山西电子技术 ２０１２年第５期 应用实践 文章编号：１６７４－４５７８（２０１２）０５—００１０—０２ 基于Ｐｒｏｔｕｅｓ的集成运放非线性应用仿真 张昌华，杨 庆 （湖北民族学院科技学院，湖北恩施４４５０００） 摘要：集成运算放大器是电子系统中最重要的模拟器件。它的应用主要分为线性应用和非线性应用。在非 线性应用中，运算放大器构成的单门限电压比较器、迟滞比较器是构成矩形波、三角波和锯齿波等信号产生电路的 核心模块。在此主要讨论利用Ｐ￣ｔｕｅｓ平台对集成运放的非线性应用设计及仿真。 关键词：Ｐｍｔｕｅｓ；集成运放；非线性应用；仿真 中图分类号：ＴＮ７１０ 文献标识码：Ａ 集成运算放大器（简称运放，ｉｎｔｅ￣ａｔｅｄ ｏｐｅｍｔｉｏｎ￣ａｍｐａ－ ｔｉｅｒ，ＯＰＡ）是一种高增益多级直接耦合放大器，其内部结构 如图１所示 ”。 图１运放的组成框图 集成运放的应用可以分为线性应用和非线性应用。在 线性应用范畴，主要用于各种放大器和运算电路；在非线性 应用范畴，主要用于构成比较器及其应用电路，如矩形波产 生电路等。下面，对集成运放在非线性应用领域的应用进行 讨论和仿真。 １集成运放的非线性应用 １．１单门限电压比较器 单门限电压比较器的电路如图２所示。这是一个同相 比较器，即当 大于 时，输出电压约等于＋Ｖｅｃ；当输入 电压小于 ｆ时，输出电压约等于一ｌｉｃｅ。 ＋Ｖｃｅ Ｖｉ Ｖｒｅｆ Ｖｏ 图２单门限电压比较器 １．２用单门限电压比较器构成的窗比较器 图３是一个用单门限电压比较器构成的窗比较器。它 是由一个同相比较器和一个反相比较器组合而成。该电路 的功能是，可以判断输入电压的值 是否介于下参考电压 Ｌ与上参考电压 Ｈ之间（所谓的窗）。如果ＶＲＬ＜ ＜ Ｈ，窗比较器的输出电压值为０，如果输入电压 ＜ Ｌ或 ＞ＶＲＨ，则输出电压 将等于运放的饱和输出电压＋ ＡＴ （＋ ＡＴ比＋Ｖｅｃ小１．４Ｖ左右）。可以用发光二极管判别窗 比较器的输出电平。窗比较器广泛用于信号的电平监测与 报警 。 Ｖｊ ＶＲＬ 图３窗比较器电路图 １．３迟滞比较器 反相输入迟滞比较器原理图如图４所示 。 Ｖ 图４迟滞比较器电路 其上门限电压为： ＋糍． 下门限电压为： ＋ Ｒ２ＶＯＬ． 收稿日期：２０１２—０７—１６ 作者简介：张昌华（１９６２．），男，湖北恩施人，副教授，硕士，研究方向：电力电子技术及电子系统设计。 杨庆（１９５９．），男，湖北恩施人，副教授，硕士，研究方向：电子系统设计及仿真。 Ｖ０
第１７卷第１期 ２００ｒ７年１月 安徽冶金科技职业学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．１７．Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２００ｒ７
“集成运算放大器非线性应用＂教学研讨
于金梅 （安徽马钢技师学院安徽马鞍山２４３０ｏ０）
摘 要：通过重点讲解“基本过零电压比较嚣”，使学生正确理解集成运放非线性特性进而掌握各类电压比较器电路。 关键词：集成运算放大器；非线性应用；电压比较器；传输特性；教学研讨 中图分类号：ＴＮ７２２．７ ７：Ｇ７１８．１文献标识码： 文章编号：１６７２—９９９４（２００７）０１—００５７—０４
“集成运算放大器的非线性应用”在《电子技术
基础》课程的教学中是一个难点，由于它分析电路 的方法不同于“集成运放的线性应用”，所以学生对
输出电压及输出电压的翻转不能正确理解。为此， 我经过探索实践，从基本电路人手，抓住集成运放 的非线性特性，采取一边分析一边作传输特性的方
法，引导学生较容易地掌握了这部分内容。
１重点讲解“基本过零电压比较器”
在教材中，关于“集成运算放大器的非线性应
用”书中讲了“基本过零电压比较器”、“带输出限幅 的过零电压比较器”、“同相输入式过零电压比较
器”、“基本单门限电压比较器”、“带限幅电路的单 门限电压比较器”以及应用。在讲课中，我把“基本
过零电压比较器”作为重点讲解。首先，通过基本
电路如图ｌ—ａ所示，使学生看到电路处于开环状 态，这是集成运放工作在非线性状态的标志。接着
探索由于集成运放的开环电压放大倍数趋于无穷
大，所以只要两个输入端之间存在微小的电压差
值，就足以使输出电压饱和，其正向饱和值 接
