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1、会计学1模电康华光模电康华光(hu un)第六版第六版10第一页，共72页。2华中科技大学 张林电子技术基础电子技术基础(jch)(jch)模拟部分模拟部分1 1 绪论绪论2 2 运算放大器运算放大器3 3 二极管及其基本电路二极管及其基本电路4 4 场效应三极管及其放大电路场效应三极管及其放大电路5 5 双极结型三极管及其放大电路双极结型三极管及其放大电路6 6 频率响应频率响应7 7 模拟集成电路模拟集成电路8 8 反馈反馈(fnku)(fnku)放大电路放大电路9 9 功率放大电路功率放大电路10 10 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路11 11 直流稳压电源直流稳压电源第1
2、页/共72页第二页，共72页。华中科技大学 张林310 10 信号处理与信号产生信号处理与信号产生(chnshng)(chnshng)电路电路10.1 10.1 10.1 10.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类10.2 10.2 10.2 10.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路10.3 10.3 10.3 10.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路*10.4*10.4*10.4*10.4 开关电容滤波器开关电容滤波器开关电容滤波器开关电容滤波器10.5 10.
3、5 10.5 10.5 正弦正弦正弦正弦(zhngxin)(zhngxin)(zhngxin)(zhngxin)波振荡电路的振荡条件波振荡电路的振荡条件波振荡电路的振荡条件波振荡电路的振荡条件10.6 RC10.6 RC10.6 RC10.6 RC正弦正弦正弦正弦(zhngxin)(zhngxin)(zhngxin)(zhngxin)波振荡电路波振荡电路波振荡电路波振荡电路10.7 LC10.7 LC10.7 LC10.7 LC正弦正弦正弦正弦(zhngxin)(zhngxin)(zhngxin)(zhngxin)波振荡电路波振荡电路波振荡电路波振荡电路10.8 10.8 10.8 10.8
4、非正弦非正弦非正弦非正弦(zhngxin)(zhngxin)(zhngxin)(zhngxin)信号产生电路信号产生电路信号产生电路信号产生电路第2页/共72页第三页，共72页。4华中科技大学 张林10.1 滤波电路滤波电路(dinl)的基本概念与的基本概念与分类分类1.基本概念基本概念滤滤波波器器：是是一一种种能能使使有有用用(yu yn)频频率率信信号号通通过过而而同同时时抑抑制或衰减无制或衰减无 用频率信号的电子装置。用频率信号的电子装置。有源滤波器：由有源器件有源滤波器：由有源器件(qjin)构成的滤波器。构成的滤波器。滤波电路滤波电路滤波电路传递函数定义滤波电路传递函数定义时，有时，
5、有其中其中 模，幅频响应模，幅频响应 相位角，相频响应相位角，相频响应群时延响应群时延响应第3页/共72页第四页，共72页。5华中科技大学 张林10.1 滤波滤波(lb)电路的基本概念与分电路的基本概念与分类类2.分分类类(fn li)低通（低通（LPF）希希希希 望望望望(xwng)(xwng)抑抑抑抑制制制制50Hz50Hz的的的的干干干干扰扰扰扰信信信信号号号号，应应应应选选选选用用用用哪哪哪哪种种种种类类类类型型型型的的的的滤波电路？滤波电路？滤波电路？滤波电路？高通（高通（HPF）带通（带通（BPF）带阻（带阻（BEF）全通（全通（APF）放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？放大
