运算放大器的非线性应用

F

UF

1 ＝R U O 0 3 C j o (b) o
1
根据相位起振条件求振荡频率ωOSC 根据相位平衡条件，当ω= ωO时，
A F 2n
为正反馈。因此振荡频率为：
OSC
1 o RC
当ω= ωO时，F=1/3。
主要授课内容：
一、理想运算放大器概念 二、理想运算放大器特性 三、实验 运算放大器线性应用
实验目的

1、掌握集成运算放大器的非线性使用方法。 2、理解集成运算放大器的非线性应用的电 路原理。
运算放大器
集成运算放大器，有三级：输入级、中间级和 输出级。是一种直接耦合的高增益的放大器，Aud 可以达到上千。 如果在其外围加上负反馈，可以实现信号的运 算，处理，波形的产生和信号的变换等功能，应用 十分广泛。 为了分析方便，把实际运算放大器简化成 理想运算放大器。
一、理想运算放大器概念 1.开环差模电压增益Aud→∞； 2.差模输入电阻Rid→∞ 3.差模输出电阻Rod→0 4. KCMR→∞ 5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们的温 漂均为零； 6.输入偏置电流IIB=0
7. 3dB带宽BW=∞
运算放大器的两种基本反馈组态 1、运算放大器的开环传输特性

三、实际测量
（二）.文氏桥正弦波振荡器
1、原理分析
首先讨论正反馈网络：
幅频特性和相频特性表达式为
其中
1 o RC
F
＋ R Uo C － (a) RC串并联网络 R
·


UF


1 H(
UO
C ＋ Uf －
·
1 3 j CR 1 CR

一、过零比较器
图9-19(a)所示为过零比较器符号。 由于集成运放处于开环状态，uo与ui不再保持线性关系，而是将同相端电压 和反相端电压进行比较。 当u+>u-，即ui<0时，uo=+Uo(sat)。 当u+<u-，即ui>0时，uo=-Uo(sat)。
集成运算放大器的非线性应用——比较器
一、过零比较器
集成运算放大器的非线性应用——比较器
三、滞回比较器（施密特触发器）
图9-21所示为滞回比较器的电路图和波形图。由于电路工作于正反馈状态， 所以电路的输出电压将为负饱和值或正饱和值，uo与ui不再保持线性关系。
集成运算放大器的非线性应用——比较器
三、滞回比较器（施密特触发器）
输入电压ui经电阻R1加在集成运放的反相输入端，参考电压UR经电阻R2接在 同相输入端，此外，从输出端通过电阻Rf引回反馈，引入的反馈类型为电压串联 正反馈。因此，同相输入端的电压uP是由参考电压UR和输出电压Uo共同决定的， Uo有-Uo(sat)和+Uo(sat)两个状态。在输出电压发生翻转的瞬间，运放的两个输入 端的电压非常接近，即uN=uP。因此可用叠加原理来分析它的两个输入触发电平。
把两个门限电平的差值称为回差电压ΔUTH，即
集成运算放大器的非线性应用——比较器
三、滞回比较器（施密特触发器）
回差电压的存在，可大大提高电路 的抗干扰能力，避免了干扰和噪声信号 对电路的影响。消除干扰的原理如图922所示。
集成运算放大器的非线性应用——比较器
四、窗口比较器
图9-23所示为窗口比较器，即电压比较器的基本输入信号。窗口比较器信号之间的关系见表9-1。
集成运算放大器 的非线性应用—

v 不振荡或衰减振荡可调大电位器R5阻值，输出 波形失真严重（削顶或近似方波）可调小电位 器R5阻值。
v 按P115实验内容要求进行测试，画出f=1.5kHz 的输出波形，标注相关参数。
4
P116-方波发生器
v 设计一个方波发 生器，电路技术 指标如下：
v 输出信号频率 f=1kHz。输出信 号电压幅度≥6V。
v 电源电压±9V。 v 负载阻抗
RL=10kΩ
9V 9V
方波发生器电路
5
工作原理
v 电路中R1和R2组成正 反馈电路、R4和C1构 成积分器、R3为输出 限流电阻、D1和D2 是输出限幅稳压管。 设两个稳压管的稳压 值相等，串联压降 V=VO+=| VO-|。
v 方波发生器的振荡频 率为
图2a方波发生器的输出波形
运算放大器的非线性运用
v P113 v P116
1
P113 文氏桥正弦振荡器
v 文氏桥正弦波发生器是一种常用的RC 振荡器，应用非常广泛。它由运放和 文氏电桥反馈网络组成。
v 为了获得单一频率的正弦波输出，应 该有选频网络，选出失真波形的基波 分量作为输出信号，以获得正弦波输 出。选频网络和正反馈网络或放大电
图1 文氏桥正弦振荡电 路
v 设R=R1= R2，C=C1=
C2。则有：
f0
1
2 RC
-7VHale Waihona Puke 1ms图2 图1电路输出波形
3
调测注意事项
v 电源电压必须对称，用万用表测量。连接到运 放集成电路时注意极性，不可接反。
v 输出电压的幅度由电源电压的数值和电位器R5 共同决定，最大输出电压UOPPmax≈2EC－4V
7
fO