近正电源电压值，负向饱和值 接近负电源电压
值，即：
当Ｕ＋＞Ｕ一时， ＝ （正向饱和值） Ｅ
（正电源电压值）
当Ｕ＋＜Ｕ一时， ＝ （负向饱和值） Ｅ一
模电实验及课程设计
集成运算放大器的综合设计与应用
2014-12-13
集成运算放大器的综合设计与应用
一、实验要求：
使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1，实现下述功能：
图1
1. 使用低频信号源产生10 0.5 200ippUVfHz， 的正弦波信号，加至加法器输入端。
2. 自制三角波产生器产生0.55%1ppTmsVV（），的类似三角波信号1ou，并加至加法器的另一输入端。
3. 自制加法器，使其输出电压211 6iioUUU。
4. 自制选频滤波器，滤除1ou频率分量，得到峰峰值等于6V 的正弦信号22oouu，用示波器观察无明显失真。
5. 将1ou和2ou 送入自制比较器，其输出在1K负载上得到峰峰值为1V 的输出电压3ou。
二、电路设计及参数计算：
1) 类三角波发生器
由于运放数量的限制，无法构造双运放的常规三角波发生器，这里采用一阶积分电路，当时间常数足够大时，积分曲线可近似为直线积分。根据这样的思路，可以采用单运放的方波产生器，带动积分电路方式产生类三角波。
单运放的方波产生器即一个正反馈的双门限滞回比较器。反向端输入，输入信号也为一个简单积分电路，输出信号即为充电电压， U1ALM324AD321141VEE-5VVCC5Vc110nFR39.86kΩR29.81kΩIO2C2100nFR450kΩKey=B50 %R150kΩKey=A50 %
周期为211322ln(1)RTRCR；取11110;25(50)CnFRkRk为的滑动变阻器
周期要求为30.510Ts，令3-932321225101010ln(1)=0.510RTRf
得230.859RR，不妨取22331==10RRRkR；；
1R为50k的滑动变阻器，可以根据实际情况调节三角波频率。
对于无源积分电路，以充电时为例222242()()(0)()tccccutUUUeRC
集成运放电路试题及答案
第三章集成运放电路
⼀、填空题1、（3-1，低）理想集成运放的A ud= ，K CMR= 。
2、（3-1，低）理想集成运放的开环差模输⼊电阻ri= ，开环差模输出电阻ro= 。
3、（3-1，中）电压⽐较器中集成运放⼯作在⾮线性区，输出电压Uo只有或
两种的状态。4、（3-1，低）集成运放⼯作在线形区的必要条件是___________ 。
5、（3-1，难）集成运放⼯作在⾮线形区的必要条件是__________，特点是___________，___________。
6、（3-1，中）集成运放在输⼊电压为零的情况下，存在⼀定的输出电压，这种现象称为__________。
7、（3-2，低）反相输⼊式的线性集成运放适合放⼤ (a.电流、b.电压) 信号，同相输⼊式的线性集成运放适合放⼤ (a.电流、b.电压)信号。8、（3-2，中）反相⽐例运算电路组成电压（a.并联、b.串联）负反馈电路，⽽同相⽐例运算电路组成电压（a.并联、b.串联）负反馈电路。9、（3-2，中）分别选择“反相”或“同相”填⼊下列各空内。
（1）⽐例运算电路中集成运放反相输⼊端为虚地，⽽⽐例运算电路中集成运放两个输⼊端的电位等于输⼊电压。
（2）⽐例运算电路的输⼊电阻⼤，⽽⽐例运算电路的输⼊电阻⼩。
（3）⽐例运算电路的输⼊电流等于零，⽽⽐例运算电路的输⼊电流等于流过反馈电阻中的电流。
（4）⽐例运算电路的⽐例系数⼤于1，⽽⽐例运算电路的⽐例系数⼩于零。10、（3-2，难）分别填⼊各种放⼤器名称
（1）运算电路可实现A u＞1的放⼤器。
（2）运算电路可实现A u＜0的放⼤器。
（3）运算电路可将三⾓波电压转换成⽅波电压。
（4）运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均⼤于零。
（5）运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均⼩于零。11、（3-3，中）集成放⼤器的⾮线性应⽤电路有、等。
12、（3-3，中）在运算电路中，运算放⼤器⼯作在区；在滞回⽐较器中，运算放⼤器⼯作在区。