6、音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？第4页/共72页第五页，共72页。6华中科技大学 张林10.2 一阶有源滤波一阶有源滤波(lb)电路电路1.低低通通滤滤波波电电路路(dinl)传递函数传递函数其其 中中(qzhng)特征角频率特征角频率故，幅频相应为故，幅频相应为同相比例同相比例放大系数放大系数第5页/共72页第六页，共72页。7华中科技大学 张林10.2 一阶有源滤波一阶有源滤波(lb)电路电路电电路路如如何何(rh)改改变变？幅幅频频响响应应(xingyng)如如何变化？何变化？一一阶阶有有源源滤滤波波电电
7、路路通通带带外外衰衰减减速速率率慢慢（-20dB/十十倍倍频频程程），与与理理想想情情况况相相差差较较远远。一一般般用用在在对对滤滤波要求不高的场合。波要求不高的场合。有有有有源源源源滤滤滤滤波波波波电电电电路路路路和和和和无无无无源源源源滤滤滤滤波波波波电电电电路路路路相相相相比有何优缺点？比有何优缺点？比有何优缺点？比有何优缺点？2.高通高通滤波波电路路第6页/共72页第七页，共72页。10.3 高阶有源滤波高阶有源滤波(lb)电路电路n n有源低通滤波电路(dinl)n n有源高通滤波电路(dinl)n n有源带通滤波电路(dinl)n n二阶有源带阻滤波电路(dinl)第7页/共72页
8、第八页，共72页。9华中科技大学 张林有源低通滤波电路有源低通滤波电路(dinl)1.二阶有源低通滤波电路二阶有源低通滤波电路(dinl)2.传递函数传递函数对于滤波电路，有对于滤波电路，有得得滤滤波波(lb)电电路路传传递递函函数数（二阶）（二阶）（同相比例）（同相比例）第8页/共72页第九页，共72页。10华中科技大学 张林有源低通滤波电路有源低通滤波电路(dinl)2.传递函数传递函数令令称称 为(chn(chnwi)wi)通通带增益增益称称为(chn(chnwi)wi)特征角特征角频率率称称为等效品等效品质因数因数则滤波电路才能稳定工作。滤波电路才能稳定工作。注意：注意：第9页/共72
9、页第十页，共72页。11华中科技大学 张林有源低通滤波电路有源低通滤波电路(dinl)用用 代入，可得传递函数的频率响应：代入，可得传递函数的频率响应：归归一一化化的的幅幅频频响响应应(xingyng)相相 频频 响响 应应(xingyng)2.传递函数传递函数第10页/共72页第十一页，共72页。12华中科技大学 张林有源低通滤波电路有源低通滤波电路(dinl)3.幅幅 频频 响响 应应(xingyng)归一化的幅归一化的幅频响应频响应(xingyng)曲线曲线产产产产生生生生增增增增益益益益过过过过冲冲冲冲的的的的原原原原因是什么？因是什么？因是什么？因是什么？上上上上限限限限角角角角频频
10、频频率率率率 H H和和和和特特特特征征征征角角角角频频频频率率率率 C C有有有有何何何何差别？差别？差别？差别？第11页/共72页第十二页，共72页。13华中科技大学 张林 4.n阶巴特沃斯巴特沃斯传递函数函数传递函数为传递函数为式式中中n为阶滤波波电路路阶数数，c为3dB载止止角角频率率，A0为通通带(tn di)电压增益。增益。第12页/共72页第十三页，共72页。14华中科技大学 张林有源高通滤波电路有源高通滤波电路(dinl)1.二阶高通滤波电路二阶高通滤波电路(dinl)将将低低通通电电路路中中的的电电容容和和电电阻阻(dinz)对对换换，便便成成为为高通高通电电路。路。传递函数
