电路课件上第五章.pptx

第五章含有运算放大器的电阻电路本章重点含有理想运算放大器的电路分析运算放大器的电路模型比例电路的分析5.15.35.2重点 （1）理想运算放大器的外部特性； （2）含理想运算放大器的电阻电路分析； （3）一些典型的电路；5.1 运算放大器的电路模型1. 简介 运算放大器是一种有着十分广泛用途的电子器件。最早开始应用于1940年，1960年后，随着集成电路技术的发展，运算放大器逐步集成化，大大降低了成本，获得了越来越广泛的应用。 应用比例、加、减、对数、指数、积分、微分等运算。信号的运算电路有源滤波器、精密整流电路、电压比较器、采样-保持电路。信号的处理电路信号的发生电路产生方波、锯齿波等波形中间级用以电压放大输出级输入级输入端输出端偏置电路加入负反馈 电路缺点：扩展频带频带过窄线性范围小减小非线性失真优点：高增益输入电阻大，输出电阻小集成运算放大器+15V7263415－15V 符号8个管脚：2：倒向输入端3：非倒向输入端4、7：电源端6：输出端1、5：外接调零电位器8：空脚单向放大a__+Aoud+b++u-++uou+___注意在电路符号图中一般不画出直流电源端，而只有a,b,o三端和接地端。电路符号a：倒向输入端，输入电压u－b：非倒向输入端，输入电压u+o：输出端, 输出电压 uo: 公共端(接地端)A：开环电压放大倍数，可达十几万倍。 图中参考方向表示每一点对地的电压，在接地端未画出时尤须注意。a__u-Aoud++uo+u+bUo/VUsat实际特性-??Ud/mV0-Usat2. 运算放大器的静特性 在 a，b 间加一电压 ud =u+-u-，可得输出uo和输入ud之间的转移特性曲线如下：Uo/V近似特性Usat-??Ud/mV0注意-Usat分三个区域：①线性工作区：|ud| ? 则 uo=Aud②正向饱和区：ud ?则 uo= Usat③反向饱和区：ud- ? 则 uo= -Usat?是一个数值很小的电压，例如Usat=13V, A =105，则? = 0.13mV。＋u-RoRiuo+u+A(u+-u-)_－3. 电路模型输出电阻输入电阻当: u+= 0, 则 uo=－Au－当: u－= 0, 则 uo=Au＋4. 理想运算放大器在线性放大区，将运放电路作如下理想化处理：uo为有限值，则ud=0 ,即u+=u-，两个输入端之间相当于短路(虚短路)① A??② Ri ??i+=0 , i－=0。 即从输入端看进去，元件相当于开路(虚断路)。③ Ro ?0RfR1Rf_A+2++112++uiRLuo+R1Ro__RiuiRLuo+__Aun1运放等效电路5.2 比例电路的分析1. 倒向比例器运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。Rf12++R1RoRiuiRLuo+__Aun1运放等效电路2.电路分析用结点法分析：(电阻用电导表示)(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui-Gf un1＋(Gf+Go+GL)un2 =GoAu1u1= un1整理，得：(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui(-Gf +GoA)un1＋(Gf+Go+GL)un2 =0解得：表明因A一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一项的值比(G1+ Gi + Gf) (G1+ Gi + Gf)要大得多。所以uo / ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值，而与放大器本身的参数无关。负号表明uo和ui总是符号相反(倒向比例器)。i1RfR1_?+2++1+uiRLuoi2__注意以上近似结果可将运放看作理想情况而得到。由理想运放的特性：根据“虚短”：u+ = u- =0，i1= ui/R1 i2= -uo /Rfi-= 0，i2= i1根据“虚断”：RfR1_?+2++1+uiRLuo__注意当R1 和Rf 确定后，为使uo不超过饱和电压(即保证工作在线性区)，对ui有一定限制。运放工作在开环状态极不稳定，振荡在饱和区;工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。 (Rf 接在输出端和反相输入端,称为负反馈)。 5.3 含有理想运算放大器的电路分析1. 分析方法根据理想运放的性质，抓住以下两条规则：（a）倒向端和非倒向端的输入电流均为零 [ “虚断（路）”]；（b）对于公共端（地），倒向输入端的电压与 非倒向输入端的电压相等 [ “虚短（路）”]。合理地运用这两条规则，并与结点电压法相结合。u-= u+=0i-=0_?++RfR1ui1i-R2ui2u-ui3x2x3x1+u+uoR3a1a2a3_-yy-12.典型电路加法器ui1/R1+ ui2 /R2+ ui3 /R3 =-uo /Rfuo= -(Rf /R1 ui1 +Rf /R2 ui2+Rf /R3 ui3)比例加法器：