù)反饋類型：電壓并聯(lián)負(fù)反饋 vv因因則則0 v 反相輸入端反相輸入端“虛地虛地”。 0i因因則則 f1 ii 1 s 1 s 1 R v R vv i f o f f R v R vv i o 由圖由圖 輸出電壓表達(dá)式：輸出電壓表達(dá)式： s v R R v 1 f o 輸入電阻輸入電阻 1i RR 輸出電阻輸出電阻 0 o R 因因0 v

6、因深度電壓負(fù)反饋因深度電壓負(fù)反饋 ， 6 同相放大器同相放大器 - + A R1 Rf + - vs vo if i1類型：電壓串聯(lián)負(fù)反饋類型：電壓串聯(lián)負(fù)反饋 vv因因則則 s vv 注：同相放大器不存在注：同相放大器不存在“虛地虛地”。 0i因因 1 s 1 1 0 R v R v i f os f o f R vv R vv i 由圖由圖 輸出電壓表達(dá)式：輸出電壓表達(dá)式： v R R v R R v s )1()1( 1 f 1 f o 輸入電阻輸入電阻 i R 輸出電阻輸出電阻 0 o R 因深度電壓負(fù)反饋因深度電壓負(fù)反饋 ， 0i因因 則則 f1 ii 7 同相跟隨器同相跟隨器 - +

7、 A + - vs vo 由圖得由圖得 so vvv vv因因 由于由于1 f v A i R0 o R 所以，同相跟隨器性能所以，同相跟隨器性能優(yōu)于優(yōu)于射隨器。射隨器。 q 歸納與推廣歸納與推廣 當(dāng)當(dāng) R1 、Rf 為線性電抗元件時(shí)，在復(fù)頻域內(nèi)：為線性電抗元件時(shí)，在復(fù)頻域內(nèi)： )( )( )( )( s 1 f o sv sZ sZ sv 反相放大器反相放大器 )( )( )( 1 )( s 1 f o sv sZ sZ sv 同相放大器同相放大器 拉氏反變換拉氏反變換 )( o tv得得 注：注：拉氏反變換時(shí)拉氏反變換時(shí) t s d d t s d 1 8 q 加、減運(yùn)算電路加、減運(yùn)算電路

8、 反相加法器反相加法器 6.1.2運(yùn)算電路運(yùn)算電路 - + A R2 Rf + - vs2 vo if i2 R1 i1 + - vs1 vv因因則則0 v 因因 i 0則則 f21 iii f o 2 s2 1 s1 R v R v R v 即即整理得整理得 2 2 f 1 1 f oss v R R v R R v 說明：說明：線性電路除可以采用線性電路除可以采用“虛短、虛斷虛短、虛斷”概念外，還可采概念外，還可采用用 疊加原理進(jìn)行分析。疊加原理進(jìn)行分析。 令令 vs2 = 0則則 1 1 f o1s v R R v 令令 vs1 = 0則則 2 2 f o2s v R R v 2o1oo

9、 vvv 例如例如 9 同相加法器同相加法器 - + A R2 Rf + - vs1 vo R1 + - vs2 R3 利用疊加原理：利用疊加原理： 21 2s1 21 1s2 RR vR RR vR v 則則 v R R v)1( 3 f o )(1( 21 2s1 21 1s2 3 f RR vR RR vR R R 減法器減法器 Rf - + A R3 vs1 vo R2 vs2 R1 令令 vs2 = 0， 則則 1 1 f o1s v R R v 令令 vs1 = 0， 32 23 1 f o2 )1( RR vR R R v s 2o1oo vvv 1 1 f s v R R 32

10、 23 1 f )1( RR vR R R s 10 q 積分和微分電路積分和微分電路 t v C R v d )(d os 有源積分器有源積分器 - + A R C + - vs vo 方法一：利用運(yùn)算法則方法一：利用運(yùn)算法則 則則 t s tv RC v 0 o d 1 方法二：利用方法二：利用拉氏變換拉氏變換 )( )(Z )( )( s 1 f o sv s sZ sv )( 1 s sv sRC )( )/(1 s sv R sC 拉氏反變換得拉氏反變換得 t s tv RC v 0 o d 1 11 有源微分器有源微分器 利用利用拉氏變換：拉氏變換： )( )(Z )( )( s