11、函数归一化的幅一化的幅频响响应第13页/共72页第十四页，共72页。15华中科技大学 张林有源高通滤波电路有源高通滤波电路(dinl)2.巴巴特特沃沃斯斯传传递递函函数数及及其其 归归 一一 化化 幅幅 频频 响响 应应(xingyng)归一化幅一化幅频响响应(xingyng)第14页/共72页第十五页，共72页。16华中科技大学 张林有源带通滤波电路有源带通滤波电路(dinl)1.电电路路组组成成(z chn)原理原理可可 由由 低低 通通 和和 高高 通通 串串 联联(chunlin)得到得到必须满足必须满足低通截止角频率低通截止角频率高通截止角频率高通截止角频率第15页/共72页第十六页
12、，共72页。17华中科技大学 张林有源带通滤波电路有源带通滤波电路(dinl)2.例例第16页/共72页第十七页，共72页。18华中科技大学 张林有源带通滤波电路有源带通滤波电路(dinl)3.二阶有源带通滤波电路二阶有源带通滤波电路(dinl)令令传递函数传递函数得得关于关于关于关于(guny)(guny)选择性选择性选择性选择性第17页/共72页第十八页，共72页。19华中科技大学 张林二阶有源带阻滤波二阶有源带阻滤波(lb)电路电路可可由由低低通通和和高高通通并并联(bnglin)(bnglin)得到得到必须满足必须满足第18页/共72页第十九页，共72页。20华中科技大学 张林二阶有源
13、带阻滤波二阶有源带阻滤波(lb)电路电路双双 T T选 频网网络(wnglu)(wnglu)第19页/共72页第二十页，共72页。21华中科技大学 张林二阶有源带阻滤波二阶有源带阻滤波(lb)电路电路双双T T带阻阻滤波波(lb)(lb)电路路第20页/共72页第二十一页，共72页。22华中科技大学 张林二阶有源带阻滤波二阶有源带阻滤波(lb)电路电路阻阻滤波波(lb)电路的幅路的幅频特性特性第21页/共72页第二十二页，共72页。23华中科技大学 张林10.4 开关开关(kigun)电容滤波器电容滤波器1.基本原理基本原理积分分电路路由由电容容C1和两个和两个MOS开关开关(kigun)管管
14、 T1、T2等效等效电阻阻R1的的积分分电路路不重叠的两相不重叠的两相时钟脉冲脉冲 1和和 2控制控制(kngzh)关管关管的接通与断开的接通与断开第22页/共72页第二十三页，共72页。24华中科技大学 张林10.4 开关开关(kigun)电容滤波器电容滤波器1.基本原理基本原理 1为为高高电电平平时时，T1导导通，通，T2截止截止(jizh)2为为高高电电平平时时，T1截止，截止，T2导导通通C1所充所充电电荷荷(dinh)向向C2转转移移 C1被充被充电，有，有qc1C1vI 第23页/共72页第二十四页，共72页。25华中科技大学 张林10.4 开关开关(kigun)电容滤波器电容滤波
15、器1.基本原理基本原理 1为为高高电电平平时时，T1导导通，通，T2截止截止(jizh)2为为高高电电平平时时，T1截止截止(jizh)，T2导导通通C1所充所充电电荷向荷向C2转转移移 C1被充被充电，有，有qc1C1vI 在每一在每一时钟周期周期Tc内，从信号源中内，从信号源中提取的提取的电荷荷qc1C1vI供供给了了积分分电容容器器C2。因此，在。因此，在节点点1、2之之间流流过的平均的平均电流流为第24页/共72页第二十五页，共72页。26华中科技大学 张林10.4 开关开关(kigun)电容滤波器电容滤波器1.基本原理基本原理当当Tc远小于信号小于信号(xnho)周期周期时，可在两，
16、可在两节点之点之间定定义一个等效一个等效电阻阻Req 时间常数与脉冲周期常数与脉冲周期(zhuq)和和电容比有关容比有关得得等效的等效的积分器分器时间常数常数第25页/共72页第二十六页，共72页。27华中科技大学 张林10.4 开关开关(kigun)电容滤波器电容滤波器2.开关开关电电路路滤滤波器波器举举例例(j l)一一阶低通低通滤波器波器电路路(dinl)，传递函函数数为其中其中等效开关等效开关电容容滤波器波器电路路有有第26页/共72页第二十七页，共72页。28华中科技大学 张林10.4 开关开关(kigun)电容滤波器电容滤波器2.开关开关电电路路滤滤波器波器举举例例(j l)代入代
