基于Protues的集成運放非線性應用仿真

摘要：集成運算放大器是電子系統中最重要的模擬器件。它的應用主要分為線性應用和非線性應用。在非線性應用中，運算放大器構成的單門限電壓比較器、遲滯比較器是構成矩形波、三角波和鋸齒波等信號產生電路的核心模塊。在此主要討論利用Protues平臺對集成運放的非線性應用設計及仿真。
關鍵詞：Protues；集成運放；非線性應用；仿真

集成運算放大器(簡稱運放，integrated operational amplitier，OPA)是一種高增益多級直接耦合放大器，其內部結構如圖1所示。

集成運放的應用可以分為線性應用和非線性應用。在線性應用范疇，主要用于各種放大器和運算電路；在非線性應用范疇，主要用于構成比較器及其應用電路，如矩形波產生電路等。下面，對集成運放在非線性應用領域的應用進行討論和仿真。

1 集成運放的非線性應用
1．1 單門限電壓比較器
單門限電壓比較器的電路如圖2所示。這是一個同相比較器，即當Vi大于Vref時，輸出電壓約等于+Vcc；當輸入電壓小于Vref時，輸出電壓約等于-Vcc。

1．2 用單門限電壓比較器構成的窗比較器
圖3是一個用單門限電壓比較器構成的窗比較器。它是由一個同相比較器和一個反相比較器組合而成。該電路的功能是，可以判斷輸入電壓的值Vi是否介于下參考電壓VRL與上參考電壓VRH之間(所謂的窗)。如果VRLViVRH，窗比較器的輸出電壓值為0，如果輸入電壓ViVRL或Vi>VRH，則輸出電壓Vo將等于運放的飽和輸出電壓+VSAT(+VSAT比+Vcc小1．4V左右)。可以用發光二極管判別窗比較器的輸出電平。窗比較器廣泛用于信號的電平監測與報警。

1．3 遲滯比較器
反相輸入遲滯比較器原理圖如圖4所示。