第 4 章

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4.3 集成运算放大器4.3.1 集成运放的组成4.3.2 集成运放的基本特性4.3.3 放大电路中的负反馈4.3.4 集成运放在模拟信号运算方

面的应用4.3.5 集成运放在幅值比较方面的应

用*4.3.6 应用举例

4.1 集成运放的组成4.1 集成运放的组成

4.1.1 概述4.1.1 概述4.1.2 集成运放的输入级电路4.1.2 集成运放的输入级电路

差分放大电路4.1.3 集成运放的输出级电路4.1.3 集成运放的输出级电路

互补对称电路4.1.4 集成运放的工作原理和

图形符号4.1.4 集成运放的工作原理和

图形符号

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第 4 章

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u- u0

中间级

输出级

置 路 偏 电

u+

ui

输入

级

4.1.1 概述4.1.1 概述 集成运放是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。

第 4 章

上页 下页 返回 集成运放的组成框图

集成电路的特点第 4 章

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在集成电路工艺中还难于制造电感元件和大容量电容，因此集成运放主要采用直接耦合。

运算放大器的输入级采用差分放大电路，其特点是输入电阻高、抗干扰能力强、零漂小。

在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻。

集成电路中的二极管都采用晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。

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序序 :: 直接耦合方式及其存在问题直接耦合方式及其存在问题 4.1.2 集成运放的输入级电路4.1.2 集成运放的输入级电路 差分放大电路第 4 章

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R RB1 C1

u i

uoT

T

1

2UCE1

+UCC

E2R

RC2

－－

+

+

前、后级静态工作点的相互影响

当放大器的输入电压 ui = 0 时，其输出电压 uO

往往不为常数，称这种现象为放大器的零点漂移。

差分放大电路能很好地抑制零点漂移。差分放大电路能很好地抑制零点漂移。

t

u

0

o

出现零点漂移的原因 ： 多级直接耦合放大器的放大倍数很高。输入级由于管子特性、参数随温度变化等因素引起输出电压很大的变化，从而导致整个放大器无法正常工作。

第 4 章

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直接耦合放大器的零点漂移

第 4 章

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恒流源的组成：

工作原理：设 iC3

iB3 iC3

UR2 UBE3（ UB3 固定）

R1 、 DZ 、 T3 、 R2

ToCiC1

iC2

1.典型差分放大电路对零漂的抑制

1.典型差分放大电路对零漂的抑制

+UCC

RBRL

RC RC

T1 T2

C1 C2

ui2

+

－

－

+

－

ui

ui1

+

+

－UZ R2

T3

B3 iB3iC3

DZ

u01 u02

++

－ －

E

+ －u0

－ UEE

R1

R

R

RB

iC1 iC1

大小相等、极性相反

第 4 章

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2. 差分放大电路对差模信号的放大作用 2. 差分放大电路对差模信号的放大作用

差模输入： ui1 = － ui2 大小相等、极性相反ui1 = —2ui 2

ui， ui2 = - —

+UCC

RBRL

RC RC

T1 T2

C1 C2

ui2

+

－

－

+

－

ui

ui1

+

+

－UZ R2

T3

B3 iB3iC3

DZ

u01 u02

++

－ －

E

+ －u0

－ UEE

R1

R

R

RB

第 4 章

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uO= － uO2uO1 = Au1ui1 = Au1（ ui1 -ui2）双端输出时差模信号电压放大倍数 ui

Ad Au1= uO =

ui2 Au2－

输出 uO = －uO2

uO1差模输入 ui1 ui2 ，ui = －

= uiAu1

RC RC

T1 T2

C1 C2

ui2

+

－

－

+

－

ui

ui1

+u01 u02

++

－ －

E

+ －u0

RL

2RL

2

差分放大电路的交流通路

第 4 章

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共模输入： 输出 uo1C = uo2C

KCMR = —— Ad

Ac

共模抑制比

大小相等，极性相同 。ui1 =ui2

双端输出时 Auc = ———— ≈ 0

uiC

uO1C － uO2C

3. 差分放大电路的共模放大倍数 3. 差分放大电路的共模放大倍数 +UCC

RBRL

RC RC

T1 T2

C1 C2

ui2

+

－

－

+

－

ui

ui1

+

+

－UZ R2

T3

B3 iB3iC3

DZ

u01 u02

++

－ －

E

+ －u0

－ UEE

R1

R

R

RB

单端输入 -单端输出

第 4 章

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4. 差分放大电路的输入－输出方式 4. 差分放大电路的输入－输出方式