17、入传递函数表达式函数表达式第27页/共72页第二十八页，共72页。29华中科技大学 张林10.4 开关开关(kigun)电容滤波器电容滤波器2.开关开关电电路路滤滤波器波器举举例例(j l)代入代入传递函数表达式函数表达式其中其中(qzhng)一一阶低通低通滤波器的波特波器的波特图通通过选择C1、C2和和时钟频率率fc，便可，便可获得需要的得需要的滤波特性波特性第28页/共72页第二十九页，共72页。30华中科技大学 张林10.4 开关开关(kigun)电容滤波器电容滤波器3.单单片集成片集成(j chn)开关开关电电容容滤滤波波器器简简介介 目前已有通用型开关目前已有通用型开关电电容容滤滤波
18、器，可波器，可组组成低通、高通、成低通、高通、带带通等通等类类型型滤滤波波电电路，路，阶阶数达数达8阶阶，某些型号的，某些型号的产产品能品能对对微伏数量微伏数量级级的有用信号的有用信号进进行行滤滤波。波。开关开关电电容容滤滤波器的波器的滤滤波特性决定于波特性决定于电电容比和容比和时钟频时钟频率，率，设计简单设计简单，可，可实实现现高精度和高高精度和高稳稳定定滤滤波，同波，同时时便于集成。便于集成。目前集成开关目前集成开关电电容容滤滤波器除工作波器除工作频频率率还还不不够够高外（受脉冲高外（受脉冲频频率率远远大于信大于信号号频频率的限制率的限制(xinzh)），大部分性能指），大部分性能指标标已
19、达到已达到较较高水平。高水平。第29页/共72页第三十页，共72页。31华中科技大学 张林10.5 正弦波振荡电路正弦波振荡电路(zhn dn din l)的振荡条件的振荡条件正正反反馈放放大大电 路路 框框 图(kungt)(kungt)（注注意意与与负反反馈方方框框图(kungt)(kungt)的差的差别）1.振振荡荡(zhndng)条件条件若环路增益若环路增益则则去掉去掉仍有稳定的输出。仍有稳定的输出。又又所以振荡条件为所以振荡条件为振幅平衡条件振幅平衡条件相位平衡条件相位平衡条件第30页/共72页第三十一页，共72页。32华中科技大学 张林起起 振振 条条 件件(tiojin)2.起振
20、和起振和稳幅幅#振振荡荡电电路路是是单单口口网网络络，无无须须输输入入信信号号就就能能起起振振，起起振振的的信号源来自信号源来自(li z)何处？何处？电电路路器器件件内内部部噪噪声声以以及及电电源源接接通通(ji tn)扰动扰动 当当输出出信信号号幅幅值增增加加到到一一定定程程度度时，就就要要限限制制它它继续增增加加，否否则波波形形将出将出现失真。失真。噪噪声声中中，满足足相相位位平平衡衡条条件件的的某某一一频率率 0的的噪噪声声信信号号被被放放大大，成成为振振荡电路的路的输出信号。出信号。稳稳幅幅的的作作用用就就是是，当当输输出出信信号号幅幅值值增增加加到到一一定定程程度度时时，使振幅平衡
21、条件从使振幅平衡条件从 回到回到第31页/共72页第三十二页，共72页。33华中科技大学 张林4放放大大电路路(dinl)(dinl)（包包括括负反反馈放放大大电路路(dinl)(dinl)）3.振振荡电荡电路基本路基本(jbn)组组成部分成部分4反反 馈(fnku)(fnku)网网 络（构构 成成 正正 反反 馈(fnku)(fnku)的）的）4选频网网络（选择满足足相相位位平平衡衡条条件件的的一一个个频率率。经常常与与反反馈网网络合二合二为一。）一。）4稳幅幅环节第32页/共72页第三十三页，共72页。10.6 RC正弦波振荡电正弦波振荡电路路(zhn dn din l)n n1.电路组成
