电工学简明教程小结11资料.ppt

* 第 11 章　运算放大器 11.1　基本要求 1．了解集成运算放大器的基本组成及其主要参数的意义； 　　2．理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运放并掌握其基本分析方法； 　　3．理解用运放组成的比例、加减等电路的工作原理，了解有源滤波及正弦波振荡电路的工作原理； 4．了解电压比较器的工作原理和应用； 　　5．理解反馈的概念，了解负反馈的类型及其对放大电路性能的影响。 11.2　本章小结 运算放大器是模拟电子电路的重点，其应用已非常普遍。 1．集成运放是具有高开环电压放大倍数、高输入电阻和 低输出电阻的多级直接耦合集成放大电路。 2．运算放大器理想化的主要条件： (1)开环电压放大倍数为无穷大； (2)开环输入电阻为无穷大； (3)开环输出电阻为零； (4)共模抑制比为无穷大。 　　由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，而用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化，因此后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。 3．运算放大器电压传输特性及分析依据 (1)运放工作在线性区分析依据 id ? 0 u+ ? u– 运放要工作在线性区必须引入负反馈 (2)运放工作在饱和区分析依据 id ? 0 不再成立 当 uO 发生跃变 依然成立 u+ ? u– 　　运算放大器在信号运算、处理或产生方面都有广泛的应用，但就其工作状态而言，它无非工作在线性区或非线性区。因此，掌握运放工作在线性区与非线性区的依据是至关重要的。 电压传输特性 (非线性区) uO O Uo(sat) –Uo(sat) Uim –Uim 线性区 正饱和区 负饱和区 ( ) 4．反馈 　　由于运算放大器的开环电压放大倍数很高，当它工作在线性区时必须引入深度负反馈。因此，它的输出与输入之间的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构与参数，而与运放本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构和形式，就可以实现不同的运算。 负反馈的类型有： 电压串联负反馈； 电压并联负反馈； 电流串联负反馈； 电流并联负反馈。 　　* 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻靠近“地”端引出的，是电流反馈； * 反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。 　　(也可将输出端短路，若反馈量为零，则为电压反馈；若反馈量不为零，则为电流反馈。) 　　* 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端，是串联反馈；加在同一输入端的是并联反馈； 判别方法 4．反馈 负反馈的对放大电路工作性能的影响： * 提高放大电路的稳定性； * 改善波形失真； * 对输入电阻和输出电阻的影响 电压反馈使输出电阻降低； 电流反馈使输出电阻增高； 串联反馈使输入电阻增高； 并联反馈使输入电阻降低； 5．电压比较器 　　电压比较器的作用是用来比较输入电压和参考电压，本教材中所介绍的比较器均工作于开环状态，即运放工作在非线性区。 　　若 uI 加在运算放大器的反相输入端、 UR 加在运算放大器同相输入端，则 当 uI UR 时，uO = +Uo(sat)； 当 uI UR 时，uO = –Uo(sat) ； 当 uI = UR 时，uO 发生跃变。 6．RC 正弦波振荡电路 振荡电路由放大电路、反馈电路和选频电路三部分组成。 振荡的条件：AuF = 1 在起振时，应使 |AuF | 1。随着振荡幅度加大， |Au |自 动减小，直到满足 |AuF | = 1。 振荡频率 11.3　例题分析 　　[例 1]　电路如图所示。已知 R1 = 20 k?，R2 = 10 k?，R3 = 12 k?，RF1 = 30 k?，RF2 = 40 k?，R4 = 8 k?，当 uI = 1 V 时，求 uO。 uI + – R2 uO + – + – + R1 R3 + – + R4 RF2 RF1 uO2 uO1 [解] uO = uO2 ? uO1 = ?7.5uI ? ( ?1.5uI ) = ? 6uI 当 uI = 1 V uO = – 6 V 　　[例 2]　电路如图示。已知 RF1 = RF2 = 10 k? ，Rw2 = 0 ? 4 k?，Rw1 = 1 k? ，R = 1 k? ，RF3 = 2 k? 计算该电路的放大倍数范围。 uI1 + – + + – + + – + uI2 uO2 uO1 uO A2 A1 A3 RF1 Rw1 Rw2 RF2 RF3 RF3 R R iW iF1= 0 　　[解]　本例可应用分析运放工作在线性区时的依据求得解答。 即　u+ ? u–　 id ? 0 故有 uI1 uI2 iF2=0 同时 由此可得 uI1 + – + + – + + – + uI2 uO2 uO1 uO A2 A1 A3 RF1 Rw1 R