双端输入 -单端输出 单端输入 -双端输出

返回

+UCC

RC

T1 T2+

_

ui

UEE_

IS

+_u0

RL

RC

RB RBu0+

_ui

+

_

RC RC

+UCC

RB RB

IS

UEE_

u0+

_

ui

RCRC

+UCC

RB RB

IS

UEE_

+

_

4.1.3 集成运放的输出级电路4.1.3 集成运放的输出级电路 互补对称电路

+UCCR1

R2

RL

T1

T2

B

iC1

iC2

uO

iO

－ UCC

特点：T1 和 T2 两个晶体管特性相同且轮流导通，提高输出功率。

互补对称电路结构对称，采 用正负对称电源，静态时无直流电压输出，负载可直接接到发射极，实现了直接耦合。

电路为射级输出器，输出电阻小，带负载能力强。

第 4 章

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R3

ui

B2

B1

+ +

－－

D1

D2

4.1.4 集成运放的符号、管脚4.1.4 集成运放的符号、管脚

－

＋＋

反相输入端 u－

u＋ 同相输入端

信号传输方向

u i

输出端

理想运放开环电压放大倍数

ou

实际运放开环电压放大倍数

第 4 章

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AO

1. 电压传输特性

第 4 章

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4.2 集成运放的基本特性4.2 集成运放的基本特性

uo

0 ui

UOM

–UOM

uo= f ( ui ) , 其中 ui = u ＋ – u －

Ui–

Ui+

线性区<uiUi– Ui

+<

uo= A0 ui = A0（ u+–u －）

ui > Ui+和 ui Ui

-< 饱和区uo= +– UOM

ou＋－

＋u–

u+

AO

2. 集成运放的理想特性理想化的条件：

开环电压放大倍数 AO ∞ ;

差模输入电阻 ri

开环输出电阻 rO

共模抑制比 KCMRR

∞ ;

0 ;

∞ ;

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－

＋＋

u－

u＋ou

AO

第 4 章

集成运放的理想电压传输特性

0

uo

ui

UO+

理想运放

第 4 章

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ou＋－

＋u–

u+

uo

0 ui

Uo+

U0 -

Uim

–Uim

实际运放

UO-

4.3 理想运放的分析特点

理想运放

对于理想运放

Ao ,

ri ,

““ 虚短路”原则虚短路”原则（（ 22 ））

““ 虚断路”原则虚断路”原则（（ 11 ））

u uoui u =Ao

= – -+

第 4 章

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理想运放工作在线性区的分析依据

uiuO

_

++

u-

u+

+

i-

ui

uO

+

_

i+ 0i-= i+=0

ui

ri i-= i+=

u- u+=

当 u+ > u- 时， u0=UO+

ii

uO+rid

+

输出电压 u0 只有两种可能：

当 u+ < u- 时， u0= UO－

“虚断”的条件原则上仍成立， 即ii ≈ 0

“虚短”原则上不成立，即u+ 和 u- 不一定相等！

第 4 章

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理想运放工作在非线性区的分析依据

uiuO

_

++

u-

u+

第 4 章

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4.3.1 反馈的基本概念4.3.1 反馈的基本概念4.3.2 负反馈的四种类型4.3.2 负反馈的四种类型4.3.3 负反馈对放大电路性能的影响4.3.3 负反馈对放大电路性能的影响

4.3 集放大电路中的负反馈4.3 集放大电路中的负反馈

4.3.1 反馈的基本概念4.3.1 反馈的基本概念

A

F

xoxi xd

xf

xi — 输入信号xd — 净输入信号xo — 输出信号xf — 反馈信号

无反馈

有反馈方框图A= xo / xd开环放大倍数

F= xf / xo反馈系数

负反馈 xd = xi – xf ( 同相 )

闭环放大倍数 xoAf = — xi

反馈：将放大电路输出反馈：将放大电路输出

信号的一部分或全部经信号的一部分或全部经

反馈网络引回输入端。反馈网络引回输入端。

第 4 章

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4.3.2 负反馈的四种类型4.3.2 负反馈的四种类型电压串联负反馈

