运放非线性应用：简单电压比较器与迟滞比较器

"本资源主要介绍了三种类型的比较器：简单电压比较器、迟滞比较器和窗口比较器，特别是当输入电压uI大于阈值UA时的电路行为。内容包括运放的非线性应用，以及如何判断运放的工作状态。" 在电子电路中，比较器是一种用于比较输入电压与参考电压的设备。在给定的描述中，提到了三种比较器的类型： 1. **简单电压比较器**：当输入电压uI大于阈值UA时，A1输出高电平，A2输出低电平。在这种情况下，二极管D1导通，D2截止，导致输出电压uO也为高电平。这种比较器的特性曲线显示了当输入电压超过设定的上门限UA时，输出电压跃变至高电平。 2. **迟滞比较器**：迟滞比较器具有两个阈值，一个上限UA和一个下限UB（UA>UB）。当输入电压uI超过UA时，输出变为高电平；而当uI下降到低于UB时，输出才转为低电平。这种设计使得在阈值区间内，输出不会频繁变化，从而提高了系统的稳定性。 3. **窗口比较器**：窗口比较器是结合了迟滞比较器上下阈值特性的电路，只有当输入电压uI位于UB和UA之间时，输出才是高电平。一旦uI超出这个范围，输出就会变为低电平。这在需要判断输入是否在一个特定电压范围内的应用中非常有用。 运放的非线性应用主要涉及运放在非线性状态下的工作，例如开环应用或有正反馈的情况。在没有负反馈的情况下，运放可能表现出非线性特性，如虚短路不再适用，而输入电阻ri保持很高，输出电阻rO为0。非线性元件如二极管、三极管或稳压管的加入，可以实现诸如限幅器、反向比例运算电路等功能。 例如，稳压二极管在电路中可以作为限幅器，当输入电压超过双向稳压管的稳压值UZ时，它会导通，限制输出电压在UZ的上下限之间；而当输入电压低于UZ时，稳压二极管截止，运放恢复线性工作模式。 在分析这类电路时，首先要确定运放是否工作在线性区，这可以通过判断电路中是否存在负反馈来完成。如果存在负反馈，运放通常工作在线性区，否则可能处于非线性状态。通过理解这些基本概念，可以更好地理解和设计基于比较器的电路系统。