11、1 f o sv s sZ sv )( s ssRCv )( )/(1 s sv sC R 拉氏反變換得拉氏反變換得 t v RCv s d d o - + A R C + - vs vo 波形變換波形變換 t vs O 輸入方波輸入方波 積分輸出三角波積分輸出三角波 vo t O 微分輸出尖脈沖微分輸出尖脈沖 t vo O 12 q 對數(shù)、反對數(shù)變換器對數(shù)、反對數(shù)變換器 對數(shù)變換器對數(shù)變換器 - + A R + - vs vo T BE e S s V v I R v 利用運(yùn)算法得：利用運(yùn)算法得：由于由于 oBE vv 整理得整理得 RI v Vv S s To ln 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： vo 受

12、溫度影響大、動態(tài)范圍小。受溫度影響大、動態(tài)范圍小。 vs 必須大于必須大于 0。 13 改進(jìn)型對數(shù)變換器改進(jìn)型對數(shù)變換器 - + A1 + - vs vo + - A2 VCC + - RL R3 R4 to vB2 R2 R5 T1T2 R1 iC2 iC1 由圖由圖 1C C2 T 1C C2 TBE1BE2B2 lg3 . 2ln i i V i i Vvvv 由于由于 1sC1 / Rvi 2CC22BCCC2 / )(RVRvVi ( (很小很小) ) 則則)lg(3 . 2lg3 . 2 s CC1 2 T 2C C1 TB2 v VR R V i i Vv )lg()1(3 .

13、2)1( sT 4 3 2B 4 3 o KvV R R v R R v ( (T1、T2特性相同特性相同) ) 利用利用 R4 補(bǔ)補(bǔ) 償償 VT，改善，改善 溫度特性。溫度特性。 v S 大范圍 大范圍 變化時(shí)，變化時(shí)， vO 變化很小。變化很小。 14 反對數(shù)變換器反對數(shù)變換器 R v I V v o S T BE e 利用運(yùn)算法則得利用運(yùn)算法則得由于由于 sBE vv 整理得整理得 T s e So V v RIv 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：vo 受溫度影響大。受溫度影響大。vs 必須小于必須小于 0。 - + A R + - vs vo T 15 q 乘、除法器乘、除法器 vo1- + A1 vX

14、RX iX R1 iX T1 vo2 - + A2 vY RY iY R2 iY T2 - + A4 T4 iO vO R4iO - + A3R3 vo3 T3 vZ RZ iZ iZ 因因 T1、T2、T3、T4 構(gòu)成跨導(dǎo)線性環(huán)，構(gòu)成跨導(dǎo)線性環(huán)， 則則 OZYX iiii 分析方法一：分析方法一： 由圖由圖 整理得整理得 XXX / Rvi YYY / Rvi ZZZ / Rvi 4OO / Rvi Z YX YX Z4 O v vv RR RR v ( (實(shí)現(xiàn)乘、除運(yùn)算實(shí)現(xiàn)乘、除運(yùn)算) ) 16 vo1- + A1 vX RX iX R1 iX T1 vo2 - + A2 vY RY iY

15、 R2 iY T2 - + A4 T4 iO vO R4iO - + A3R3 vo3 T3 vZ RZ iZ iZ 分析方法二：分析方法二： XS X TBE1o1 ln RI v Vvv Z YX YX Z4 v vv RR RR BE1 YS Y TBE1BE2o2 lnv RI v Vvvv ZS Z TBE3o3 ln RI v Vvv A1、A2、A3 對數(shù)放大器對數(shù)放大器 A4 反對數(shù)放大器反對數(shù)放大器 T o3o2 e 4SO V vv RIv 17 6.1.3精密整流電路精密整流電路 q 精密半波整流電路精密半波整流電路 利用集成運(yùn)放高差模增益與二極管單向?qū)щ娞匦?，?gòu)成利用集

16、成運(yùn)放高差模增益與二極管單向?qū)щ娞匦?，?gòu)成 對微小幅值電壓進(jìn)行整流的電路。對微小幅值電壓進(jìn)行整流的電路。 vo - + A vI R1 vo R2 RL + - - D1 D2 vI = 0 時(shí)時(shí) vO = 0 D1 、D2 vO = 0 vI 0 時(shí)時(shí) vO 0 D1 、D2 vO = 0 vI 0 D1 、D2 vO = -(-(R2 / R1) )vI 工作原理：工作原理： vO vI - -R2 / R1 傳輸特性傳輸特性 vI t vO t vI R2 R1 - - 輸入正弦波輸入正弦波 輸出半波輸出半波 18 q 精密轉(zhuǎn)折點(diǎn)電路精密轉(zhuǎn)折點(diǎn)電路 當(dāng)當(dāng) v 0，即，即 vI (R3 /