电压并联负反馈

电流并联负反馈

电流串联负反馈负反馈的类型

第 4 章

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放大电路的负反馈，按照反馈信号反映的输出量（电压或电流）和反馈电路与输入回路的联接方式（串联或并联），可分为四种基本类型，如下方框图所示。

第 4 章

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第 4 章

（一）电压串联负反馈

同相输入方式的比例、加法运算电路都属于电压串联负反馈放大电路。以同相比例运算电路为例，其输出端接有负载电阻 RL 。

在输入回路中，

而

故

则

fiii UUIRU '2

iidi IrU '

iidoioof IrFAUFAFUU '

iidoii IrFAIRU )1(2

idoi

ii rFAR

I

Ur )1(2

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第 4 章

显然， ri>>rid 。

（二）电压并联负反馈

反相输入方式的比例、加法运算电路都属于电压并联负反馈放大电路。以反相比例运算电路为例，其输出端接有负载电阻 RL 。

即输入电阻 ri 只取决于

外接电阻 R1 。

)0(111

uR

I

uIR

I

Ur

ii

ii

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第 4 章

（三）电流串联负反馈

如图所示电压—电流转换器是具有电流串联负反馈的运放

电路。

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第 4 章

若转换器的负载是一块毫安表，表针偏转角将与输入电压（即待测电压 Ux ）成正比，整个运放电路就是一个直流电压表。

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第 4 章

如果转换器的输入电压取自恒压源，如取自稳压管的电压 UZ ，其输出电路就是一个恒流源，输出电流为

定值1R

UI o

o

（四）电流并联负反馈

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第 4 章

1.电压串联负反馈1.电压串联负反馈

在输出端 ， F 与 A 相并联 , uf 与 uo 成正比，为电压反馈；

在输入端 , uf 与 ui 相串联（以电压的形式） 为串联反馈；

ud= ui – uf < ui ，为负反馈。净输入信号

第 4 章

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R1

Rf

+u

i R2_

uf +_

uo

_

+RL uL

F

A0ui

ud

uf

uo

+

- ui – uf

返回

同相输入电路

AO

R1

ui R2

+_

RL

uo

_

+uL

判断是电压还是电流反馈？判断是电压还是电流反馈？

uf 与 uo 成正比，

fR

uf +_

uf =u 0

R1 + Rf

因为 ，

为电压反馈判断是串联还是并联反馈？判断是串联还是并联反馈？

从输入端分析： uf 与 ui 相串联 ,

-ud+

ud= ui – uf

第 4 章

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从输出端分析：id

~+_ uf

+

_

ud

uf 以电压的形式出现。为串联反馈~

+_ ui

id= 0AO

R1u

o

u i R2

+_ _

+RL

fR

uf +_

-ud+

判断是正反馈还是负反馈？判断是正反馈还是负反馈？反馈类型的判别——瞬时极性法

首先设输入电压的极性在某一瞬时对地为正；

最后根据同一瞬时反馈电压与输入电压相比较的结果加以判断

然后找出电路其余各点 的瞬时极性；

由上述结果可知：引入反馈后使净输人电压减小，为负反馈。

第 4 章

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+

_

ud

~+_ uf

~+_ uiud= ui – uf < ui

AO

该例为电压串联负反馈电路

在输入端 , 信号以电流出现 , if 与 ii 相并联 , 为并联反馈；

id = ii – if < ii ，为负反馈。净输入信号在输出端 ， if 与 uo 成正比 , 为电压反馈 ；

if

第 4 章

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2.电压并联负反馈2.电压并联负反馈

RL

ui uo

Rf

R2

R1

ii

反相输入电路

_

+uL

返回

F

A0ui uo

+

-

ii

if ii – if

idAO

RL

ui uo

Rf

R2

R1

ii

反相输入电路

_+uL

if判断是电压还是电流反馈？判断是电压还是电流反馈？

u-

if =u-

_ u0

Rf

因为

所以为电压反馈 。

判断是串联还是并联反馈？判断是串联还是并联反馈？

信号以电流出现 , if 与 ii 相并联 ,为并联反馈；判断是正反馈还是负反馈？判断是正反馈还是负反馈？

+

_

id

