节点分析法在集成运放基本电路教学中应用的探讨.pdfVIP

第24卷总第279期 物 理 教 学 探 讨 Vol.24 No.279 2006年第11期(上半月) Journalo, Physics Teaching (S) 11.2006 .49， 节点分析法在集“成运放基本电路”教学中应用的探讨 刘改琴 重庆工学院数理学院应用物理系，重庆市400050 摘 要:本文介绍一种集成运放的基本电路:比例放大、差分电路、徽积分电路、时数及反对数等应用统一的推葬方 法— 节.点分析法。从而进开在不同情况下使用“应地”、“虚短”、“应断”等不易理解的方法。 关健词 :集成运放 ;基本电路 ;节点分析法 中图分类号:G633.7 文献标识码 :A 文章编号:1003一6148(2006)11(S)一0049一3 1 引言 建立一个理想模型，在理想模型的基础上，运用 集成运放是电子电路中极其重要的内容之 已有的原理和定义等推导出相应的结论，并把结 一，目前在很多模拟电路的教材中，对于集成运 论应用到实际中，看是否与实际相符或者二者的 放中的比例放大、差动、求和等电路、微积分电 差距是否可以被接受。具体到我们要讲的运算放 路、对数及反对数等基本电路中使用虚断、虚短、 大器来说，首先要建立一个理想模型:理想运放， 虚地和电流等概念来求解相应的输出等，而且在 它的特点是实际运放的最优化，增益为无穷大 不同的情况下使用了不同的方法。在实践教学 (因为其值是越大越好);输人阻抗(电阻)为无 中，笔者发现绝大部分同学对于什么时候看作虚 穷(因为其值越大越好);输出电阻为零(因为其 地、虚断、虚短[1-43等分不清楚，而且很容易混 值越小越好)等。根据理想运放的这些特征不难 淆，对他们理解也比较困难，教学效果不够理想。 得到两个结论:U+=U_,1+=L=。。利用这两 尤其是对于学时数相对比较少的医学院校来说 个结论和节点分析就可对集成运算放大器构成 更是突出。另外，在推导不同情况下的连接时，使 的基本电路进行分析。这样可以完全避开虚地、 用的方法不同，这使得学生更不容易掌握。同时 虚断、虚短等不容易理解的概念，通过长期的实 学生对于电流方向的理解也是一个比较难的问 践发现该方法容易被学生理解和接受。 题。笔者通过对教学的实践，总结出一种关于集 3 具体推导思路 成运放基本电路教学方法供大家探论— 节点 (1)利用节点分析法，分别以理想运放两输 分析法。 人端即同相端和反向端列出方程。由于理想运放 2 教学基本思路 的输人电阻为无穷，因此在以运放两端输人端为 从总体上说，笔者在讲解时，先讲电路分析 节点列方程时，不考虑其内部。 中的各种常用分析方法，重点是讲解节点分析、 (2)对于有其它节点的，需以其它节点根据 电源替代定理和叠加定理，并通过一定的实例加 节点分析列方程，有二极管和电容的可以用电源 深学生对节点分析法的理解和具体的应用，然后 替代定理来列方程。 讲解实际集成运算放大器的主要性能指标、参数 (3)根据理想运放的结论U+=U_,1+二 等，并说明其代表的意义，比如增益、输人电阻、 J一=0和节点方程便可得出输出和输人的关系: 输出电阻等，然后让学生从总体上认识到物理学 uo=f(u;) 中研究问题的常用方