22、n n2.RC串并联选频网络(wnglu)的选频特性n n3.振荡电路工作原理n n4.稳幅措施n n5.移相式正弦波振荡电路第33页/共72页第三十四页，共72页。35华中科技大学 张林1.电路电路(dinl)组成组成反反馈馈(fnku)网网络络兼兼做选频网络做选频网络RC桥桥式振式振荡电荡电路路(zhn dn din l)第34页/共72页第三十五页，共72页。36华中科技大学 张林2.RC串并联选频网络串并联选频网络(wnglu)的选的选频特性频特性反反馈馈(fnku)系系数数幅幅 频频 响响 应应(xingyng)又又且令且令则则相频响应相频响应第35页/共72页第三十六页，共72页。
23、37华中科技大学 张林2.RC串并联选频网络串并联选频网络(wnglu)的选的选频特性频特性当当幅幅频频响响应应(xingyng)有有最最大大值值相相 频频 响响 应应(xingyng)第36页/共72页第三十七页，共72页。38华中科技大学 张林3.振荡电路振荡电路(zhn dn din l)工作原工作原理理此此时时若若放放大大电电路路(dinl)的的电电压增益为压增益为 断断开开环环路路某某一一点点，用用瞬瞬时时极极性性法法判判断断可可知知，电电路路(dinl)满满足足相相位位平衡条件：平衡条件：则振荡电路满足振幅平衡条件则振荡电路满足振幅平衡条件当当时，时，(+)Av电电路路可可以以输输
24、出出频频率率为为 的正弦波的正弦波RC正弦波振正弦波振荡电路一般用于路一般用于产生生频率低于率低于 1 MHz 的正弦波的正弦波第37页/共72页第三十八页，共72页。39华中科技大学 张林4.稳幅措施稳幅措施(cush)采采用用(ciyng)非非线线性性元件元件4热敏元件热敏元件(yunjin)热敏电阻热敏电阻起振时，起振时，即即热敏电阻的作用热敏电阻的作用稳幅稳幅第38页/共72页第三十九页，共72页。40华中科技大学 张林4.稳幅措施稳幅措施(cush)采采用用(ciyng)非非线线性性元件元件4场效应管（场效应管（JFET）稳幅原理稳幅原理(yunl)稳幅稳幅整流滤波整流滤波T 为压控
25、控电阻阻可变电阻区，斜率随可变电阻区，斜率随v vGSGS不同而变化不同而变化第39页/共72页第四十页，共72页。41华中科技大学 张林5.移相式正弦波振荡电路移相式正弦波振荡电路(zhn dn din l)每每节RC电路相移小于路相移小于90 当当 相相 位位 移移 接接 近近(jijn)90时，R两两端端电压接接近近(jijn)零零，所所以以，两两节RC电路路组成成的的反反馈网网络（兼兼选频网网络）很很难既既满足足相位条件，又相位条件，又满足幅足幅值条件。条件。采采用用3节节RC移移相相电电路路，在在特特定定频频率率f0下下移移相相180，加加上放大上放大电电路路产产生的生的180相移相
26、移则满则满足足(mnz)相位平衡条件。相位平衡条件。只只要要适适当当调调节节Rf的的值值，使使AV适适当当，便便可可满满足足(mnz)振幅条件，振幅条件，产产生正弦振生正弦振荡荡。第40页/共72页第四十一页，共72页。10.7 LC正弦波振荡电正弦波振荡电路路(zhn dn din l)n nLC选频放大电路n n变压器反馈式LC振荡电路(zhn dn din l)n n三点式LC振荡电路(zhn dn din l)n n石英晶体振荡电路(zhn dn din l)第41页/共72页第四十二页，共72页。43华中科技大学 张林LC选频放大选频放大(fngd)电路电路等效损等效损耗耗(snho
