模電 電子線路線性部分第五版 主編 馮軍 謝嘉奎第六章課件

1、6.2集成運放性能參數(shù)及對應(yīng)用電路的影響集成運放性能參數(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放高精度和高速寬帶集成運放6.1集成運放應(yīng)用電路的組成原理集成運放應(yīng)用電路的組成原理 第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 6.1集成運放應(yīng)用電路的組成原理集成運放應(yīng)用電路的組成原理根據(jù)集成運放自身所處的工作狀態(tài)，運放應(yīng)用電路分：根據(jù)集成運放自身所處的工作狀態(tài)，運放應(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 -+AZ1Zfvovs1vs2iZ1 或或 Zf 采

2、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、除法等運算電路。等運算電路。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、微分等運算電路。微分等運算電路。組成：組成：集成運放外加深度負(fù)反饋。集成運放外加深度負(fù)反饋。因負(fù)反饋作用，使運放小信因負(fù)反饋作用，使運放小信號工作，故運放處于線性狀態(tài)。號工作，故運放處于線性狀態(tài)。 第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 非線性應(yīng)用電路非線性應(yīng)用電路 -+AvOvIVREF組成特點組成特點：運放運

3、放開環(huán)工作。開環(huán)工作。 由于開環(huán)工作時運放增益很大，因此較小的輸入電壓，由于開環(huán)工作時運放增益很大，因此較小的輸入電壓，即可使運放輸出進入非線區(qū)工作。即可使運放輸出進入非線區(qū)工作。例如電壓比較器。例如電壓比較器。6.1.1集成運放理想化條件下兩條重要法則集成運放理想化條件下兩條重要法則 理理想想運運放放 dvA idR0odR CMRK BW失調(diào)和漂移失調(diào)和漂移0 推論推論 idR0do vAvvv因因則則 vv因因則則0i第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 vv說明：說明：0i相當(dāng)于運放兩輸入端相當(dāng)于運放兩輸入端“虛短路虛短路”。虛短路不能理解為兩輸入端短接，

4、只是虛短路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的程度。實際上，運放正是利用這小到了可以忽略不計的程度。實際上，運放正是利用這個極其微小的差值進行電壓放大的。個極其微小的差值進行電壓放大的。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的程度。小到了可以忽略不計的程度。相當(dāng)于運放兩輸入端相當(dāng)于運放兩輸入端“虛斷路虛斷路”。實際運放低頻工作時特性接近理想化，因此可利用實際運放低頻工作時特性接近理想化，因此可利用“虛短、虛斷虛短、虛斷”運算法則分析運放應(yīng)用電路。此時，電運算法則分析運放應(yīng)用電路。此時，電

5、路輸出只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，而不涉及運放內(nèi)部路輸出只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，而不涉及運放內(nèi)部電路。電路。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 集成運放基本應(yīng)用電路集成運放基本應(yīng)用電路 反相放大器反相放大器-+AR1Rf+-vsvoifi1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f1ii 1s1s1RvRvvi fofofRvRvvi 由圖由圖輸出電壓表達式：輸出電壓表達式：s1fovRRv 輸入電阻輸入電阻1iRR 輸出電阻輸出電阻0oR因因0 v因深度電壓負(fù)反饋因深度電壓負(fù)反饋第第 6 章

6、集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 同相放大器同相放大器 -+AR1Rf+-vsvoifi1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svv 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1s110RvRvi fosfofRvvRvvi 由圖由圖輸出電壓表達式：輸出電壓表達式： vRRvRRv)1()1(1fs1fo輸入電阻輸入電阻 iR輸出電阻輸出電阻0oR因深度電壓負(fù)反饋因深度電壓負(fù)反饋0i因因則則f1ii 第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 同相跟隨器同相跟隨器 -+A+-vsvo由圖得由圖得sovvv vv

7、因因由于由于1f vA iR0oR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，在復(fù)頻域內(nèi)：為線性電抗元件時，在復(fù)頻域內(nèi)：)()()()(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變換拉氏反變換 )(otv得得注：注：拉氏反變換時拉氏反變換時tsdd tsd1第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 加、減運算電路加、減運算電路 反相加法器反相加法器 6.1.2運算電路運算電路-+AR2Rf+-vs2voif

8、i2R1i1+-vs1 vv因因則則0 v因因 i 0則則f21iii fo2s21s1RvRvRv 即即整理得整理得s22fs11fovRRvRRv 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 疊加原理進行分析。疊加原理進行分析。 2o1oovvv 令令 vs2 = 0則則s11fo1vRRv 令令 vs1 = 0則則s22fo2vRRv 例如例如第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 同相加法器同相加法器 -+AR2Rf+-vs1voR1+-vs2R3利用疊加原理：利用疊加原理：212s1211s2R