集成运算放大器的 非线性应用
1 过零电压比较器
当ui<0时,uo=+(UZ3;UD)
用示波器测量观 察信号的波形
741
用信号发生器 产生1000HZ,2V 的正弦信号
2 迟滞电压比较器
当uo为正 时,VA=U+R2/(R2+Rf)
当ui>VA后,uo由正变负, 此时VA变为-VA.
-5v
3 方波发生器
用示波器观察Uo和Uc的 波形.故测Uo的频率 将Rf2换为30千欧的电阻, 重复以上步骤
步骤一
ui接-5V~+5V直流电压,用万用表直流电压档测uo
步骤二 调节ui,测出由正向饱 和输出电压向反相饱和输出电 压&由反向饱和输出电压向正相 -5v 饱和输出电压过渡的临界值 步骤三 将Rf由100千欧换成 200千欧,重复以上步骤 步骤四 ui接1000Hz,幅值2V 的正弦信号,用示波器观察ui u0波形

u u uO N ( N )0 R1 Rf
i1 i f 0
u O (1
Rf R1
)u i
u I 0 R1i1
uI i2 i1 R1
i1
uI R1
0 u M R2 i2
u M R2 i 2 R2 uI R1
0 u M R3i3
减法器的输出电压为两个输入信号之差乘以放大系数 Rf/R1, 故又称它为差分放大器。 为减小失调误差 R1//Rf=R2//R3
（五）反相积分运算电路
duC i 2 C dt
uC 0 uO
duo i2 C dt
u I 0 R1i1
i1 i2 0
du uI (C o ) 0 R1 dt
vI T
（同相过零比较器）
O

2
3
4
t
电压传输特性
vO
vO VOH
VOH O t
O VOL
vI
VOL
思考
1.若过零比较器如图所示，则它 的电压传输特性将是怎样的？ 2.输入为正负对称的正弦波时， 输出波形是怎样的？
+VCC vI + A -VEE vO
vI T 2
+VCC vI + A -VEE vO
具体电路的工作原理，其它问题也就迎刃而解了。
比例运算电路 加法电路
减法电路 积分电路
微分电路
一、运算电路
• （一）反相比例运算电路 • （二）同相比例运算电路
（一）反相比例运算电路
i1 i f 0
u N uo R f i f
if u N uO u O Rf Rf

集成运放的非线性失真分析及电路应用0 引言运算放大器广泛应用在各种电路中，不仅可以实现加法和乘法等线性运算电路功能，而且还能构成限幅电路和函数发生电路等非线性电路，不同的连接方式就能实现不同的电路功能。

集成运放将运算放大器和一些外围电路集成在一块硅片上，组合成了具有特定功能的电子电路。

集成运放体积小，使用方便灵活，适合应用在移动通信和数码产品等便携设备中。

线性特性是考查具有放大功能的集成运放和接收射频前端电路的一个重要参数，并且线性范围对集成运放的连接方式也有很大影响。

集成运放的线性范围太小，就会造成输出信号产生多次谐波和较大的谐波功率，严重地影响整个电路的功能。

基于集成运放的非线性分析，可以发现造成电路非线性失真的原因，并且在不改变电路设计的前提下，通过改变集成运放的连接方式，达到实现集成运放正常工作的目的。

本文设计优化的集成运放电路应用于定位系统射频前端电路，完成对基带扫频信号的放大输出，能有效抑制了集成运放谐波的产生，实现射频接收前端电路的高增益，提高对后端电路设计部分的驱动能力。

l 差分电路的接入方法和集成运放的非线性参数通用集成运放电路由：偏置电路、输入级、中间级和输出级等组成。

其输入级部分由差分电路构成。

差分电路有双端输入和单端输入两种信号输入方法；偏置电路可以采用单电源和双电源两种供电方式。

在移动通信或便携设备中，一般采用单电源供电方式，单电源供电的集成运放要求输入信号采用单极性形式，即输入信号始终是正值或是负值，差分输入级可以用来保证输入中间级电路的信号极性，同时差分输入级放大电路可以有效抑制共模信号，增强集成运放的共模抑制比。