27、)电阻电阻一般有一般有则则当当时，电路时，电路(dinl)谐振谐振为谐振频率为谐振频率谐振时谐振时阻抗最大，且为纯阻性阻抗最大，且为纯阻性其中其中为品质因数为品质因数同时有同时有即即1.并并联谐振回路振回路第42页/共72页第四十三页，共72页。44华中科技大学 张林LC选频放大选频放大(fngd)电路电路阻阻抗抗(zkng)频频率率响应响应（a）幅）幅频响响应(xingyng)（b）相）相频响响应(xingyng)第43页/共72页第四十四页，共72页。45华中科技大学 张林LC选频放大选频放大(fngd)电路电路2.选频选频放大放大(fngd)电电路路第44页/共72页第四十五页，共72页
28、。46华中科技大学 张林变压器反馈变压器反馈(fnku)式式LC振荡电路振荡电路 虽虽然然波波形形出出现现了了失失真真，但但由由于于LC谐谐振振电电路路的的Q值值很很高高，选频选频特性好，所以特性好，所以(suy)仍能仍能选选出出0的正弦波信号。的正弦波信号。1.电电路路(dinl)结结构构2.相位平衡条件相位平衡条件3.幅幅值平衡条件平衡条件4.稳幅幅5.选频 通通过过选选择择高高增增益益的的场场效效应应管管和和调调整变压器的匝数比，可以满足整变压器的匝数比，可以满足使电路可以起振。使电路可以起振。BJT进入非入非线性区，波形出性区，波形出现失真，失真，从而幅从而幅值不再增加，达到不再增加，
29、达到稳幅目的。幅目的。（定性分析）（定性分析）第45页/共72页第四十六页，共72页。47华中科技大学 张林三点式三点式LC振荡电路振荡电路(zhn dn din l)仍仍然然由由LC并并联谐振振电路路(dinl)构构成成选频网网络A.若若中中间间点点交交流流接接地地(jid)，则则首首端端与与尾端尾端 相位相反。相位相反。1.三点式三点式LC并并联电路路 中中间端端的的瞬瞬时电位位一一定定在在首首、尾尾端端电位之位之间。三点的相位关系三点的相位关系B.若首端或尾端交流接地，若首端或尾端交流接地，则其他两其他两 端相位相同。端相位相同。第46页/共72页第四十七页，共72页。48华中科技大学
30、张林三点式三点式LC振荡电路振荡电路(zhn dn din l)2.电电感感(din n)三三点点式式振振荡电荡电路路第47页/共72页第四十八页，共72页。49华中科技大学 张林三点式三点式LC振荡电路振荡电路(zhn dn din l)3.电电容容(dinrng)三三点点式式振振荡荡电电路路第48页/共72页第四十九页，共72页。50华中科技大学 张林石英晶体石英晶体(jngt)振荡电路振荡电路Q值值越高，越高，选频选频特性越好，特性越好，频频率率(pnl)越越稳稳定。定。1.频频率率稳稳定定(wndng)问题问题频率稳定度一般由频率稳定度一般由 来衡量来衡量频率偏移量。频率偏移量。振荡频
31、率。振荡频率。LC振振荡电路路 Q 数百数百石英晶体振石英晶体振荡电路路 Q 10 000 500 000第49页/共72页第五十页，共72页。51华中科技大学 张林石英晶体石英晶体(jngt)振荡电路振荡电路结结 构构(jigu)极极板板(j bn)间间加电场加电场极板间加机械力极板间加机械力晶体机械变形晶体机械变形晶体产生电场晶体产生电场压电效应压电效应交变电压交变电压机械振动机械振动交变电压交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高当交变电压频率当交变电压频率=固有频率时，振幅最大固有频率时，振幅最大压电谐振压电谐振2.石英晶体的基本特性
32、与等效石英晶体的基本特性与等效电路路第50页/共72页第五十一页，共72页。52华中科技大学 张林石英晶体石英晶体(jngt)振荡电路振荡电路等效等效电路路A.串串联联(chunlin)谐谐振振特特性性(txng)晶晶体体等等效效阻阻抗抗为纯阻性阻性B.并并联谐振振通常通常所以所以（a）代表符号）代表符号 （b）电路模型路模型 （c）电抗抗-频率响率响应特性特性 2.石英晶体的基本特性与等效石英晶体的基本特性与等效电路路第51页/共72页第五十二页，共72页。53华中科技大学 张林石英晶体石英晶体(jngt)振荡电路振荡电路实际使使用用时外外接接一一小小(y xio)电容容Cs则 新新 的的
