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小模电的重难点——积分电路和电压比较器

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发表于 2024-5-8 21:24:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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: @. Y  c# ~( l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???& f+ z4 b5 G7 l" E

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- a. e" s1 I& I+ ~+ m. C1 P7 U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??????* p7 K+ a% ]( u% `( A" |' x

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2 O0 n# W8 M! W- G5 M* h+ [- `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??????& v0 Z! W& D1 J& f8 b( P7 R
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
2 M6 ?: }* S2 Z" H  s! u$ y

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6 `3 s8 E0 f( i?
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# g! ^# s) R- H6 L7 s' w4 J1 ~% i' M' z$ {- S3 m

* k4 C6 k4 l) b# S重点一 积分电路
) B% W" ^$ `6 A+ I% @5 t
# @' a3 o5 |7 h
( m. Q8 d! x8 z+ P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?????♂?. }2 p# O1 l1 d6 f. B# y& A

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$ T$ ~1 q6 G. d: a9 d! b5 X" G4 E几点小说明??:
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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" U' T; y' n/ \) G: n
02
% l- I! R0 X2 }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
, g9 ?. S. b/ C; m/ o

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- c6 c  m! t! b% }
03/ Y: m& Z. J9 q' Y' p. [
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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% t, c( i% s; O" S9 s' }
( e* b* B/ D8 {/ h5 Y! L重点二  比较器门限电压的求解
" z8 a$ d. K0 b
8 A! L+ Y- n' Q5 L) X6 \: T- o
! x, K3 H4 O7 s, d4 f: x# ^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:
) X' ^0 k8 V" a: c8 a- y0 r9 `

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5 `9 Q0 L2 N2 H! N, X
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。) w9 _/ g; b! g& X5 h- ]
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)。, p# Z5 y: S9 y4 T( E, Z

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* V2 [. r" s4 I2 E?
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  `! J1 T3 m4 f' T$ Z. `4 y6 f1 d" ?7 g* ?" P; m7 ^
重点三  电压比较器
- L2 _4 n+ Q; y$ W+ c  ~& d& C1 H5 r  F( K

6 M" {8 C2 C) E* ^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。! B8 K6 u, k2 s4 H* }
常用的几种比较器通过下面的表格给大家作个总结。
8 ]$ Z/ e9 @( t4 [! v

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5 M: z: ]8 E1 n4 G; Z

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5 q7 T: `8 N$ M! i: G

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1 Q: _. J# u# r3 O

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, Z. b0 h" x5 W; s% X
9 x! |+ f+ G$ R5 Z- J4 ^# J
??作业题讲解??
' i" M; M1 `# v/ b  a) Y# o! k* F6 l

( G$ R$ F7 E& X& g0 p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???????. e4 L% a1 U0 R- w) p$ j( a

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& M. ^2 q6 D0 W4 E: s
: D: r# Q* q+ ~! W8 ^2 l1% k' n# J2 t- ?! r: r
??' S$ z1 k3 O) ~6 M& \
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。
. ]9 Z# U* H; b7 r& f. _! @: G

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8 m5 P4 t- a4 @8 a6 a0 A

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+ X2 }$ S/ J; Z7 _9 S7 e

  u" V- P4 Z! X& F! u分析+求解
% B; m5 O* j) _9 H3 }

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3 L5 x3 }$ _7 z' y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??
5 a4 J: c- b; _! P9 a* ^* l输出电压和输入电压的关系式为:) O! N/ ]9 _, g" [% h

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4 B# L+ h+ W: ]+ h  @2 J
由上面分析可以画出下面波形:
) |* e2 V/ @3 {( p. B9 x9 y

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% n( M& t$ O- S* R" d, `/ H
! y- j4 c9 I0 G: b% ]

; c( I- a' p8 B5 @1 `& R2) z" o' |& a2 x8 Y
??
% q) L. C: ^$ e! m1 K. R电路如图所示,A1,A2为理想运放,最大输出电压Vom=±12V。
% C7 ^/ m: M4 D$ g- x(1)说明电路是由哪两种电路组成的?
3 X. c  x1 R; |* ?(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。$ p- n6 r1 ], x8 J
(3)画出vo1和vo的波形。
" `* Z& I% V! ?, T' I
5 u: ~" }2 r# U8 H& |# X! U- ?; k' ^3 |
9 u/ b; a9 _. v
分析
8 G+ C9 ^' }% J6 l2 O/ v# |" r
9 c3 y0 p! W6 @6 [3 F! I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。; |: |& I/ ~9 k# ^# B2 i
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。: K, h: I' I" m& w' @
. e9 C' J8 s8 L/ u5 c0 K+ C
Answer
5 `" Y" m5 `- R: @9 a解:) c+ z2 U! @2 c6 j! Y

* Q3 V+ q% @/ x) I( z2 P(1)A1为积分电路;A2为滞回比较器$ O" f/ _6 Z+ _! x0 _
(2)
2 q$ e9 s" B5 A! ?; O5 W6 Y' v
- }+ Z9 b2 [9 _0 j9 {" lA2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:! [3 f+ F. }3 ?
$ F* y. \4 O* y/ ], A, {: I
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
2 c/ S; y6 j7 F! ~2 P6 ]; z(3)于是波形如下:
/ f/ Q0 t1 K& R) X
9 ?8 q- i1 [: v* l" S: q! h7 r?6 {; H0 t. ^/ L: N5 J
?9 _5 J2 ?  C% q$ t3 [" ~
?
4 J% J8 M% A& T. j0 G: A- S# ]! \
7 v  a$ x# ~1 Q' s* X' [! t
互动时刻
+ A$ p5 Z. Z* f1 {- u7 w) M: X( P3 y+ P0 ~9 ]3 Z, S8 q$ G8 K
前几次一直是判断题,这次改成选择题吧??????
+ D% k8 W- f6 f  x* n最近两次课学习了下面几种运算电路:
9 F9 H) y& d, L' |% `7 j) BA. 反相比例放大器
! q: j. W$ z7 n, W1 |% OB. 同相比例放大器
6 \& A4 |6 I: s8 k, X7 p1 ~C. 求和运算电路
- r. V$ q1 W  ^$ q/ {& ]( g. ~- HD. 减法运算电路3 B! |# ~% o! R& C
E. 积分运算电路
, `  ~. A+ t+ K; j* d' o9 aF. 微分运算电路
$ M# [  e7 u/ X/ s选择一个合适的电路实现下面功能:1 W3 L) I& r0 g3 i8 Y" t
(1)将正弦波电压叠加上一个直流量,应选用(    )
* b3 _* W" g/ ^(2)实现Av=-20的放大电路,应选用(    )
# Z4 ^  {9 w8 F2 x8 k. D(3)将方波电压转换成三角波电压,应选用(  ). P/ q" M1 F2 y2 \+ r
(4)将正弦波电压移相+90度,应选用(    )
7 q. G8 Y; V  }3 T0 [8 o6 ?. D(5)实现Av>10的放大器,应选用(    )$ y/ Z9 j$ D' t1 \
快抓住剩下为数不多的加分机会哦??4 N. U8 Q; @! e( p
记得点赞, q# t! a- Y; J1 k
留言哟^_^/ M2 G* `" k  h; o' ?/ j
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