但是，当共模输入信号较大时，差分对管就会进入非线性工作状态，放大器将失去共模抑制能力，严重影响到集成运放的共模抑制比。

集成运放的非线性特性参数除了最大共模输入。

§1 简单电压比较器
一、若ui从同相端输入
ui

+
UR – + uo
uo
+Uom
ui
0
UR
UR：参考电压 ui ：被比较信号
-Uom 传输特性
特点：运放处于开环状态。
当ui > UR时 , uo = +Uom
当ui < UR时 , uo = -Uom
二、 若ui从反相端输入 uo
UR+ Nhomakorabeaui
+ uo
U
R
UL


R1 R1 R2
U om

R2 R1 R2
UR
UR
uo R1
Uom
UL
0
-Uom
－

+
uo
+
R2
UH
ui
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。
ui
R
－

+
+
uo ui 10V
5V
UR
R1
R2
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。
0
t
根据传输特性画输出波形图 ui

模拟电子技术基础知识运算放大器的非线性特性解析与应用模拟电子技术中的运算放大器是一种重要的电子元件，广泛应用于信号处理、滤波、运算和放大等领域。

运算放大器被设计为线性的电路，但在实际应用中，其非线性特性常常会对电路性能产生影响。

本文将对运算放大器的非线性特性进行解析，并探讨其在实际应用中的重要性。

1. 非线性特性的定义和分类非线性特性指的是电路输出与输入信号不成比例的关系。

在运算放大器中，这种非线性特性通常体现为失真、交叉耦合和非线性增益等现象。

2. 失真失真是指运算放大器输出信号中含有不同于输入信号的频谱成分。

主要的失真形式包括谐波失真、交调失真和互调失真等。

谐波失真是输出信号中含有输入信号频率的整数倍频率成分；交调失真是输出信号中含有输入信号频率之间的交叉成分；互调失真则是当输入信号有多个频率时，输出信号中含有两个或多个频率之间的非线性交叉成分。