33、谐 振振(xizhn)频率率为由于由于由此看出由此看出调整调整2.石英晶体的基本特性与等效石英晶体的基本特性与等效电路路第52页/共72页第五十三页，共72页。54华中科技大学 张林石英晶体石英晶体(jngt)振荡电路振荡电路3.石英晶体石英晶体(jngt)振振荡电荡电路路第53页/共72页第五十四页，共72页。10.8 非正弦信号非正弦信号(xnho)产生电路产生电路n n电压(diny)比较器n n方波产生电路n n锯齿波产生电路第54页/共72页第五十五页，共72页。56华中科技大学 张林电压电压(diny)比较器比较器，由由于于(yuy)|vO|不不可可能能超超过VM，特特点点(tdi
34、n)：（1）过零比较器）过零比较器开开环，虚短虚短不成立不成立增益增益A0大于大于105（忽略了放大器输出级的饱和压降）（忽略了放大器输出级的饱和压降）所以所以当当|+VCC|=|-VEE|=VM=15V，A0=105 时，可以认为可以认为vI 0 时，vOmax=+VCCvI 0 时，vOmax=-VEE（过零比较器）（过零比较器）运算放大器工作在非运算放大器工作在非线性状性状态下下1.单门限限电压比比较器器第55页/共72页第五十六页，共72页。57华中科技大学 张林电压电压(diny)比较器比较器特特点点(tdin)：（1）过过 零零 比比 较较(bjio)器器开环，开环，虚短虚短不成立
35、不成立增益增益A0大于大于105 输入入为正正负对称称的的正正弦弦波波时，输出出为方波。方波。电压传输特性特性1.单门限限电压比比较器器第56页/共72页第五十七页，共72页。58华中科技大学 张林思考思考 1.若若过零零比比较器器如如左左图所所示示，则它它的的电压传输特特性性将将是是怎怎样的？的？2.输入入为正正负对称称的的正正弦弦波波时，输出波形是怎出波形是怎样的？的？第57页/共72页第五十八页，共72页。59华中科技大学 张林电压电压(diny)比较器比较器（2）门门限限电电压压不不为为(b wi)零零的的比较器比较器电电压压传传输输(chun sh)特性特性 输输入入为为正正负负对对
36、称称的的正正弦弦波波时时，输出波形如图所示。输出波形如图所示。（门限电压为（门限电压为VREF）1.单门限限电压比比较器器第58页/共72页第五十九页，共72页。60华中科技大学 张林解：解：（1）A 构构成成(guchng)过零比零比较器器（2）RC 为微分微分电路，路，RCT例例电路路(dinl)如如图所所示示，当当输入入信信号号如如图c所所示示的的正正弦弦波波时，定定性画出性画出（3）D 削削波波（限限幅幅、检波波(jinb)）第59页/共72页第六十页，共72页。61华中科技大学 张林解：解：例例图示示为另另一一种种(y zhn)形形式式的的单门限限电压比比较器器，试求求出出其其门限限
37、电压(阈值电压)VT，画画出出其其电压传输特特性性。设运运放放输出出的的高高、低低电平分平分别为VOH和和VOL。利用利用(lyng)叠加原理可叠加原理可得得理想情况下，理想情况下，输出出电压发生生(fshng)跳跳变时对应的的vPvN0，即，即门限限电压第60页/共72页第六十一页，共72页。62华中科技大学 张林单门限单门限(mnxin)比较器的抗干扰能力比较器的抗干扰能力应为高电平应为高电平错误电平错误电平第61页/共72页第六十二页，共72页。63华中科技大学 张林电压电压(diny)比较器比较器（1）电电路路(dinl)组成组成（2）门门限限(mnxin)电压电压而而vP与与vO有关
