第5章 含有运算放大器的电阻电路精讲.ppt

* 下一页 章目录 返回 上一页 §5.1 运算放大器 § 5.2 含有理想运算放大器的电路的分析 第5章 含有运算放大器的电阻电路 下一页 章目录 返回 上一页 ? 重点： 1. 了解运算放大器的电路模型； 3. 熟练运用含理想运算放大器的电路的分析方法。 2. 熟练掌握理想运算放大器的运算规则； 下一页 章目录 返回 上一页 5. 1 运算放大器(operational amplifier) 一般放大器的作用是把输入电压放大一定倍数后再输送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压增益。它可用来放大直流和频率不太高的交流信号。 运算放大器是一种高增益（可达十几万倍甚至更高）、高输入电阻、低输出电阻的放大器。由于它能完成加法、减法、积分、微分等数学运算，因而被称为运算放大器。 运算放大器（简称运放）是一种包含许多晶体管的集成电路，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，获得越来越广泛的应用。 运算放大器芯片 下一页 章目录 返回 上一页 1. 电路符号 + _ ud ud u＋ u－ uo _ + A + a b o 地 E＋ E－ 运放有两个输入端a、b和一个输出端o。电源端子E ＋和E －连接直流偏置电压，以维持运放内部晶体管正常工作。 E＋端接正电压，E－接负电压，这里电压的正负是对“地”或公共端而言的。在分析运放的放大作用时可以不考虑偏置电源，可采用下页所示的运放电路符号。但应记住偏置电源是存在的。 A：表示运放的开环电压放大倍数，可达十几万倍。 ：运放电路符号中的“三角形”符号表示运放具有“单方向”性质(图中 图形符号就代表这种性质)。 下一页 章目录 返回 上一页 o + _ _ + u＋ u－ o + _ uo a o + _ ud ud _ + A + b 各端点上的电压参考方向如图所示，每一端点均为对地的电压，在接地端未画出时尤须注意。 实际运放均有电源端，而这些端子在电路符号图中不画出，常常只画有a端、b端、o端以及公共端。 a端称为倒向输入端（也称反向输入端）：当输入电压 u－加在a端与公共端之间，且其实际方向从a端指向公共端时，输出电压u0实际方向则自公共端指向o端，即两者的实际方向相对公共端正好相反。 b端称为非倒向输入端（也称同向输入端）：当输入电压 u＋加在b端与公共端之间，且其实际方向从b端指向公共端时，输出电压u0实际方向则自o端指向公共端，即两者的实际方向相对公共端正好相同。 下一页 章目录 返回 上一页 o + _ _ + u＋ u－ o + _ uo a o + _ ud ud _ + A + b 为了区别起见，a端和b端分别用“-”号 和 “+”号标出，如图所示，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。 如果在a端和b端分别同时加输入电压u－和u＋，则有 其中ud＝u＋－u－，运放的这种输入情况称为差动输入，而ud称为差动输入电压。 u0＝A（u＋－u－）＝A ud 2.传输特性 定义：输入信号和输出信号的关系的特性，称为传输特性。 思考：单端输入（即一端输入另一端接地）时，传输特性？ 下一页 章目录 返回 上一页 设在 a,b 间加一电压 ud =u+-u-，则可得输出uo和输入ud之间的转移特性曲线如下图所示，这个关系曲线称为运放的外特性。 Usat -Usat Uds -Uds uo ud O 分三个区域： ①线性工作区： |ud| Uds=Usat/A, 则 uo=Aud ②正向饱和区： ③反向饱和区： ud Uds, 则 uo= Usat ud- Uds, 则 uo= -Usat 3.运算放大器的外特性 这里Uds是一个数值很小的电压，例如Usat=13V, A =105，则Uds=0.13mV。 实际特性 近似特性 o + _ _ + u＋ u－ o + _ uo a o + _ ud ud _ + A + b 下一页 章目录 返回 上一页 4.等效电路模型 Rin为运算放大器两输入端间的输入电阻， Ro为运算放大器的输出电阻。 运放的电路模型如右图所示，其中电压控制电压源的电压为： A（u＋－u－） 对于放大器的输入、输出电阻的要求：输入电阻Rin越大越好，因为越大，放大器从信号源吸收的功率越小，这样信号源可以带较多的放大器。输出电阻Ro越小越好，这样对相同容量的放大器可以带较多的负载。 实际运放的输入电阻Rin大约接近1兆欧，而输出电阻R0为100欧姆左右。 + _ A(u+-u-) Ro Rin u+ u- ＋