id = ii – if < ii ，为负反馈。净输入信号

该例为电压并联负反馈电路

第 4 章

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-u0Rf

瞬时极性法

AO=

3. 电流串联负反馈3. 电流串联负反馈

ud= ui – uf < ui ，为负反馈。净输入信号在输入端 ,信号以电压形式出现 ,uf 与 ui 相串联 ,为串联反馈；

在输出端 ， uf 与 io 成正比，为电流反馈 ；

i0

Ｒ b

Ｒ

Ｒ L

第 4 章

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ud

ui

++

uL

io

F

A0ui

ud

uf

+

- ui – uf

–

–

uf+– AO

在放大器输入 端 , 信号以电流出现 , if 与 id 相并联 , 为并联反馈；

id= ii – if < ii ，为负反馈。净输入电流

在放大器输出端 ， if 与 io 成正比，为电流反馈 ；

4.4. 电流并联负反馈电流并联负反馈4.4. 电流并联负反馈电流并联负反馈第 4 章

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F

A0 io

+

-

ii

if ii – if

id

第 4 章

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RL

++

i0

uL

Rf

R2

R1

ii id

if

Rb

ui

+

+ -

-

i

iL

运用瞬时极性法判别正、负反馈？运用瞬时极性法判别正、负反馈？各点的瞬时极性

u0

各电流的实际方向id

净输入电流

id= ii – if < ii ，为负反馈。

电压还是电流反馈？电压还是电流反馈？

R2 + Rf

if = i0R2

,

判断是串联还是并联反馈？判断是串联还是并联反馈？该例为电流并联负反馈电路

RL

uL

Rf

R2if

+ -i

i0

~+

_ ui

id _ii

~+

_

u0´

if

+~ ~

AO

第 4 章

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负反馈类型的分析方法小结负反馈类型的分析方法小结—— 瞬时极性法正、负反馈的分析正、负反馈的分析

第一步 ：找出电路各点的瞬时极性第二步 ：将反馈信号与输入信号相比较

id = ii – if < ii

ud= ui – uf < ui 削弱净输入信号—— 负反馈

串联还是并联反馈串联还是并联反馈 从输入回路分析反馈信号与输入信号相串联加到输入端

串联负反馈（以电压形式出现）反馈信号与输入信号相并联加到输入端

并联负反馈（以电流形式出现）

Rf

+

_

R1

R2

uf +_

u0ui

~+_ uf

+

_

ud

~+_ ui

Rf

+_

R1

R2

u0ui

ii

if

AO

~+

_ ui

id _ii

~+

_

u0´

if

+~ ~

第 4 章

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电压还是电流反馈电压还是电流反馈 从输出回路分析

Rf

+_

R1

R2

u0ui

ii

if

反馈信号（ ）与输出电压 u0 或uf if

电压负反馈直接成比例关系

反馈信号（ ）与输出电流 i0 或uf if

电流负反馈直接成比例关系

Ｒ’

Ｒ

F+

- +

-

i0

Ｒ L

ui ufRf

U

if = Rf

- u0

uf = i0 Rf

AO

AO

[ 例题 4.3.1]反馈类型的判别

uiA1

A2

uf

uo

RF

RL

在输入端 ： ud =ui- uf< ui 为负为反馈

ud

——瞬时极性法

u01

+

+

+

第 4 章

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AO

AO

串联、并联反馈判别——在输入回路中分析

uiA1

A2

uf

uo

RFuf 以电压形式出现且与 ui 相串联接在输入端，故为串联反馈

ud

u01

+

+

+

第 4 章

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AO

AO

电压、电流反馈判别 ——在输出回路中分析

uiA1

A2

uf

uo

RF

反馈电路直接从输出端引出， uf 与 uo 成正比为电压反馈

ud

u01

+

+

+

Rf 引入电压串联负反馈

第 4 章

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AO

AO

试判别图示电路中反馈的类型和极性

ui

A1 A2

i i

uo

RF

u01

+

+

io

id

if

RL

利用瞬时极性法判别正、负反馈 为负反馈

在输入回路中分析串联、并联反馈 并联反馈

在输出回路中分析电压、电流反馈 电流反馈

第 4 章

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所以， RF 引入了电流并联负反馈

[ 例题 4.3.2]