9、RvRRRvRv 則則 vRRv)1(3fo)(1(212s1211s23fRRvRRRvRRR 減法器減法器 Rf-+AR3vs1voR2vs2R1令令 vs2 = 0，則則s11fo1vRRv 令令 vs1 = 0，32s231fo2)1(RRvRRRv 2o1oovvv s11fvRR 32s231f)1(RRvRRR 第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 積分和微分電路積分和微分電路 tvCRvd)(dos 有源積分器有源積分器 -+ARC+-vsvo方法一：利用運算法則方法一：利用運算法則則則 tstvRCv0od1方法二：利用方法二：利用拉氏變換拉

10、氏變換)()(Z)()(s1fosvssZsv )(1ssvsRC )()/(1ssvRsC 拉氏反變換得拉氏反變換得 tstvRCv0od1第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 有源微分器有源微分器 利用利用拉氏變換：拉氏變換：)()(Z)()(s1fosvssZsv )(sssRCv )()/(1ssvsCR 拉氏反變換得拉氏反變換得tvRCvddso -+ARC+-vsvo 波形變換波形變換tvsO輸入方波輸入方波積分輸出三角波積分輸出三角波votO微分輸出尖脈沖微分輸出尖脈沖tvoO第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 對

11、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 -+AR+-vsvoTBEeSsVvIRv 利用運算法得：利用運算法得：由于由于oBEvv 整理得整理得RIvVvSsToln 缺點：缺點：vo 受溫度影響大、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。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 改進型對數(shù)變換器改進型對數(shù)變換器VCC-+A1+-vsvo+-A2+-RLR3R4tvB2R2R5T1T2R1iC2iC1由圖由圖1CC2T1CC2TBE1BE2B2lg3 . 2lniiViiVvvv 由于由于1sC1/ Rvi 2CC22BCCC

12、2/ )(RVRvVi ( (很小很小) )則則)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 補補償償 VT，改善，改善溫度特性。溫度特性。vS 大范圍大范圍變化時，變化時， vO 變化很小。變化很小。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 反對數(shù)變換器反對數(shù)變換器 RvIVvoSTBEe 利用運算法則得利用運算法則得由于由于sBEvv 整理得整理得TseSoVvRIv 缺點：缺點：vo 受溫度影響大受溫度影響大。

13、vs 必須小于必須小于 0。-+AR+-vsvoT第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 乘、除法器乘、除法器vO1-+A1vXRXiXR1iXT1vO2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vO3T3vZRZiZiZ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OZYXiiii 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 ZYXYXZ4OvvvRRRRv ( (實現(xiàn)乘、除運算實現(xiàn)乘、除運算) )第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集

14、成運算放大器及其應(yīng)用電路 vo1-+A1vXRXiXR1iXT1vo2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vo3T3vZRZiZiZ分析方法二：分析方法二：XSXTBE1o1lnRIvVvv ZYXYXZ4vvvRRRR BE1YSYTBE1BE2o2lnvRIvVvvv ZSZTBE3o3lnRIvVvv 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To3o2e4SOVvvRIv 第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 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 利用集成運放

15、高差模增益與二極管單向?qū)щ娞匦?，?gòu)成利用集成運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行整流的電路。對微小幅值電壓進行整流的電路。vo-+AvIR1vo R2RL+- -D1D2 vI = 0 時時 vO = 0 D1 、D2 vO = 0 vI 0 時時 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傳輸特性傳輸特性vItvOtvIR2R1- -輸入正弦波輸入正弦波輸出半波輸出半波第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 精密轉(zhuǎn)折點電路精密轉(zhuǎn)折

16、點電路 當(dāng)當(dāng) v 0，即，即 vI (R3 / R1)VR 時：時： 當(dāng)當(dāng) v 0，即，即 vI 0 D1 、D2 傳輸特性傳輸特性vOvI- -R2 / R3VRR3R1- -vO 0 D1 、D2 則則vO = 0 )(R13I32OVRRvRRv 則則第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 精密轉(zhuǎn)折點電路實現(xiàn)非線性的函數(shù)精密轉(zhuǎn)折點電路實現(xiàn)非線性的函數(shù) R/R1vO1-+A1VR1Rr1RD1D2R1vIvO2-+A2VR2Rr2RD3D4R2RR-+A3VR3Rr3RD5D6R3RvO3-+A4vOR)(R11r1I1O1VRRvRRv )(R22r2I2