3. 交叉耦合交叉耦合是指在运算放大器中，当输入信号的一个分量变化时，会影响到其他分量的输出。

这种非线性耦合效应会导致输出信号中出现与输入信号成分无关的非线性成分，从而改变电路的运算性能。

4. 非线性增益非线性增益是指运算放大器在不同输入信号幅度下的输出增益不一致性。

在理想的运算放大器中，输出信号应该与输入信号成比例，但由于非线性特性的存在，输出信号的增益并不是恒定的。

这种非线性增益会导致信号失真，并降低电路的工作精度。

5. 非线性特性的应用尽管非线性特性会对电路性能产生影响，但在某些应用场景下，非线性特性也是被利用的。

例如，压限放大器（limiter amplifier）就是一种利用非线性特性的运算放大器，它被广泛应用于无线通信中用于抑制干扰信号、防止过载和保护接收机等方面。

6. 技术手段与解决方案为了解决运算放大器的非线性特性问题，工程师们提出了许多技术手段和解决方案。

例如，通过合理的设计，可以采用负反馈手段来补偿非线性特性，使得输出信号更加稳定和准确。

模拟电子技术基础知识运算放大器的非线性特性解析与应用研究现代电子技术的发展使得电子设备日益小型化、高效化和多功能化。

在各种电子设备中，运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种十分重要的电子元件。

运算放大器主要用于信号放大、信号滤波和信号变换等电路中，其性能的好坏直接影响到电子设备的取样精度、信噪比和响应速度等指标。

然而，在实际应用中，运算放大器的非线性特性经常会产生一系列问题。

本文将对运算放大器的非线性特性进行解析，并探讨其在实际应用中的应用研究。

一、运算放大器的非线性特性解析运算放大器作为一种基本电路元件，其输出信号与输入信号的关系应该是线性的，即输出信号与输入信号之间存在一个比例关系。

然而，在实际应用中，运算放大器存在一定的非线性特性，主要表现为增益非线性和相位非线性。

1.1 增益非线性增益非线性是指运算放大器在输入信号较小的范围内，其输出信号的增益不随输入信号的变化而线性变化。

具体表现为输入输出特性曲线的局部不是一条直线，而是呈现出曲线的形状。

增益非线性的主要原因是运算放大器内部存在一些非线性元件或因素，如饱和效应、偏置电压不准确等。

1.2 相位非线性相位非线性是指运算放大器在输入信号较大的范围内，其输出信号的相位不随输入信号的变化而线性变化。

相位非线性主要是由运算放大器的频率响应特性不均匀引起的。

具体表现为输入输出信号的相位差不是严格的线性关系。

二、运算放大器非线性特性的应用研究考虑到运算放大器的非线性特性对其在实际应用中的影响，许多研究人员对该问题进行了深入的研究，并提出了一系列的解决方案和应用技巧。

2.1 非线性补偿技术非线性补偿技术是通过引入补偿电路或采用特殊的电路结构，来消除或减小运算放大器的非线性特性。

例如，采用反馈电路、加入补偿电容或调整工作点等方法，可以有效地减小运算放大器的非线性误差。

2.2 非线性特性的校准利用校准技术对运算放大器的非线性特性进行校准，使得其在一定的输入范围内具备较好的线性关系。

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。

实验: 集成运算放大器的非线性应用电路一、实验目的1.掌握单限比较器、滞回比较器的设计、测量和调试方法。

2.掌握电压比较器应用电路电压传输特性的测试方法。

3.学习集成电压比较器在电路设计中的应用。

二、实验内容CCV+87651234OE IN-IN+CCV-LM311OCBAL/STRB BAL图1 741Aμ和LM311的引脚图1. 电压比较器（SPOC实验、Multisim仿真实验）（1）学习SPOC实验内容，利用Multisim仿真软件，按图2接好电路，电阻R1=R2=10kΩ，电阻R3为5.1kΩ。

由函数信号发生器调出1000Hz，峰峰值为5V，偏移量为0V的正弦交流电压加至iu端。

按表中给定数值改变直流信号源输入电压U R。

利用示波器通道1测量输入iu电压波形，通道2测量输出ou端的矩形波波形如图3所示。

其中稳压管VS选取：“DIODE”→“ZENER”→“1N5233B”iuou图2 电压比较器图3 输出电压波形（2）按表1中给定值调节U R的大小，用示波器观察输出矩形波的变化，测量测量HT和T的数值，并记入表1中。

表1电压比较器的测量0 1000 492.518 0.5 1000 945.454 11000 436.052截图仿真电路图：当U R =1V 时，截取输入i u 和输出o u 的电压波形：2. 反相滞回比较器电路（SPOC 实验、Multisim 仿真实验）1) 学习SPOC 实验内容，利用仿真软件，按图4所示的电路选择电路元件，接好电路。

其中稳压管VS 选取：“DIODE ”→“ZENER ” →“1N5233B ”-++81R iu ou 2R FR 3R 10k Ω10k Ω100k Ω5.1k ΩVS图4 反相滞回比较器仿真电路图截图：2) i u 接频率为1kHz ，峰峰值为2V 的正弦信号，观察并截取输入i u 和输出o u 的波形。

要求示波器的通道1接输入电压波形，通道2接输出电压波形。

零迟滞比较器电路图
独立信号源方波发生器电路
方波发生器工作原理
⒈ uC=0至t=t1时的变化过程
从uO=+UOm开始讨论：
起初
v
u F
U RH
R
R 2
R
U Om ，uC不能跃变，v-=uC=0，由于R1上加
2
f
的电压uR1= + UOm－uC，C 将在+UOm作用下充电，等到uC≥URH时，v-≥v+，
电压，这种电路称为零比较器。
零比较器波 形图
2. 比较电压UR为一正值时 比较电压UR为一正值时，若ui为幅值大于UR的正弦波，
则输出电压uo的波形是与ui同频率但正负半周宽度不相等的 矩形波，幅值仍决定于运算放大器的最大输出电压。显然 改变UR的数值，可以改变其正负半周宽度的比例。
比较器 波形图
uF
uO1
uO2
uO1
t＞t1后，C经R反向放电，
在 t = t2时，uO2= uC ，过零，C
uO2
开始经R正向充电，直到 t = t3
时，uO2