AO AO

A

F

xoxi xd

xf

4.3.3 负反馈对放大器性能的影响4.3.3 负反馈对放大器性能的影响1.提高放大倍数的稳定性 设开环放大倍数的相对

变化率为 dA/A

Af=A

1+AF，对 A 求导得

dAf

dA=

11+AF

－ AF(1+AF )2 =

1(1+AF)2

，dAf =dA

(1+AF )2

dAf

Af=

dA/

A(1+AF )2 1+AF =

dAA

. 11+AF

dAf

Af

=dAA

1.1+AF

第 4 章

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闭环放大倍数的相对变化率为 dAf/Af

A

F

xoxi xd

xf

0.707A0

Af

ffL fH

2. 2. 扩展通频带扩展通频带

A

Af

A0

0.707Af

fLf fHf

BWf 1 AF BW

加入负反馈使放大器的通频带展宽

0

无负反馈

有负反馈

第 4 章

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BW

BWf

对于集成运放对于集成运放

则有：则有：fLf == fL =0=0

uf

ui

ui

uo

负反馈改善了波形失真

A

3. 3. 减小非线性失真减小非线性失真

加入负反馈

无负反馈

F

A

uo

ud

第 4 章

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4. 4. 对输入电阻输出电阻的影响对输入电阻输出电阻的影响输入电阻输入电阻串联负反馈提高输入电阻 串联负反馈提高输入电阻 rrifif>>rrii

并联负反馈降低输入电阻 并联负反馈降低输入电阻 rrifif<<rrii

输出电阻输出电阻电压负反馈稳定输出电压，所以电压负反馈稳定输出电压，所以电压负反馈降低输出电阻，电压负反馈降低输出电阻， rrofof<<rroo

电流负反馈稳定输出电流，所以电流负反馈稳定输出电流，所以

电流负反馈增加输出电阻，电流负反馈增加输出电阻， rrofof>>rroo

第 4 章

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第 4 章

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4.4 集成运放在模拟信号运算方面的应用

4.4 集成运放在模拟信号运算方面的应用

4.4.1 比例运算电路4.4.1 比例运算电路4.4.2 加、减运算电路4.4.2 加、减运算电路4.4.3 积分、微分运算电路4.4.3 积分、微分运算电路

4.4.1 比例运算电路4.4.1 比例运算电路1 、反相输入比例运算电路

u i

uo

i1

if

i－

Rf

R1

R2

Rf 引入深度负反馈

并联电压负反馈

R1 －输入电阻

Rf －反馈电阻

R2 －平衡电阻

R2= R1// R1

第 4 章

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i＋

反相输入运算关系

ui

uo

i1

if

i-

Rf

R1

R2

“ 虚断路” i-= 0

uif = – —oRf

i1 = if

Af = — = – —u0u i

Rf

R1

—— 反相比例

当 Rf=R1=R 时u0Af = — = – 1ui

—— 反相器

第 4 章

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“ 虚地”u-= u+=0uii1 = —–R1

，

ui —–R1

u= – —o

Rf

1)输入电阻低

反相比例器引入并联电压负反馈

2)输出电阻低

反相比例器的特点

第 4 章

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ui

uo

i1 i-

Rf

R1

R2

if

2 、同相输入比例运算电路 Rf

R1

R2u

i1

if

同相比例运算电路

uu = ——– o -R1

R1 Rf+

u-u =+

故有：

Auf = uo

ui = 1+

Rf

R1—— 同相输入比例器

u

第 4 章

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id

u+

u_

返回

id ＝ 0

=ui

uu = ——– o iR1

R1 Rf+

o

= 1+ ui

Rf

R1

uo

i

同相输入比例器的特点

同相输入比例器属于电压串联负反馈电路。

1)输入电阻高在理想运放的情况下，输入电阻： ri ＝∞2)输出电阻低在理想运放的情况下， ro ＝ 0

Rf

R1

R2

uo

i1

if

同相比例运算电路

ui

第 4 章

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电压跟随器

当 R1=∞或 Rf=0 时

uo = ui同相跟随器

ui

R2 uo

Rf

R1

R2

uo

i1

if

同相比例运算电路

u i

第 4 章

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= 1+ ui

Rf

R1

uo

4.4.2 加、减 运算电路4.4.2 加、减 运算电路1 、加法运算电路

f

u ob

ui1

ui3

ui2 i1

i2

i3

if1Ｒ Ｒ

3Ｒ

Ｒ

Ｒ2

第 4 章

上页 下页Rb = R1 // R2 // R3 // Rf

反相加法运算电路

返回

ui1 f

u ob

ui3

ui2 i1

i2

i3

if1Ｒ Ｒ

3Ｒ

Ｒ

Ｒ2

u = – ( + + ) ui2 o ui1 ui3 RfRf Rf

R1 R2 R3

i-因 i- = 0 ，故

i1+i2+i3=if

即ui1 u-

——

R1

ui2 u-——

R2

+ui3 u-

——

R3

+u0

——

Rf

u-=

u_

u_又 ——“虛地”