17、 R1)VR 時(shí)：時(shí)： 當(dāng)當(dāng) v 0，即，即 vI 0 D1 、D2 傳輸特性傳輸特性 vO vI - -R2 / R3 VR R3 R1 - - vO 0 D1 、D2 則則vO = 0 )( R 1 3 I 3 2 O V R R v R R v 則則 19 q 精密轉(zhuǎn)折點(diǎn)電路實(shí)現(xiàn)非線性的函數(shù)精密轉(zhuǎn)折點(diǎn)電路實(shí)現(xiàn)非線性的函數(shù) R/R1 vo1 - + A1 VR1Rr1 R D1 D2 R1 vI vo2 - + A2 VR2Rr2 R D3 D4 R2 R R - + A3 VR3Rr3 R D5 D6 R3 R vo3 - + A4vO R )( R1 1r 1 I 1 O1 V R R

18、 v R R v )( R2 2r 2 I 2 O2 V R R v R R v )( R3 3r 3 I 3 O3 V R R v R R v )( O3O2O1O3 vvvv R/R2 R/R3 vO vI vI1vI2vI3 傳輸特性傳輸特性 20 6.1.4儀器放大器儀器放大器 儀器放大器是用來放大微弱差值信號的高精度放大器。儀器放大器是用來放大微弱差值信號的高精度放大器。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：KCMR 很高、很高、 Ri 很大，很大， Av 在很大范圍內(nèi)可調(diào)。在很大范圍內(nèi)可調(diào)。 q 三運(yùn)放儀器放大器三運(yùn)放儀器放大器 vv 由由 G 2I1I G R vv i 得得 0i由由 )( G21G2

19、o1o RRRivv 得得 由減法器由減法器 A3 得：得： 2o 65 6 3 4 1o 3 4 o )1(v RR R R R v R R v 若若 R1 = R2 = R 、R3 = R5 、R4 = R6 整理得整理得 ) 2 1( G3 4 2I1I o f R R R R vv v Av vI1 + - A1 R1 - + A2 RG vo1 vO vI2 - + A3 R2 R3R4 R5R6 iG vo2 21 q 有源反饋儀器放大器有源反饋儀器放大器 可證明可證明 G S 4 43 2I1I o f R R R RR vv v Av vI1 + - A3 R1 - + A1

20、RG vO IO + - A2 R2 R3 VCC R5 R6 iG vI2 RS VEE iS IO R4 T1T2 T3T4 T1、T2 差放差放 T3、T4 差放差放 A3 跟隨器跟隨器 A2 跟隨器跟隨器 A1 放大器放大器 采用嚴(yán)格配對的低噪聲對管和精密電阻，可構(gòu)成低噪聲、采用嚴(yán)格配對的低噪聲對管和精密電阻，可構(gòu)成低噪聲、 高精度、增益可調(diào)的儀器放大器。高精度、增益可調(diào)的儀器放大器。 22 q 儀器放大器的應(yīng)用儀器放大器的應(yīng)用 儀器放大器單片集成產(chǎn)品：儀器放大器單片集成產(chǎn)品： LH0036、LH0038、AMP-03、AD365、AD524 等。等。 例：儀器放大器構(gòu)成的橋路放大器例

21、：儀器放大器構(gòu)成的橋路放大器 溫度為規(guī)定值時(shí)溫度為規(guī)定值時(shí) RT =R 路橋平衡路橋平衡 vo = 0 。 溫度變化時(shí)溫度變化時(shí) RT R 路橋不平衡路橋不平衡 vo 產(chǎn)生變化。產(chǎn)生變化。 儀器儀器 放大器放大器 RG RT R R Rt o VREF vo 23 6.1.5電流傳輸器電流傳輸器 電流傳輸器：通用集成器件，廣泛用于模擬信號處電流傳輸器：通用集成器件，廣泛用于模擬信號處 理電路中。理電路中。 q 電流傳輸器電路符號及特點(diǎn)電流傳輸器電路符號及特點(diǎn) Y X Z CC vX vY vZ iY = 0 iX iZ Y 輸入端：輸入端： iY = 0，即，即 RY ； X 輸入端：輸入端：