17、O2VRRvRRv )(R33r3I3O3VRRvRRv )(O3O2O1O3vvvv R/R2R/R3vOvIvI1vI2vI3傳輸特性傳輸特性第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 6.1.3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：特點：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 三運放儀器放大器三運放儀器放大器 vv由由G2I1IGRvvi 得得0i由由)(G21G2OO1RRRivv 得得由減法器由減法器 A3 得：得：2O65

18、6341O34O)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 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 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GS4432I1IofRRRRRvvvAv vI1+ -A3R1-+A1RGvOIO+ -A2R2R3VCCR5R6iGvI2RSVEEiSIOR4T1T2T3T4T1、T2 差放差放T3、T4 差放差放A3 跟隨器跟隨器A2

19、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。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 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：儀器放大器構(gòu)成的橋路放大器溫度為規(guī)定值時溫度為規(guī)定值時 RT =R 路橋平衡路橋平衡 vo = 0 。溫度變化時溫度變化時 RT R 路橋不平衡路

20、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RGRTRRRt oVREFvo第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 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電流傳輸器電路符號及特點YXZCCvXvYvZiY = 0iXiZY 輸入端：輸入端： iY = 0，即，即 RY ；X 輸入端：輸入端： 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

21、 vZ 大小無關(guān)。大小無關(guān)。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 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 YXZCCviRLiXiOR+- - 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 iYXvvv Rvii/XXo RviAg/1/io YXZCCisRLiXiOR2R11SYXRivv 2XXo/ Rvii 21So/RRiiAi YXZCC1iiRvoiZ1RLYXCC2Z+- -i1Zii Rivv1Z2Yo RivAr io/第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 負(fù)阻變換

22、器負(fù)阻變換器 YXZCC2iX1R2YXCC1ZviiIiZ2R1iZ1RL21X1XiRivv 12Y2ZiRvii L1XL1Z2YRiRiv L21iiiRRRivR 第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 6.2集成運放性能參數(shù)及對應(yīng)用電路影響集成運放性能參數(shù)及對應(yīng)用電路影響6.2.1集成運放性能參數(shù)集成運放性能參數(shù)Avd 高高( (80 140 dB) )，Rid 高高( (M ) )，Rod低低 ( ( 100 M ) ) 共模特性共模特性 輸入直流誤差特性輸入直流誤差特性IIB( (10 100 A) )，VIO ( (mV) )，IIO( (為為 I

23、IB 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第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 vidRidvO+- -v+v- -Avd vid+- -Rod+- -RicRicIIBIIBIIO2IIO2+ - -VIO+- -Avd vicKCMR集成集成運放運放電路電路模型模型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放應(yīng)用場合不同，各項性能參數(shù)影響也不同。因此工運放應(yīng)用場合不同，各項性能參數(shù)影響也不同。因此工程估算時，可

24、針對不同場合，有選擇地分析運算誤差。程估算時，可針對不同場合，有選擇地分析運算誤差。)1(dL1fodffvvvARRRRAA 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，運算誤差越小。越大，運算誤差越小。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 vidRidvO+- -v- -Avd vid- - +Rod+- -R1Rfvs+-RL-+AR1Rf+-vsvoRLq KCMR、Ric 為有限值的影響為有限值的影響可證明可證明其中其中Avd、KCMR 越大，同相放大器運算精度

25、越高。越大，同相放大器運算精度越高。 由于同相放大器輸入端引入了共模信號，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。RicvO+- -v- -Avd vidRod+- -R1RfvsRLv+ +RicRid+- -Avd vicKCMR)11(/1CMRdfffKAAAAvvvv 1ff/1RRAv 第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 +-+AR1RfvsvoRLq 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-+AR1Rf+-vsvoR+= R1/ Rf則則 IIB 在外電路反相端產(chǎn)生的直流電壓：在外電路

26、反相端產(chǎn)生的直流電壓：則則 IIB 在外電路同相端產(chǎn)生的直流電壓：在外電路同相端產(chǎn)生的直流電壓： RIVIB RIVIB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/ )(B2B1IBIII 輸入偏置電流輸入偏置電流 RR若若則則0id 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)計算沒有影響，但性能指標(biāo)計算沒有影響，但運算精度得到明顯改善。運算精度得到明顯改善。 因此，為減小因此，為減小 IIB 對運算精度的影響，要求外接在集成運放兩對運算精度的影響，要求外接在集成運放兩輸入端的直流電阻

27、相等。輸入端的直流電阻相等。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路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 )(1(IOIO1fO RIVRRv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，應(yīng)選擇較小時，應(yīng)選擇 VIO 小的運放；小的運放；在在 R+ 較大時，應(yīng)選擇較大時，應(yīng)選擇 IIO 小的運放。小的運放。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 vO+- -R1RfRLIIBIIBIIO2IIO2+ - -VIOR+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

