集成运放的线性和非线性应用

一、集成运放线性工作状态的应用

集成运放工作在线性区的必要条件是引入深度负反馈。工作在线性区的两个特点:虚短、虚短。当集成运放工作在线性区时, 同相端和反相端电压几乎相等, 所以称为虚假短路, 简称“虚短”即u+≈u-；流入集成运放同相端和反相端的电流几乎为零, 所以称为虚假断路, 简称“虚断”即i+=i-≈0。比例运算电路是集成运放工作在线性工作状态的最基本应用电路, 可以分为反相比例运算电路、同相比例运算电路。下面看看集成运放线性工作状态构成RC桥式正弦波振荡电路

图1为RC桥式正弦波振荡器。其中RC串、并联电路构成正反馈支路, 同时兼作选频网络。调节电位器Rf, 可以改变负反馈深度, 以满足振荡的振幅条件和改善波形。改变选频网络的参数C或R, 即可调节振荡频率。一般采用改变电容C作频率量程切换, 而调节R作量程内的频率细调。

二、集成运放非线性工作状态的应用

集成运放工作在非线性区的特点:当同相端电压大于反相端电压, 即u+>u-时, u0=+u0m;当反相端电压大于同相端电压, 即u+<u-时, u0=-u0m。

1．反相型滞回比较器

反相型滞回比较器电路如图2, 此时集成运放工作在非线性区

当ui足够小时, 比较器输出高电平u0=UZ, 此时同相端电压用UT+ (上门限) 表示,

随着ui的增大, 当ui>UT+时, 比较器输出由高电平变为低电平u0=-UZ, 此时同相端电压用UT- (下门限) 表示,

ui继续增大, 比较器维持输出低电平-UZ。当ui由大变小时, 比较器先输出低电平-UZ, 运放同相端电压为UT-, 只有当ui减小到ui>UT-时, 比较器的输出将由低电平跳变到高电平UZ, 此时运放同相端电压又变为UT+。ui继续减小, 比较器维持输出高电平UZ。回差电压为ΔU=UT+-UT-。

2.矩形波发生器

矩形波发生器如图3所示, 电路的输出电压限制在+UZ和-UZ之间。输出电压U0=+UZ, 输出经R1给电容C充电;输出电压U0=-UZ, 电容经R1放电。

改变R1、R2、R3或C均可改变振荡周期。