22、 vX = vY ，且，且 vX 與與 iX 大小無關(guān)，大小無關(guān)，RX 0 ； Z 輸出端：輸出端： iZ = iX ，且，且 iZ 與與 vZ 大小無關(guān)；大小無關(guān)； 24 q 電流傳輸器構(gòu)成的模擬信號處理電路電流傳輸器構(gòu)成的模擬信號處理電路 Y X Z CC vi RL iX iO R + - - 互導(dǎo)放大器互導(dǎo)放大器 互阻放大器互阻放大器 電流放大器電流放大器 iYX vvv Rvii/ XXo RviAg/1/ io Y X Z CC is RL iX iO R2 R1 1SYX Rivv 2XXo / Rvii 21So /RRiiAi Y X Z CC1 ii R vo iZ1 RL

23、 Y X CC2Z + - - i1Z ii Rivv 1Z2Yo RivAr io / 25 負(fù)阻變換器負(fù)阻變換器 Y X Z CC2 iX1 R2 Y X CC1Z vi iI iZ2 R1 iZ1 RL 21X1Xi Rivv 1 2Y 2Zi R v ii L1XL1Z2Y RiRiv L 21 i i i R RR i v R 26 6.2集成運(yùn)放性能參數(shù)及對應(yīng)用電路影響集成運(yùn)放性能參數(shù)及對應(yīng)用電路影響 6.2.1集成運(yùn)放性能參數(shù)集成運(yùn)放性能參數(shù) Avd 高高( (80 140 dB) )，Rid 高高( (M ) )，Rod低低 ( ( 100 M ) ) 共模特性共模特性 輸入直

24、流誤差特性輸入直流誤差特性 IIB( (10 100 A) )，VIO ( (mV) )，IIO( (為為 IIB 的的 5% 10%) ) 大信號動態(tài)特性大信號動態(tài)特性轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率 SR，全功率帶寬，全功率帶寬 BWP 27 6.2.2直流和低頻參數(shù)對性能的影響直流和低頻參數(shù)對性能的影響 q Avd、Rid、Rod 為有限值的影響為有限值的影響 運(yùn)放應(yīng)用場合不同，各項(xiàng)性能參數(shù)影響也不同。因此工運(yùn)放應(yīng)用場合不同，各項(xiàng)性能參數(shù)影響也不同。因此工 程估算時(shí)，可針對不同場合，有選擇地分析運(yùn)算誤差。程估算時(shí)，可針對不同場合，有選擇地分析運(yùn)算誤差。 )1( dL1 fod ff v vv ARR R

25、R AA - + A R1 Rf + - vs vo RL vid Rid vO + - - v- - Avd vid - - + Rod + - - R1 Rf vs+ - RL 可證明可證明 其中其中 idf11 /RRRR odfLL /RRRR 1ff / RRAv Avd 對精度影響最大。對精度影響最大。Avd 越大，運(yùn)算誤差越小。越大，運(yùn)算誤差越小。 28 q KCMR、Ric 為有限值的影響為有限值的影響 - + A R1 Rf + - vs vo RL 可證明可證明 其中其中 Avd、KCMR 越大，同相放大器運(yùn)算精度越高。越大，同相放大器運(yùn)算精度越高。 由于同相放大器輸入端引

26、入了共模信號，因此必須考慮由于同相放大器輸入端引入了共模信號，因此必須考慮 KCMR的影響。的影響。 Ric vO + - - v- - Avd vid Rod+ - - R1 Rf vs RL v+ + Ric Rid + - - Avd vic KCMR ) 1 1( /1 CMRdf f f KAA A A vv v v 1ff /1RRAv 29 q 輸入偏置電流輸入偏置電流 IIB 對性能的影響對性能的影響 - + A R1 Rf + - vs vo R+= R1/ Rf 則則 IIB 在外電路反相端產(chǎn)生的直流電壓：在外電路反相端產(chǎn)生的直流電壓： 則則 IIB 在外電路同相端產(chǎn)生的直

27、流電壓：在外電路同相端產(chǎn)生的直流電壓： RIV IB RIV IB 設(shè)設(shè) R-、R+ 分別為外電路在反相端和同相端等效的直流電阻。分別為外電路在反相端和同相端等效的直流電阻。 2/ )( B2B1IB III 輸入偏置電流輸入偏置電流 RR 若若則則0 id v輸出無失調(diào)輸出無失調(diào) 例：例： 注：平衡電阻注：平衡電阻 R+ 的接入對的接入對 性能指標(biāo)計(jì)算沒有影響，但性能指標(biāo)計(jì)算沒有影響，但 運(yùn)算精度得到明顯改善。運(yùn)算精度得到明顯改善。 因此，為減小因此，為減小 IIB 對運(yùn)算精度的影響，要求外接在集成運(yùn)放兩對運(yùn)算精度的影響，要求外接在集成運(yùn)放兩 輸入端的直流電阻相等。輸入端的直流電阻相等。 3