R 2
R
U Z ，uF过0，uO1立
刻翻转为+UZ1 。
R=R′时的uO1、uO2波形图
uF
uO1
uO2
uO1
在 t＞t3后，C经R′正向放电，
直至在 t = t4，uO2= uC ，再次过
uO2
零，回到 t = 0的状态，完成一
次循环。
R=R′时的uo1、uo2波形图
uF
uO1
uO2
可见：
uO1
三角波的变化范围为：
R2 R
UZ

实验题目集成运算放大器的非线性应用（3学时）一、实验目的：
１．加深理解集成运算放大器在波形产生方面的应用。

２．掌握RC串并联选频网络特性的测试方法和振荡频率的测量方法。

二、预备知识：
1．复习集成运算放大器的非线性应用。

2．学习使用集成运算放大器设计一个正弦波发生器。

3．完成预习报告。

三、实验项目：
1．RC串并联网络测试。

（１）测试其频率特性，并绘制曲线，求出f0；
（２）测试其输出函数；
（３）改变电容C的容量，并测试f0。

２．正弦波发生器的研究。

（１）设计并组装正弦波发生器电路。

（２）测试负反馈对振荡器的影响。

（３）测量振荡平衡条件——即负反馈放大器的电压放大倍数A uf。

（４）振荡频率测量。

（５）完成实验报告，要求：
①画出所设计的实验电路。

②列表、整理实验数据。

③分析误差原因。

④回答思考题。

四、思考题：
若电路元件完好、且安装无错，但仍不能产生振荡，使分析可能产生的原因。

集成运放的内部结构。无论是输入信号的正向电压或负向电压超过二极管导通电压， 则V1或V2中就会有一个导通，从而限制了输入信号的幅度，起到了保护作用。
(a)反相输入
(b)同相输入
图3.3.9 输入保护电路
(3)输出保护 利用稳压管V1和V2接成反向串联电路。若输出端出现过高电压，集成运放输
出端电压将受到稳压管稳压值的限制，从而避免了损坏。
由于大部分集成运放内部电路的改进，已不需要外加补偿网络。
3.保护电路 (1)电源极性的保护 利用二极管的单向导电特性防止由于电源极性接反而造成的损坏。当
电源极性错接成上负下正时，两二极管均不导通，等于电源断路，从而起 到保护作用。
图3.3.8 电源极性保护电路
(2)输入保护 利用二极管的限幅作用对输入信号幅度加以限制，以免输入信号超过额定值损坏
由图可见，他们之间存在差值称为回差电 压或迟滞宽度u，用 表示，即：
图3.3.7 滞回电压比较器的传输特性
u Uth1 Uth2
三、集成运放使用常识 1.零点调整 方法：将输入端短路接地，调整调零电位器，使输出电压为零。 2.消除自激振荡 方法：加阻容补偿网络。具体参数和接法可查阅使用说明书。目前，
滞回比较器具有两个不同的阈值，且相差较大（通常称我电压 滞回特性），即惯性，因而也就具有一定的抗干扰能力。
（1）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相
输入端的电位为：
u
R1 R1 R2
F
Uth1
（2）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相输入端
的电位为：
u

