小模电的重难点——积分电路和电压比较器

吴少琴的模电课

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时间如白驹过隙，一不留神就从指缝间溜走啦??！记得刚开学时，大家收到的第一篇推文——“开学啦~~你有一份模电资料，请注意查收”????    一转眼，那个让人头疼又心爱的小模电课程就快要结课啦?????? 是不是感觉长舒一口气，觉得终于解脱了?? ？还是悔不当初，觉得自己虚度了这段宝贵的学习时光??？
1 s# d2 B- x5 s- p5 m( p( L$ b

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不过，别急着感慨，我们还有三次推送的机会哦！珍惜这最后的一两周，赶紧跟上进度，让公众号的陪伴成为我们彼此难忘的一段回忆\(0^◇^0)/    别忘了，模电虽难，但你不是一个人在战斗！加油喲??????
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9 L  y4 O, T' r/ W4 y回归正题，这次我们重点复习运算放大器构成的积分电路和电压比较器??????
注意积分电路是运算放大器的线性应用，而电压比较器是运算放大器的非线性应用

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5 G% D* L: }; S2 v; w5 g# D

! B: @5 r; Z: ^重点一 积分电路


积分运算电路和上次课的反相比例放大电路相似，只是反馈元件从电阻改为了电容，所以仍采用交流电压并联负反馈，分析时借助虚短虚断，利用电容C两端电压与电流之间呈积分关系实现输出与输入的积分运算?????♂?
+ \+ q: _; \# B9 j. G  n& Y

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4 x$ E0 ]- I* ^. p0 y5 w几点小说明??：
01
, B, _6 M; L9 q- s积分运算电路的输出电压与输入电压成积分关系，积分常数为RC
. w. P' T  j$ }( v$ P1 N& F/ i02
$ I. \) B: J. x/ x当输入vi(t)为一个阶跃信号Vs时，输出电压随时间变量t的增长以负斜率下降，最终达到运放的负饱和值

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0 L: }, d3 t9 c3 `/ f03
* f( m" D% N+ ]. X在实际分析时，如果初始to时刻输出电压为vo(to)，则t时刻的输出电压为：
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8 t! r* \; y8 ^重点二  比较器门限电压的求解
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* }* K# d) o' O6 g2 A7 \% z1 G8 M
积分电路和上次课的加减运算电路，电路中都引入了负反馈，但如果运放没有引入负反馈，那就属于运放的非线性应用??注意非线性应用的特性：
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+ d% ?( X% G* \这时，线性应用的虚短特性不能使用，但“虚断”的特性仍可以应用。
- y" F: a# [/ T% o* U在非线性区时，可以利用v+=v-求输入信号vi的瞬时值，从而得到比较器的阈值电压（门限电压）。
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重点三  电压比较器


电压比较器用来对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平，如果输出端接有稳压二极管，则输出电压的幅值和稳压二极管有关。
+ G4 E1 B% e6 F2 D! `4 C常用的几种比较器通过下面的表格给大家作个总结。

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* f- m& z" S8 t. f2 c

??作业题讲解??


2 t5 x# P% \4 J8 x3 m' u给认真看公众号的小伙伴们带来小福利??，直接拿上次课的作业题作为例子讲解，拿出作业本看看你做对了没？??????
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8 Q# F2 X4 b- T6 p# v9 m例
1
" {9 l; S5 A7 I% Z! k% M??
5 {0 @( A& {* |4 q9 {积分电路如下左图所示，若输入如下右图所示的波形，试绘制相应的输出电压波形。已知：R1=R2=10kΩ,C=0.2μF,电容C上的初始电压Vc(0)=0。
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- @* j9 ]* Y/ {/ z) ^1 Z6 k- p分析+求解
0 E1 o. g4 \% }