第 4 章

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运算关系

其中 R = R21 R22 R

第 4 章

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uO = 1+ R + Rf

R1 R21

ui1

R22

ui2

ui1 － u+R21

+ ui2 － u+R22

=u+R

f

21

1

uoui1

ui2 Ｒ

Ｒ

Ｒ

Ｒ

22

Ｒ

同相加法运算电路

ui2ui1 u+=R21 R22

+R21 R22 R1 + 1 + 1

RfuO = 1+ R1u+

ui1 ui2u+ = R + R21 R22

= 1+ ui2 uoRf

R1 R2 + R3

R3- ui1

Rf

R1

第 4 章

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2 、减法运算电路 差动比例运算电路

返回

因 i- = 0 ，

u_ = ui1_ i1 R1

i1 = if =

ui1_ u0

R1+ Rf

ui1= _ .R1

ui1_ u0

R1+ Rf

ui1

ui2

u+ = ui2R3

R2+ R3

u_ = u+

u0

R3

Rf

R1

R2

i-u_

u+

if

i1

uo

R1

R2

R3

ui2

ui1

Rf

= 1+ ui2 uoRf

R1 R2 + R3

R3- ui1

Rf

R1

当 R1=Rf=R2=R3 时

u0 = ui2 － ui1

— 减法运算电路

第 4 章

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R

11u

i1

2113

22

12

N2N2

N1N1

uo

f1

u

R

R R

R

R

R

i2

f2

uo = —– • —– – —–ui1 ui2 11

RR

R RRR 13 12

f1 f2 f2

第 4 章

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两级反相输入减法运算电路

返回

R1

uo

i1

u i

Cif

duC

dt C —–iC =

依据 u-=u+ … 虚地

R2

i1=if ，uR1

i1 = —— ,i if = － C —— dtdu0

= – ——–uo C R1

１ uidt∫得 :

第 4 章

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4.4.3 积分、微分 运算电路4.4.3 积分、微分 运算电路

返回

积分运算电路

输入为阶跃电压时积分器的输入输出波形

uidt= – ——uo C R1

１ ∫0

t

UR1C

= – —— t

o t

uo

o t

ui

U

第 4 章

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R1

uo

i1

u i

Cif

R2

u uOi

C

dui

dtuo= – Rf C –—

uo

ui

Ｒ 2

Ｒ f

输入与输出

的关系式为

若输入为方波则输出波形为

第 4 章

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微分运算电路

i1

if

应用举例： PID 调节器Cf

2

1 uo

uiC1

Ｒ f

ＲＲ

依据虚断和虚短原则

if = i1+ic

1Cf

uo = - (if Rf + ∫ifdt)

duiu = – [( + ) + RfC1–— + ——∫ui dt ] oRf

R1

C1

Cfui dt R1Cf

1

ic

i1

if

第 4 章

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i1 = iC =C1

dui

dtui

R1 ，

4.5 集成运放在幅值比较方面的应用

4.5 集成运放在幅值比较方面的应用

4.5.1 开环工作的比较器4.5.1 开环工作的比较器*4.5.2 滞回比较

器*4.5.2 滞回比较

器

第 4 章

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4.5.1 开环工作的比较器4.5.1 开环工作的比较器