38、，有关，对应vO的两个的两个电压值，vP的两个的两个门限限电压上门限电压上门限电压下门限电压下门限电压回差电压回差电压2.迟滞比滞比较器器第62页/共72页第六十三页，共72页。64华中科技大学 张林电压电压(diny)比较器比较器（3）传传输输(chun sh)特性特性（4）分分析析(fnx)要点要点 门限电压与输出电压有关门限电压与输出电压有关 任何时刻只有一个门限电压有效任何时刻只有一个门限电压有效 当当输输入入介介于于两两门门限限之之间间时时输输出出不不变变。只只有有当当输输入入高高于于有有效效的的上上门门限限或或低低于于有有效效的的下下门门限限时时，输输出出才才翻翻转转。翻翻转转方方
39、向向取取决决于于输输入入输输出的相位关系。出的相位关系。2.迟滞比滞比较器器第63页/共72页第六十四页，共72页。65华中科技大学 张林解：解：（1）门门限限(mnxin)电电压压（3）输出电压）输出电压(diny)波形波形例例电路路如如图所所示示，试求求门限限电压，画画出出传输特特性性和和图c所所示示输入入信信号下的号下的输出出(shch)电压波形。波形。（2）传输特性）传输特性与与单单门门限限相相比比，迟迟滞滞比比较较器器在在电电路路翻翻转转时时有何特点有何特点?第64页/共72页第六十五页，共72页。66华中科技大学 张林解：解：（1）门门限限(mnxin)电压电压例例电路如路如图示，
40、示，试求求门限限电压，画出，画出传输(chun sh)特性。特性。（2）传传输输(chun sh)特性特性翻翻转时刻，刻，vP=vN=0第65页/共72页第六十六页，共72页。67华中科技大学 张林电压电压(diny)比较器比较器集成集成电压比比较器与集成运算放大器比器与集成运算放大器比较：开开环增增益益低低、失失调电压大大、共共模模抑抑制制比比小小，灵灵敏敏度度往往往往(wngwng)不如用集成运放构成的比不如用集成运放构成的比较器高。器高。但但集集成成电电压压比比较较器器中中无无频频率率补补偿偿电电容容(dinrng)，因因此此转转换换速速率率高高，改改变输变输出状出状态态的典型响的典型响
41、应时间应时间是是30200ns。相同条件下相同条件下741集成运算放大器的响集成运算放大器的响应时间为30 s左右。左右。3.集成集成电压比比较器器第66页/共72页第六十七页，共72页。68华中科技大学 张林方波产生方波产生(chnshng)电路电路迟滞比迟滞比较器较器RCRC充放充放电支路电支路稳压管双稳压管双向限幅向限幅能否能否(nn fu)(nn fu)不串入不串入该电阻？该电阻？1.电电路路组组成成(z chn)（多（多谐谐振振荡电荡电路）路）第67页/共72页第六十八页，共72页。69华中科技大学 张林方波产生方波产生(chnshng)电路电路 由由于于迟迟滞滞比比较较器器中中正正
42、反反馈馈的的作作用用，电电源源接接通通后后瞬瞬间间(shn jin)，输输出便出便进进入入饱饱和状和状态态。假假设(jish)(jish)为正正向向饱和状和状态2.工作原理工作原理第68页/共72页第六十九页，共72页。70华中科技大学 张林方波产生方波产生(chnshng)电路电路利利用用(lyng)(lyng)三三要要素素法法公公式式其其中中(qzhng(qzhng)则又又当当F0.462时3.振振荡周期周期第69页/共72页第七十页，共72页。71华中科技大学 张林方波产生方波产生(chnshng)电路电路4.占空比可占空比可变变的方波的方波产产生生(chnshng)电电路路第70页/共72页第七十一页，共72页。72华中科技大学 张林锯齿波产生锯齿波产生(chnshng)电路电路同相输入迟同相输入迟滞滞(chzh)比较器比较器积分电路积分电路充放电时间常数充放电时间常数(sh jin chn sh)不同不同#该该电电路路可可否否称称为为方方波波产生电路产生电路?end第71页/共72页第七十二页，共72页。