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这就是一个最基本的积分电路，只是输入信号是一个不完全规则的矩形波，需要分段分析，还有注意时间轴的单位是毫秒哦??
& }: _+ g% G1 m6 Q5 @& Y: n, k) Y输出电压和输入电压的关系式为：
: x' M1 _  P$ q$ w* K

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# c7 K" Y, E! h4 j7 n由上面分析可以画出下面波形：
, y  c9 q% _0 w; F. Y

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& b$ }9 o$ F; P+ G1 D9 G# I/ v
例
6 ^& b* |' `: |- u& s: x1 {2
??
电路如图所示，A1，A2为理想运放，最大输出电压Vom=±12V。
（1）说明电路是由哪两种电路组成的？
1 n( C5 E. r0 {2 C; G; V$ p6 Q: n% I（2）设电路初始电压为0，t=0时，vo=-12V。当加入vi=1V的阶跃信号后，问多长时间vo跳变到+12V。
0 ~) T1 e2 ?8 t5 Y/ x（3）画出vo1和vo的波形。


* T. O5 U8 X1 h9 c$ \* [
分析

+ L0 D) P' Q+ ^4 ~& `  Q( H这道题第一级是个积分电路，是运放的线性应用，注意题目中写明最大输出为±12V，所以积分器的输出也不可能超过这个值，如果达到，电容处于饱和状态。
第二级一眼看去很像反相比例放大器，但仔细一看，反馈元件R4是引到运放的同相输入端，认真判断后发现是引入电压串联正反馈，那说明是运放的非线性应用，输出端没有限幅的稳压管，题目中已经说明输出为±12V，第二级是一个反相输入的滞回比较器。
6 n9 K* y$ C" N
Answer
- @3 T8 {& [3 q解：
6 }, k' Q- u% _; S; \* R% U( s: ^
（1）A1为积分电路；A2为滞回比较器
（2）
3 x( j! d" b7 I0 b
1 R$ O  u% X, M+ Z* Q5 `) _A2是迟滞比较器，首先需要求出门限电压，（注意输出最大值是+12V，最小值是-12V）然后画出传输特性曲线：

因为t=0时，输出是-12V，只有当vo1=-4时，vo从-12V跳变到+12V；即-0.1t=-4，得到t=40s
（3）于是波形如下：
/ m7 q+ o7 e! f6 Q# \  _! L
' M$ t0 b, R  I$ Q?
' z  W. {( K, Z$ \( s% ^+ T+ y* y3 @?
8 m4 x  _" [. H0 `/ l' J/ z?


; C- X* U. ]( {: c- C" H0 a- ]( O互动时刻
' a6 M/ X, K/ a3 i$ m/ [  h
前几次一直是判断题，这次改成选择题吧??????
+ F  {2 V7 ?' V$ ]( D; \  a' D9 M! W) |最近两次课学习了下面几种运算电路：
# ]( |5 X) _" V" i+ ^+ W  h. O/ rA. 反相比例放大器
B. 同相比例放大器
- A3 l* m, H9 F6 O* mC. 求和运算电路
& }9 A: |9 ?5 w' ^- S' |3 _& L1 ~D. 减法运算电路
# ?& [( f, p8 D- [6 V" pE. 积分运算电路
F. 微分运算电路
8 K5 I% a3 J" [3 ?4 z1 D# [$ }选择一个合适的电路实现下面功能：
( F7 I3 G9 p, }3 K( ~8 `/ c（1）将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用（    ）
4 y$ i$ ?; V( {# {$ w8 \" `（2）实现Av=-20的放大电路，应选用（    ）
6 R( \, ?* l7 k* l! d（3）将方波电压转换成三角波电压，应选用（  ）
+ e, U$ b1 Y- ?% \6 \5 {) K( O（4）将正弦波电压移相+90度，应选用（    ）
（5）实现Av>10的放大器，应选用（    ）
快抓住剩下为数不多的加分机会哦??
记得点赞
: i1 z3 _0 |/ ^) R) E& V$ E留言哟^_^