UOH

-UOL

ui

uo

0

UD

UR0 ui

uoUZR1

R2

R

Dz

uO

ui

uR

R1

R2uo

ui

uRUR

第 4 章

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反相输入比较器

同相输入比较器

R1

R2

UOH

-UOL

t

t

UOH

UOL

0

00 ui

uo

uO

ui

uo

反相输入过零比较器反相输入过零比较器第 4 章

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ui

UZ

–UZ

– —URR1

R2

R2

R3

R1

UR

DzUZ

0 ui

uo

uO

ui

第 4 章

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输入求和型任意电平比较器

因为 u+ = 0

u- = ——ui - UR

R1+R2

R2+UR

设 u- = 0 ，则有：ui R2+ UR R1=0转折电压 ：

ui= – —URR2

R1

R1

R2

R3

Rf

Dz

uO

ui

UZUZ

-UZ

UTL UTH0 ui

uo

第 4 章

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*4.5.2 滞回比较器 *4.5.2 滞回比较器

返回

过零滞回比较器

R1

R2

uOui R3

Rf Dz UZ

t UTH

UTL

0

t UZ

-UZ

0

UZ

-UZ

UTL UTH0ui uo

ui

第 4 章

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滞回比较器应

用

R1

R2 uO

ui

R3

Rf DzUZ

ui

UZ

-UZ

0 UTL UTHU'RU'R = ———URR2 + Rf

Rf

第 4 章

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uR

返回

反相输入滞回比较器

uO

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*4.6 应用举例*4.6 应用举例应用集成运放构成的温度监测控制电路结构框架如下：

温度传感器将温度变化转化为电压，将此电压与限定温度范围内的电压上限和下限值比较，以控制加热器加热或停止加热，使被控温度保持在一定的范围内。

温度传感器

电压变换和定标

滞回 比较器

控制执行电路

第 4 章

监测温度下限值为 0℃ ，要求对应显示的输出电压为 0V；上限值为 100℃ ，要求对应显示 的输出电压为 10V。

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电路由温度传感器、跟随器、加法电路、滞回比较器、反相器、光电耦合器、继电器和加热器等组成

以自动控制温度在 0100内变化为例。

第 4 章

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R1

510

UT

RT

-UCC(-15V)

R2

10 k

R3 10 k

UO1

++

_ A0

A1

温度传感器

跟随器（隔离，以避免后级的影响）

RT 置于温度监测处。

当温度从 0℃ 100℃

RT 由 7355Ω 153Ω ，

相应的 UT 从－ 0.97V － 11.54V 。

　　 UO1=UT

A1

第 4 章

返回

MF57 型热敏电阻

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++

_ A0

A2

++

_ A0

A3

＋ UCC(15V)

VR5

R4

RP1

RP2R6

4.7 k

R7

10 k

R8 10 k10 k

220 k

10 k

UO1

UO2

UO3

反相加法器 跟随器（隔离）

温度为下限值时， UO1=UO1L ＝－ 0.97V, 令 UO2=UO2L

=0, 则应满足：0

14

1 P

CCLO

R

U

R

U

温度为上限值时， UO1=UO1H ＝－ 11.54V令 UO2=UO2H=10V, 则应满足：电压放大倍数

LOHO

HOf UU

UA

11

2

4

26

R

RR P=

按温度标定后电压表可直接指示被监测温度

A2

A3

第 4 章

返回

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R12

RP3

R10

＋ UCC

(15V)

R9U-4

U+4

R11

UO4UO3

滞回比较器

41210

10

1210

124 O

P

PR U

RRR

RRU

RR

RU

设 RP=RP3′//RP3″, 则：RP3' RP3″

UR

调节 RP3 可改变 UR ，从而调节U+4, 达到调节控温范围的目的。 R9 － R12 的阻值由控温要求确定。

A4

第 4 章

返回

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UO4

R15

R13

10 k

R14 10 k

＋ UCC(15V)

R16

T1

D

E

K

T2R17

加热器

FU

FU

反相器 光电耦合器

UO5

当 UO5 为低电平时， T1 和 T2 导通，继电器线圈通电，其触点闭合，加热器通电加热，使被监控点的温度上 升；反之，则温度下降。

A5

~

第 4 章

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被控点的温度较低时， RT 大， UT 、UO1 小， UO2 、 UO3 小，使得 U-4<U+4, A4 输出正饱和电压（此时 U+4=U+4H),UO5 输出低电平，加热器加热，被控点升温。 　　

第 4 章

该电路的 功能：自动监控测温度。

整个电路的工作原理：整个电路的工作原理：

当温度升高至上限值，使得 U-4>U+4H, A

4 输出负 饱和电压（此时 U+4=U+4L), UO5 输出高电平，加热器停止加热，温度下降。降至下限值则重新加热。

返回

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电位器 RP1、 RP2的作用决定了输出电压按温度标定的比例关系，即如何使得电压表直接指示温度值。

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第 4 章

注意：

▲

通过电位器 RP3的调节，使控制温度范围可调。▲