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第四章集成運算放大器-資料下載頁

2026-07-23 15:19本頁面

　　

【正文】 . 電壓比較器用集成運放可構成各種電壓比較器 (voltage parator)。可對兩個輸入信號進行比較，判別輸入信號的大小和極性。 UR是參考電壓，加在同相輸入端，輸入電壓 ui加在反相輸入端。運算放大器工作于開環狀態。由于開環電壓增益很高，即為集成運放本身的電壓增益，所以即使輸入端有一個非常微小的差模信號，也會使電路輸出電壓達到飽和電壓值，即接近集成運放的電源電壓。當uiUR時，輸出正飽和值+Uom(接近正電源 +E)，當uiUR時，輸出負飽和值 Uom(接近負電源 E)，右圖是運算放大器工作在開環狀態時，電壓比較器的傳輸特性。可見比較器的輸入端進行的是模擬信號大小的比較，而在輸出端則以高電平或低電平來反映其比較的結果。當參考電壓 UR=0時，即輸入電壓 ui與零電平比較，稱為過零比較器。比較器是運算放大器的非線性運用，由于它的輸入為模擬量，輸出為數字量，是模擬電路與數字電路之間的過渡電路，所以在自動控制、數字儀表、波形變換、模數轉換等方面都廣泛地使用電壓比較器，目前國內外已有專門的單片集成比較器。六 . 有源濾波器集成運算放大器和 RC電路可組成有源濾波電路。有源濾波電路能提高濾波性能，還可以將信號放大，且放大倍數易調節。有源濾波器也可以分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。右圖為低通有源濾波器電路。對于輸入信號中的高頻成分，電容C可近似地看成短路，輸出端與反相輸入端虛地連接，所以最終輸出電壓很小，抑制了高頻信號。對于輸入信號中的低頻成分，電容 C可近似地看成開路，這時的放大倍數為 R2/R1，低頻信號順利通過。此低通濾波器的上限頻率為： 1/2πR2C。 R2不直接與信號串聯在一起，所以可取很大的阻值，因此可以使用較小的電容 C。如 R1=30kΩ，R2=560kΩ， C可減少為。前面討論的雙 T選頻電路 Q值很低，不能滿足應用要求。如果將它與運放結合起來，可以組成生物信號檢測中廣泛應用的高 Q值的有源陷波器。上圖為有源雙 T帶阻濾波放大器電路。該電路的中心頻率 f0=1/2πRC，對于ff0的高頻信號，兩個串聯的電容 C阻抗很低，信號可經電容直接傳輸到運放的同相輸入端即 u+=ui；對于 ff0的低頻信號，電容 2C的阻抗非常高，信號可經兩個串聯的電阻 R直接傳輸到運放的同相端即 u+=ui；只有當f=f0時，分別從高通濾波通道 (兩個電容 C和一個電阻 R/2構成 )和低通濾波通道 (兩個電阻R和一個電容 2C構成 )傳輸到同相輸入端的電壓正好大小相等、相位相反，相互抵消，輸出電壓為零。理論上可以證明，該電路的 Q值為如 R2=30Ω， R3=1kΩ，則 Q=8。如果取 R1=10kΩ，信號中陷波帶以外的成分可放大 10倍。 Q值不宜過大，通常不超過 10，否則易產生振蕩。如果選取 C=， R= ，則陷波頻率f0=50Hz，構成市電 50Hz陷波器。這個電路的缺點是配置適當的電容和電阻麻煩且不易調節，右圖所示的電路解決了調節的困難。可以這樣理解， R1和 R2分別與相應的電容組成兩節高通濾波器，每一節的輸出電壓都比輸入電壓超前一個小于 π/2的相位，再經過電容傳輸，它與上支路經由電阻 R3傳輸的電壓合成時，在某一適當頻率處正好幅度相等，相位相反，使輸出電壓為零，可見調節圖中的電位器，可以改變中心頻率，又不影響選頻條件。

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