基于Protues的集成运放非线性应用仿真

2012-12-22 14:09:46来源: 电子设计工程
集成运算放大器(简称运放,integrated operational amplitier,OPA)是一种高增益多级直接耦合放大器,其内部结构如图1所示。

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集成运放的应用可以分为线性应用和非线性应用。在线性应用范畴,主要用于各种放大器和运算电路;在非线性应用范畴,主要用于构成比较器及其应用电路,如矩形波产生电路等。下面,对集成运放在非线性应用领域的应用进行讨论和仿真

1 集成运放的非线性应用
1.1 单门限电压比较器
单门限电压比较器的电路如图2所示。这是一个同相比较器,即当Vi大于Vref时,输出电压约等于+Vcc;当输入电压小于Vref时,输出电压约等于-Vcc。

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1.2 用单门限电压比较器构成的窗比较器
图3是一个用单门限电压比较器构成的窗比较器。它是由一个同相比较器和一个反相比较器组合而成。该电路的功能是,可以判断输入电压的值Vi是否介于下参考电压VRL与上参考电压VRH之间(所谓的窗)。如果VRLVRH,则输出电压Vo将等于运放的饱和输出电压+VSAT(+VSAT比+Vcc小1.4V左右)。可以用发光二极管判别窗比较器的输出电平。窗比较器广泛用于信号的电平监测与报警。

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1.3 迟滞比较器
反相输入迟滞比较器原理图如图4所示。

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由于迟滞比较器的运放处于正反馈状态,因此一般情况下,输出电压Vo与输入电压Vi不成线性关系。只有在输出电压Vo发生跳变瞬间,集成运放两个输入端之间的电压才近似认为等于0,即VID=0或Vp=Vn=Vi是输出电压Vo转换的临界条件,当Vi>Vp,输出电压为低电平VOL;反之,为高电平VOH。
1.4 利用迟滞电压比较器构成方波发生器
方波发生器的电路如图5所示。

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该电路产生的方波信号频率为:
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式中,R为R3与RV1之和。通过调节RV1可以改变信号频率。
仿真波形中方波为电路的输出波形,下面的波形是电容器充放电波形。

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1.5 利用迟滞比较器和积分电路构成三角波方波发生器
把迟滞比较器和积分电路首尾相接形成正反馈闭环系统,如图7所示。

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迟滞比较器U1输出的方波经积分电路U2积分即可得到三角波,三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波-方波发生器。
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调节RV2可以改变方波和三角波的频率,也可以改变C1粗调频率。
综上所述,集成运放的非线性应用与线性应用一样,在模拟电路中都具有十分重要的地位。正确掌握集成运放的非线性应用对电子设计人员是非常必要的。

关键字:Protues  集成运放  非线性应用  仿真

编辑:Gem 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1222/article_17858.html
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