28、0 q 失調(diào)電流失調(diào)電流 IIO 與失調(diào)電壓與失調(diào)電壓 VIO 的影響的影響 vO + - - R1 Rf RL IIB IIB IIO 2 IIO 2 + - - VIO R+ )(1( IOIO 1 f o RIV R R v可證明可證明 為減小失調(diào)的影響：為減小失調(diào)的影響： 在在 R+ 較小時(shí)，應(yīng)選擇較小時(shí)，應(yīng)選擇 VIO 小的運(yùn)放；小的運(yùn)放； 在在 R+ 較大時(shí)，應(yīng)選擇較大時(shí)，應(yīng)選擇 IIO 小的運(yùn)放。小的運(yùn)放。 31 6.2.3高頻參數(shù)對性能的影響高頻參數(shù)對性能的影響 q 小信號頻率參數(shù)小信號頻率參數(shù) 開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬 BW 內(nèi)補(bǔ)償?shù)募蛇\(yùn)放可近似看成是單極點(diǎn)系統(tǒng)，該運(yùn)內(nèi)補(bǔ)償?shù)募蛇\(yùn)

29、放可近似看成是單極點(diǎn)系統(tǒng)，該運(yùn) 放的上限截止頻率即開環(huán)帶寬放的上限截止頻率即開環(huán)帶寬 BW( (或稱或稱 3 dB 帶寬帶寬) )。 單位增益帶寬單位增益帶寬 BWG 指增益下降到指增益下降到 1( (0 dB) )時(shí)對應(yīng)的頻率。小信號工作時(shí)，時(shí)對應(yīng)的頻率。小信號工作時(shí)， 其值為常數(shù)，且其值為常數(shù)，且 BWG = AvdI BW 。 當(dāng)運(yùn)放閉環(huán)工作時(shí)，當(dāng)運(yùn)放閉環(huán)工作時(shí)，BWG等于反饋電路的增益帶寬積。等于反饋電路的增益帶寬積。 反饋越深，反饋越深，Avf 越小，閉環(huán)帶寬越小，閉環(huán)帶寬 BWf 越寬。越寬。 即即BWG = Avf BWf 32 q 大信號動態(tài)參數(shù)大信號動態(tài)參數(shù) 指集成運(yùn)放輸出電

30、壓隨時(shí)間最大可能的變化速率。指集成運(yùn)放輸出電壓隨時(shí)間最大可能的變化速率。 其值越大，運(yùn)放高頻性能越好。其值越大，運(yùn)放高頻性能越好。 影響影響 SR 主要原因：運(yùn)放內(nèi)部存在寄生電容和相位補(bǔ)主要原因：運(yùn)放內(nèi)部存在寄生電容和相位補(bǔ) 償電容。償電容。 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率( (又稱壓擺率又稱壓擺率) ) max o R d )(d t tv S 指集成運(yùn)放輸出最大不失真峰值電壓時(shí)，允許的最指集成運(yùn)放輸出最大不失真峰值電壓時(shí)，允許的最 高工作頻率。高工作頻率。 全功率帶寬全功率帶寬 ommax R P 2 V S BW 當(dāng)當(dāng) SR 一定時(shí)，最大不失真輸出電壓與工作頻率成反一定時(shí)，最大不失真輸出電壓與工作頻率

31、成反 比。工作頻率越高，不失真輸出的比。工作頻率越高，不失真輸出的 Vom 就越小。就越小。 33 6.4集成電壓比較器集成電壓比較器 電壓比較器的作用電壓比較器的作用 比較兩輸入信號大小，并以輸出高、低電平來指示。比較兩輸入信號大小，并以輸出高、低電平來指示。 電壓比較器的特點(diǎn)電壓比較器的特點(diǎn) 輸入模擬量，輸出數(shù)字量。實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量間的轉(zhuǎn)換。輸入模擬量，輸出數(shù)字量。實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量間的轉(zhuǎn)換。 6.4.1電壓比較器的作用電壓比較器的作用 電壓比較器工作原理電壓比較器工作原理 可知，只要開環(huán)可知，只要開環(huán) Avd 很大，則很大，則 v+、v- 間的微小差值，即可使運(yùn)間的微小差值，即可使運(yùn)

