非线性放大器电路

除了明显的放大应用外,OP-AMP还可用于大量其他应用和电路。在本教程中,我们将了解一些常用的非线性OP-AMP电路。亚博彩票下载在非线性运算放大器电路中,输入/输出特性是非线性的,即不是直线。

介绍

运算放大器以及线性电路也广泛地用于配置非线性电路,即,其输出相对于输入中的变化表现出非线性变化的电路。这些电路通常称为开关电路,其输出在正饱和电压水平之间切换。最普遍使用的电路配置是零交叉检测器,施密特触发器,奇特和单稳态多纤维器。

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过零检测器

过零检波器是运放开关电路中最简单的电路配置。在这种配置中,输入信号应用于其中一个输入端子,而另一个输入端子连接到地。该电路不需要反馈连接。

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非反相零交叉探测器

若输入信号源连接运放的非反相输入端,且反相输入端接地,则该电路称为非反相过零检波器。电路图如下所示。

非反相零交叉探测器
非反相零交叉探测器

当输入信号高于地电平时,电路的输出在其正极值处饱和。当输入低于地电平时,电路的输出电压立即切换到其负饱和电平。每次当输入信号越过零电压电平时,输出在一个饱和电平和另一个饱和电平之间切换。当施加的输入电压为正时,上述电路的输出进入正饱和状态,因此该电路被归类为非反相过零检测器。典型的非反相过零检波器的输入输出波形如图所示。不管输入波的形状如何,输出都是矩形波。

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逆变过零检测器

如果将输入信号施加到OP-AMP的反相输入端子,并且非反相输入端连接到地,则电路称为反相零交叉检测器。该电路如下图所示。

逆变过零检测器
逆变过零检测器

当输入高于地面时,输出在负极限电压下饱和。当输入电压低于地面时,输出立即切换到正饱和电压。由于当输入为正为正电压时输出在负电压下饱和,因此该电路称为反相零交叉检测器。反相零交叉检测器的输入和输出波形显示在上图中。

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施密特触发电路

具有反馈连接的零交叉检测器电路,通常为正,构成施密特触发器。Schmitt触发电路具有明确的预定义的上部和较低输入电压电平,触发输出从一个饱和电平切换到另一个饱和度。

施密特触发电路

一个典型的施密特触发器的电路如图所示。输入电压V,应用于反相输入端子,并且通过潜在的分频器网络将输出电压的一部分作为反馈连接为反馈。输入电压V触发输出电压V为了从一个饱和电平改变到另一个饱和度,每次输入电压超过某个预定义电压电平。这些电压电平称为上阈值电压(V.犹他州)和较低的阈值电压(VLT)。

施密特触发器的输入和输出波形
施密特触发器的输入和输出波形

施密特触发电路的输入和输出波形如图所示。可以看出,只要输入电压V是否小于上限电压V犹他州,输出电压在其正极限+ v处饱和星期六。当输入电压超过V时犹他州,输出立即切换到其负饱和级-V星期六

上部和下触发点(阈值电压)可以通过使用关系来数学地获得,

V犹他州= [R2。(+ v星期六)] /(r1+ R2)和VLT= R2(- v。星期六/(r1+ R2)

如果R2/(r.1+ R2) = β,则V犹他州=β(+ V星期六)和VLT=β(- v星期六)

上面的等式表示通过适当地选择电阻器R的值1&R.2,上、下门限电平可精确调节控制。

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使用运放的稳定多谐振荡器

通过将外部组件添加到零交叉探测器或施密特触发电路,构造了运算放大器觉测多谐振荡器电路。一个空调的多谐振荡器是使用OP-AMP的非线性电路配置(输出相对于输入而非线性地改变),其在没有任何外部触发的情况下产生正方波。该电路没有稳定的输出状态,只有两个准态。输出在这两个准稳定状态之间连续振荡。一位觉得一个觉得一个棘手的多抗体基本上是振荡器,因为它不需要外部脉冲来触发它。因此,电路通常被称为自由运行振荡器。但是,电路使用OP-AMP的DC电源。抑郁的多纤维器可以配置成产生所需频率,幅度和占空比的方波。

使用运算放大器的异形多谐振荡器的电路图如下图所示。该电路是施密特触发配置,其具有反馈连接,并在反相输入端子处包括输入电容。

使用运放的稳定多谐振荡器

当不稳定的多谐振荡器电路输出处于正饱和状态时,电流通过反馈电阻R1流入电容c。电容被充电,顶部板为正。电容器被充电,直到其电压达到施密特触发器的上触发电压。在这一点上,电路的输出立即切换到其负饱和水平。现在没有电流流入电容,因此电容开始放电。电容持续放电,直到电容电压达到Schmitt触发器较低的触发电压。输出开关到它的正饱和水平和循环重复。

可以注意到,电路是方波发生器,其输出在OP-AMP正和负饱和电压水平之间摆动。输出方波的频率取决于电容C和反馈电阻值R1。

非稳态多谐振荡器的输出和电容电压波形如下图所示。

输出和电容电压波形
输出和电容电压波形

相同的电路配置可用于通过包括在r系列串联的电位器的范围内产生可调频率的正方波。2和R.3.。通过调节电位计的电阻值,可以改变输出方波的频率。

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OP-AMP单稳态多抗体

一个单稳态多谐振荡器,如名称所示,是一个具有一个稳定输出状态的电路。其正常输出电压可能高或低,并且它在该状态下保持直至触发。当施加触发脉冲时,输出切换到相反状态,该时间取决于电路的RC分量。

单稳态多纤维器使用OP-AMP

使用OP-AMP的典型单稳态多抗器的电路如上图所示。OP-AMP的反相输入端子通过电阻器r接地3.非反相输入端由电阻R偏正1和R.2.这导致输出正常饱和度水平,并且电容器C2就像图中所示。

当输入脉冲V应用于电容器c1,输入被C求导1和电阻R3.,在运放反相输入端产生正负尖峰。负尖峰被二极管D1夹在-0.7V,因此负尖峰对电路没有影响。正尖峰使反相输入端电压高于非反相输入端偏置电压。因此,运放输出开关到其负饱和水平。脉冲的持续时间很短,反相输入电压很快恢复到零。然而,当输出进入负饱和时,电容C2驱动非反相输入电压。这保持非反相输入终端低于地水平后,尖锋消失,从而保持输出在负饱和水平。

单稳态多谐振荡器的输入和输出波形
单稳态多谐振荡器的输入和输出波形

当输出处于负饱和水平时,电容C2通过电阻r开始放电1和R.2,将非反相输入电压逐渐升高至地位。当非反相输入电压略高于地电平时,运放的输出立即切换到正饱和电平,电路恢复到原始状态。输出波的脉冲宽度取决于电容C2和偏置电压VR2,还有抵制r1和R.2

单稳态多谐振荡器的输入和输出波形示于上图中。

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以前-运算放大器作为微分器

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