运放的非线性应用电路 － 比较器非线性应用,是指由运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系 uo=f( ui ) 是非线性函数。
确定运放工作区的方法,判断电路中有无负反馈。
若有负反馈，则运放工作在线性区；
若无负反馈，或有正反馈，则运放工作在非线性区。
处于非线性状态运放的特点：
1,虚短路不成立。
2,输入电阻仍可以认为很大。
3,输出电阻仍可以认为是 0。
比较器的功能是比较两个电压的大小 。
常用的幅度比较电路有电压幅度比较器,窗口比较器和具有滞回特性的施密特触发器 。 这些比较器的阈值是固定的,有的只有一个阈值,有的具有两个阈值 。
比较器的基本特点为：
工作在开环或正反馈状态 。
开关特性,因开环增益很大,比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态 。
非线性,因大幅度工作,输出和输入不成线性关系 。
§ 1 简单电压比较器
uo
ui
0
+Uom
-Uom
UR
传输特性
UR：参考电压
ui,被比较信号
+ +? u
o
ui
UR –
特点：运放处于开环状态。
当 ui > UR时,uo = +Uom
当 ui < UR时,uo = -Uom
一,若 ui从同相端输入
+ +? u
oui
UR
uo
ui0
+Uom
-Uom
UR
当 ui < UR时,uo = +Uom
当 ui >UR时,uo = -Uom
二,若 ui从反相端输入
uo
ui0
+UOM
-UOM
+ +? u
o
ui
三、过零比较器,(UR =0时 )
+ +? u
ou
i
uo
ui0
+UOM
-UOM
+ +? u
o
ui
t
ui例,利用电压比较器将正弦波变为方波。
uo
t
+Uom
-Uom
分析
1,因为有正反馈，所以输出饱和。
2,当 uo正饱和时 (uo =+UOM),
U+
Hom UURR
RU?
21
1
3,当 uo负饱和时 (uo =–UOM),
Lom UURR
RU?

21
1
－
+ +
uoR
R2R1
ui
参考电压由输出电压决定
§ 2 施密特触发器－ 迟滞比较器特点,电路中使用正反馈,运放处于非线性状态。
1,没加参考电压的下行迟滞比较器
omH URR
RU
21
1
omL URR
RU
21
1

分别称 UH和 UL上下门限电压 。称 (UH - UL)为 回差或门限 宽度 。
当 ui 增加到 UH时，输出由 Uom跳变到 -Uom；
－
+ +
uoR
R2R1
ui
当 ui 减小到 UL时，输出由 -Uom跳变到 Uom。
传输特性：
UHUL
uo
ui0
Uom
-Uom
t
ui
Uom
-Uom
t
ui
UH
UL
例,下行迟滞比较器的输入为正弦波时，
画出输出的波形。
－
+ +
uoR
R2R1
ui
RomH URR
RU
RR
RU
21
2
21
1
RomL URR
RU
RR
RU
21
2
21
1

2,加上参考电压后的下行迟滞比较器加上参考电压后的上下限：
－
+ +
uoR
R2R1
ui
UR
uo
ui0
Uom
-Uom
UHUL
例,R1=10k?,R2=20k?,UOM=12V,UR=9V
当输入 ui 为如图所示的波形时，画出输出
uo的波形。
－
+ +
uoR
R2R1
ui
UR 5V
10V
ui
t
0
门限电压：
V2
21
2
21
1?
RomL U
RR
RU
RR
RU
+UOM
-UOM
根据传输特性画输出波形图。 ui
uo
t
t
10V
5V
0
0
2V
V10
21
2
21
1?
RomH U
RR
RU
RR
RU
－
+ +
uoR
R2R1
ui
－
+ +
uoR
R2R1
ui
3、上行迟滞比较器没加参考电压的上行迟滞比较器加上参考电压后的上行迟滞比较器
§ 3 窗口比较器窗口比较器的电路如图,电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成 。
设 R1 =R2，则有：
DLH
DCC
21
2DCC
L
2=
)2(
2
1)2(
=
VVV
VV
RR
RVV
V

当 vI＞ VH时,vO1为 高电平,D3导通； vO2为 低电平,D4截止,vO= vO1。
当 vI＜ VL时,vO2为高电平,D4导通； vO1为低电平,D3截止,vO= vO2
当 VH ＞ vI＞ VL时,
vO1为低电平,vO2为低电平,D3,D4截止,vO为为低电平 。
一、电路结构
omH URR
RU
21
1
omL URR RU
21
1

上下门限电压：
下行的迟滞比较器，
输出经积分电路再输入到此比较器的反相输入端。
－?
+ +
R
R1
R2
C
+
uc
uo
–
§ 4 方波发生器二、工作原理
1,设 uo = + UOM
此时，输出给 C 充电则,u+=UH 0
t
uo
UOM
-UOM
U+H
uc
0 t
－?
+ +
R
R1
R2
C
+
uc
uo
–
Uc上升 到 UH时,uo下 翻 。
此时,C 经输出端放电。
2,当 uo = -UOM 时,u+=UL
uc降到 UL时,uo上翻 。
UH
uc
t
UL
当 uo 重新回到 ＋ UOM 以后，电路又进入另一个周期性的变化。
－?
+ +
R
R1
R2
C
+
uc
uo
–
0
UH
uc
t
UL
UOM
uo
0 t
- UOM T
输出波形：
－?
+ +
R
R1
R2
C
+
uc
uo
–