32、放輸出工作在飽和狀態(tài)。放輸出工作在飽和狀態(tài)。 由由)( do vvAv v v + v - - 時(shí)，時(shí)， vo = Vomax( (正飽和值正飽和值) ) v + v - - 時(shí)，時(shí)， vo = Vomin ( (負(fù)飽和值負(fù)飽和值) ) v + = v - - 時(shí)，時(shí)，邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換 因此因此 34 理想比較特性理想比較特性 - + A vovI VREF vI vo VREF Vomax Vomin O vI VREF 時(shí)，時(shí)， vo = Vomin vI = VREF 時(shí)，時(shí)，邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換 理想特性理想特性 vI vo VREF Vomax Vomin O 實(shí)際比較特

33、性實(shí)際比較特性 實(shí)際特性實(shí)際特性 vI VREF Vomin / /Avd 時(shí)，時(shí)， vo = Vomin 注：注：Avd 越大，比較特性越接近理想特性，越大，比較特性越接近理想特性， VREF 作為門限值的作為門限值的 比較精度越高。比較精度越高。 35 6.4.1具有不同比較特性的電壓比較器具有不同比較特性的電壓比較器 q 單限電壓比較器單限電壓比較器 特點(diǎn)：運(yùn)放開環(huán)工作。特點(diǎn)：運(yùn)放開環(huán)工作。 過零比較器過零比較器 - + A vo vI + - - R1 D1 D2 R R ( (VREF = 0) ) R1 限流電阻，與限流電阻，與 D1、D2 共同構(gòu)成電平變換電路。共同構(gòu)成電平變換電

34、路。 VOH = VZ + VD(on) VOL = - -( VZ + VD(on) ) vI vo VOH VOL O 比較特性比較特性 t vO O t vI O 36 單限比較器單限比較器 - + A vo vI + - - R3 D1 D2 R1/R2 VREF R1 R2 i1 i2 分析方法：分析方法： 1) )令令 v = v+ + 求出的輸入電壓求出的輸入電壓 vI I 即門限電平。即門限電平。 2) )分別分析分別分析 vI I 大于門限、小于門限時(shí)的輸出大于門限、小于門限時(shí)的輸出 vO O 電平。電平。 0 REF 21 2 I 21 1 V RR R v RR R 令令

35、得門限電平得門限電平 REF 1 2 I V R R v 即即 v+ + v- - 若若 REF 1 2 I V R R v 則則 vO = VOH 比較特性比較特性 vI vo VOH VOL VREF R2 R1 - - 37 單限比較器優(yōu)點(diǎn)：單限比較器優(yōu)點(diǎn)： 電路結(jié)構(gòu)簡單，可不計(jì)有限電路結(jié)構(gòu)簡單，可不計(jì)有限 KCMR 的影響。的影響。 單限比較器缺點(diǎn)：單限比較器缺點(diǎn)： 電路抗干擾能力差。電路抗干擾能力差。 例如：過零比較器，當(dāng)門限電平附近出現(xiàn)干擾信號例如：過零比較器，當(dāng)門限電平附近出現(xiàn)干擾信號 時(shí)，輸出會出現(xiàn)誤操作。時(shí)，輸出會出現(xiàn)誤操作。 t vO O vI t O 38 q 遲滯比較器

36、遲滯比較器( (施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器) ) - + A vo vI + - - R3 D1 D2 R VREF R1 R2 特點(diǎn)特點(diǎn) 正反饋電路。正反饋電路。 具有雙門限。具有雙門限。 REF 21 1 O 21 2 I V RR R v RR R v 令令 得門限電平：得門限電平： REF 21 1 OH 21 2 IH V RR R V RR R v REF 21 1 OL 21 2 IL V RR R V RR R v 反相輸入遲滯比較器反相輸入遲滯比較器 )( OLOH 21 2 ILIH VV RR R VVV 遲滯寬度：遲滯寬度： vI vo VOH O 比較特性比較特性 VOL VILVIH 39 - + A vo vI + - - R3 D1 D2 R VREF R1 R2 I 21 1 O 21 2 REF v RR R v RR R V 令令 得門限電平：得門限電平： 同相輸入遲滯比較器同相輸入遲滯比較器 遲滯寬度：遲滯寬度： vI vo VOH O 比較特性比較特性 VOL VILVIH 將反相遲滯比較器中的將反相遲滯比較器中的 vI 與與 VREF 交換，即得同相