28、數(shù)小信號頻率參數(shù) 開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬 BW內(nèi)補償?shù)募蛇\放可近似看成是單極點系統(tǒng)，該運內(nèi)補償?shù)募蛇\放可近似看成是單極點系統(tǒng)，該運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) )時對應(yīng)的頻率。小信號工作時，時對應(yīng)的頻率。小信號工作時，其值為常數(shù)，且其值為常數(shù)，且 BWG = AvdI BW 。當(dāng)運放閉環(huán)工作時，當(dāng)運放閉環(huán)工作時，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。

29、即即BWG = Avf BWf第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 大信號動態(tài)參數(shù)大信號動態(tài)參數(shù) 指集成運放輸出電壓隨時間最大可能的變化速率。指集成運放輸出電壓隨時間最大可能的變化速率。其值越大，運放高頻性能越好。其值越大，運放高頻性能越好。影響影響 SR 主要原因：運放內(nèi)部存在寄生電容和相位補主要原因：運放內(nèi)部存在寄生電容和相位補償電容。償電容。 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率( (又稱壓擺率又稱壓擺率) )maxoRd)(dttvS 指集成運放輸出最大不失真峰值電壓時，允許的最指集成運放輸出最大不失真峰值電壓時，允許的最高工作頻率。高工作頻率。 全功率帶寬全功率帶寬om

30、maxRP2 VSBW 當(dāng)當(dāng) SR 一定時，最大不失真輸出電壓與工作頻率成反一定時，最大不失真輸出電壓與工作頻率成反比。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。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 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。 電壓比較器的特點電壓比較器的特點輸入模擬量，輸出數(shù)字量。實現(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

31、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，即可使運間的微小差值，即可使運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 vvAvvv+ v- - 時，時， vO = Vomax( (正飽和值正飽和值) ) v+ v- - 時，時， vO = Vomin ( (負(fù)飽和值負(fù)飽和值) ) v+ = v- - 時，時，邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換 因此因此第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 理想比較特性理想比較特性-+AvOvIVREFvIvOVREFVomaxVominOvI

32、 VREF 時，時， vO = VominvI = VREF 時，時，邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換 理想特性理想特性vIvOVREFVomaxVominO 實際比較特性實際比較特性實際特性實際特性vI VREF Vomin / /Avd 時，時， 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。第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 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：運放開環(huán)工作。特點：

33、運放開環(huán)工作。 過零比較器過零比較器 -+AvOvI+- -R1D1D2RR( (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)成電平變換電路。VOH = VZ + VD(on) VOL = - -( VZ + VD(on) ) vIvOVOHVOLO比較特性比較特性tvOOtvIO第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 單限比較器單限比較器 -+AvOvI+- -R3D1D2R1/R2VREFR1R2i1i2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

34、電平。2) )分別分析分別分析 vI I 大于門限、小于門限時的輸出大于門限、小于門限時的輸出 vO 電平。電平。0REF212I211 VRRRvRRR令令得門限電平得門限電平REF12IVRRv 即即 v+ + v- -若若REF12IVRRv 則則 vO = VOH比較特性比較特性vIvOVOHVOLVREFR2R1- -第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 單限比較器優(yōu)點：單限比較器優(yōu)點： 電路結(jié)構(gòu)簡單，可不計有限電路結(jié)構(gòu)簡單，可不計有限 KCMR 的影響。的影響。 單限比較器缺點：單限比較器缺點： 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)

35、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，輸出會出現(xiàn)誤操作。時，輸出會出現(xiàn)誤操作。 tvOOvItO第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 q 遲滯比較器遲滯比較器( (施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器) )-+AvOvI+- -R3D1D2RVREFR1R2特點特點正反饋電路正反饋電路具有雙門限具有雙門限REF211O212IVRRRvRRRv 令令得門限電平：得門限電平：REF211OH212IHVRRRVRRRv REF211OL212ILVRRRVRRRv 反相輸入遲滯比較器反相輸入遲滯比較器 )(OLOH212ILIHVVRRRVVV 遲滯寬度：遲滯寬度： vIvOVOHO比較特性比較特性VOLVILVIH第第 6 章集成運算放大器及其應(yīng)用電路章集成運算放大器及其應(yīng)用電路 -+AvOvI+- -R3D1D2RVREFR1R2I211O212REFvRRRvRRRV 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： vIvOVOHO比較特性比較特性VOLVILVIH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，即得同相輸交換，即得同相輸入遲