毕业设计85集成运算放大器的非线性应用—限幅电路限幅电路是一种常用的非线性应用电路，常用于将信号限制在特定范围内。

在毕业设计中，我们可以利用85集成运算放大器设计一个限幅电路，用于限制输入信号在一定的电压范围内。

本文将对限幅电路的原理、设计步骤以及一些使用注意事项进行详细介绍。

限幅电路的原理是利用85集成运算放大器的饱和特性，将输入信号的幅值限制在一定的范围内。

具体实现的方式如下：首先，将输入信号接入到放大器的非反馈输入端口，并通过负反馈将输出信号反馈到反馈输入端口。

然后，在反馈路径上连接两个二极管，其方向相反。

当输入信号的幅值超过二极管的正向或反向导通电压时，二极管将开始导通，将反馈路径截断，从而限制输出信号的幅值。

设计限幅电路时，我们需要首先确定输入信号的幅值范围，然后选择合适的二极管。

一般情况下，我们会选择正向导通电压为0.7V的硅二极管。

接下来，我们需要计算二极管电流。

根据放大器的输入电流要求，我们可以选择合适的电阻值来限制二极管电流。

然后，根据输入电阻和电压放大倍数，计算出所需的反馈电阻值。

最后，根据反馈电阻和二极管电流，计算反馈电压。

在设计过程中，需要注意以下几点。

首先，输入信号的幅值范围应该小于放大器的饱和电压范围，以保证限幅电路的正常工作。

其次，选择的二极管应具有良好的温度稳定性和高导通能力。

此外，设计过程中应注意功耗和功率稳定性等问题。

在实际应用中，限幅电路常用于音频信号放大器、电压稳定器等电路中，用于限制输入信号的幅值，保护后续电路和设备免受过大幅值信号的损害。

总结起来，限幅电路是一种常用的非线性应用电路，可以通过利用85集成运算放大器的饱和特性，将输入信号的幅值限制在一定的范围内。

设计限幅电路需要确定输入信号的幅值范围，选择合适的二极管，并进行电流和电压的计算。

在实际应用中，限幅电路常用于保护电路和设备免受过大幅值信号的损害。

图4.2.2 同相输入放大电路
放大电路的输入电阻Ri→∞ 放大电路的输出电阻Ro=0 图4.2.3 电压跟随器
4.2.3 差动输入(Differential input)放大电路
图 4.2.5 所示为差动输入放大电路，它的两个输入端都有 信号输入。 ui1通过R1接至运放的反相输入端，ui2通过R2、R3分压后接 至同相输入端，而uo通过Rf、R1反馈到反相输入端。
三、开方运算
平方根运算电路如图4.3.5 所示，与图4.3.2所示的除法电路比 较可知，它是上述除法电路的一个特例，如将除法电路中乘法 器的两个输入端都接到运放的输出端，就组成了平方根运算电 路。
图4.3.5 平方根运算电路
4.4
有源滤波器
滤波器的功能及其分类
4.4.1
滤波器是从输入信号中选出有用频率信号并使其顺利通过， 而将无用的或干扰的频率信号加以抑制的电路。 只用无源器件R、L、C 组成的滤波器称为无源滤波器,采用 有源器件和R、C元件组成的滤波器称为有源滤波器。 同无源滤波器相比，有源滤波器具有一定的信号放大和带 负载能力可很方便的改变其特性参数等优点； 此外，因其不使用电感和大电容元件，故体积小，重量轻。 但是由于集成运放的带宽有限，因此有源滤波器的工作频率较 低，一般在几千赫兹以下，而在频率较高的场所，采用LC无源 滤波器或固态滤波器效果较好。
通常用分贝数dB表示，则为
一般情况希望Aod越大越好， Aod越大，构成的电路性能 越稳定，运算精度越高。 Aod一般可达100dB,最高可达140dB 以上。 2、输入失调电压UIO及其温漂 dUIO/dT 如果集成运放差动输入级非常对称，当输入电压为零时，
输出电压也应为零（不加调零装置）。但实际上它的差动输入

－uo ∞
＋＋
uo
UR为参考电压
当ui > UR时 , uo = +Uom
当ui Uom
<
UR时uo,
uo = -
+Uo
m
0
ui
-Uom
1、单门限电压比较器
单门限电压比较器只 有一个门限电平，当输
i1 R1
∞ －
入电压达到此门限值时 ，输出状态立即发生跳 变。
ui
R2
UR
＋ ＋
u0
u0 ＋U0M
0 UR
2、消振
通常是外接RC消振电路或消振电容，用它来破坏产生自激
门限电平值
ui －U0M
电压比较器广泛应用于模/数 接口、电平检测及波形变换等领 域中。
应用实例
利用电压比较器可以把正弦波变换成方波。
ui
ui
∞
－ ＋
u0
＋
0
t
UR=0 由于门限电压等于0，因此
为过零电压比较器。
u0
＋UCM
输入电压只要到达门限电
压值，输出电压即可发生 跳变。
0
t
－UCM
2、滞回比较器
放大电路引入负 反馈后，对电路 的工作性能带来 什么改善？
什么叫反馈？正反馈 和负反馈对电路的影响
有何不同？ ？
放大电路输入信号 本身就是一个已产 生了失真的信号， 引入负反馈后能否 使失真消除？
上述问题希望课后认真归纳总结
3.4 运放的选择、使用和保护
1、选用元件
根据实际要来选用运算放大器。如测量放大器的输人信号 微弱，因此第一级应选用高输入电阻、高共模抑制比、高开 环电压放大倍数、低失调电压及低温度漂移的运算放大器。 选好后，根据管脚图和符号图连接外部电路，包括电源、外 接偏置电阻、消振电路及调零电路等。