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??？
4 a6 t$ G# g$ _/ a

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& z& W/ k* |$ O  m# J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??????
3 z$ C& M3 N; e- Y' Z

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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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4 i8 M& _1 \% O8 B# D. z重点一 积分电路

: C2 L# r0 d& K) r
) m2 c! O8 {, Z; t! r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?????♂?

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几点小说明??：
01
6 M7 ]4 o% j& V, {, ~8 a( f, U7 @$ D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
02
! O6 k$ m+ L% G8 H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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8 K& Q( s. Z$ Z2 H: Z# `( u03
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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5 z! i3 l' O; L+ W5 k

6 Z( [2 Q9 ^5 J) ]9 U3 J重点二  比较器门限电压的求解


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：
; J) L" Y/ V" r2 {2 l& h3 L

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5 B7 V3 o; [1 s0 l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。
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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. d0 w% [7 l+ f' {4 ]& u重点三  电压比较器

8 h  P8 y% Z. c3 G4 l% z6 u2 G
% [5 v. f/ L- {# y8 ?2 H/ B2 X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。
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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( Y, z0 a* u$ K9 \??作业题讲解??
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. i2 O' H% \+ K9 ~9 J- ~+ b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？??????
. ]7 |1 k+ f0 ~5 B' p

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* M1 x( q1 N" n1 a. b( p$ Z

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& u: v. |+ n2 ^/ X8 K例
1
8 w0 `( r) |- e3 f  e2 [/ R??
. h; W! ]5 @# [! Q4 v6 Q6 d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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4 d( N9 L- [8 y0 N8 m分析+求解
, w! o) R. O4 L/ i

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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??
输出电压和输入电压的关系式为：
& m# L3 [# a6 C$ K- M

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由上面分析可以画出下面波形：
) a- h. C, s- p7 _/ v

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2 J: u# h, ]3 `2 c8 H& m. A7 T% e例
8 I* }3 Y' W& y) u2
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电路如图所示，A1，A2为理想运放，最大输出电压Vom=±12V。
6 R" C9 y6 i6 f8 v2 A2 D. L（1）说明电路是由哪两种电路组成的？
（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。
（3）画出vo1和vo的波形。
; O- c0 q- O# m! g3 w+ i) c

- q" E% L: C3 Q2 O. V) A- s" O3 X2 s
3 l" w+ r2 N8 D; j5 c. P' m( [分析
6 `7 {( f* |, l6 b3 K
! J& ^4 [- p+ x8 K. q, u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。
7 \6 i8 }. d3 I# W
" `9 L% p+ P# X* q" h6 n# x& QAnswer
1 u2 p  Z$ P" X解：
1 U- b6 L2 Y; D2 A) ]
# ?0 x# N: I1 N# J& f（1）A1为积分电路；A2为滞回比较器
. V% J# k- ]( ^* ^: c) S（2）

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
. x, R7 A( B7 U& h  H（3）于是波形如下：

. c3 b7 g& {- s( H2 u?
; p/ L. @9 x5 |7 T?
' [( H0 f: b0 r! a& H9 D* \?
$ R3 \! C' P+ E$ H1 \
$ s5 }' L' l4 O% C" _+ ^% \5 K
  N# R0 O0 `- q) e1 E: M2 q7 r互动时刻

5 C% Q, L% `4 F$ `' _前几次一直是判断题，这次改成选择题吧??????
& ]. |. U- ^$ u# n8 L最近两次课学习了下面几种运算电路：
" b/ s! y" g6 FA. 反相比例放大器
B. 同相比例放大器
C. 求和运算电路
8 `3 ?( x- P" X5 cD. 减法运算电路
, Z% |2 @3 R4 Q, mE. 积分运算电路
) l* q7 T; Z0 U2 H( kF. 微分运算电路
" r, X& k; H# Y选择一个合适的电路实现下面功能：
( n8 F2 m6 V: D7 H: Y& q（1）将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用（    ）
. Z" B0 Y1 d& H4 B* C* R（2）实现Av=-20的放大电路，应选用（    ）
' K7 F5 K2 \. I  V（3）将方波电压转换成三角波电压，应选用（  ）
（4）将正弦波电压移相+90度，应选用（    ）
! m  y$ _' S  D5 T. S0 g（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??
3 Q7 o% P+ ?& {% T$ d: k0 Z& j记得点赞
留言哟^_^
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