电路教案第1章.ppt

下一页 前一页 第 1-* 页 返回本章目录 通常，饱和电压Usat的值比电源电压UCC通常低2V左右。 例如，某运放的开环电压增益A=105，电源电压UCC=15V， 则饱和电压Usat=13V，线性区截止电压ε=Usat/A=0.13mV。 一般情况下，运放总是工作在线性区。若计算出|uo|| Usat |或|ud|ε，则可判定该运放工作在饱和区。 工作在线性区时 运放的等效电路模型 其中Ri、Ro分别为运放的输入电阻和输出电阻。 下一页 前一页 第 1-* 页 返回本章目录 运放典型的参数值范围 参数 范围 理想值 开环电压增益A 105~108 ∞ 输入电阻Ri 106~1013 Ω ∞ Ω 输出电阻Ro 10~100 Ω 0 Ω 电源电压UCC 5~24V 下一页 前一页 第 1-* 页 返回本章目录 例1： 一个741运放的开环电压增益A=2×105，输入电阻Ri =2MΩ，输出电阻Ro =50Ω。将该运放用于图 (a)所示的电路，当uS=2V时，求其输出电压uo和电流i。 等效电路如图 i2= i1+ i 10×103(i1+ i) – ud – uS =0 20×103i+Roi +A ud+ ud =0 ud = –Ri i1 联立求解： i =0.1999898mA ud = –20.04989μV uo = –20×103i –ud= –4.003887V 下一页 前一页 第 1-* 页 返回本章目录 为了在实际工程中快速分析含运放的电路，人们引入了理想运算放大器模型。 满足下列三个特征的运放称为理想运放： (1) 输入电阻Ri→∞； (2) 输出电阻Ro=0； (3) 开环电压增益A→∞。 理想运放的电路符号及输入输出特性如图所示 。 下一页 前一页 第 1-* 页 返回本章目录 根据理想运放的特征，可得出理想运放的两个重要特性，即 (1) 虚短(virtual short circuit) 由于A→∞且输出电压|uo|≤| Usat |为有限值， ud = u+–u–= uo /A=0 此时，两个输入端之间可视为短路(简称为虚短)。 (2) 虚断(virtual open circuit) 由于Ri→∞，所以输入电流 i+ = i– = 0 此时，输入端可视为断路(简称为虚断或虚开)。 这两个特性可以这样用：计算电压时，输入端视为短路，而计算电流时，输入端视为开路。 下一页 前一页 第 1-* 页 返回本章目录 例 由“虚短” 概念可知ud =0，所以 由“虚断” 概念可知i1 =0，所以 i = i2 = 0.2mA uo = –20×103i – ud= –4(V) i =0.1999898mA uo = –20×103i –ud= –4.003887V 表明理想运放的假设所带来的误差是可以忽略的。 若含运放电路使用的都是kΩ级电阻，则在工程误差允许的范围内，一个实际运放一般都能很好地近似为一个理想运放。 以后，除另有说明之外，均认为运放是理想的。 下一页 前一页 第 1-* 页 返回本章目录 例1 同相放大器电路如图所示，求其闭环电压增益uo / ui。 解 应用虚断，i- =0，因此R1与Rf串联，由分压公式，可得 再用虚短，有u1 = ui，因此得闭环电压增益 若反馈电阻Rf=0(短路)、R1=∞(开路)，则uo = ui。此时，称该电路为电压跟随器. 下一页 前一页 第 1-* 页 返回本章目录 例2 反相加法器电路如图所示，求其输出电压uo与输入电压之间的关系。 解 由虚断知，i- =0；根据虚短有，ua=0。在运放的反相输入端列KCL，有 i= i1 + i2+ i3 上式表明，输出电压是各输入电压的加权和。如果取Rf=R1= R2= R3，则可实现–(ui1+ ui2+ ui3)的运算 。 下一页 前一页 第 1-* 页 返回本章目录 从上述例子中可以看到，均通过电阻Rf将一部分输出引回到运放的反相输入端，这种电路联接方式称为负反馈(negative feedback)，Rf称为负反馈电阻。为了保证运放工作在线性区，扩展线性放大范围，运放电路一般采用负反馈联接方式。如果将一部分输出引回到运放的同相输入端，则称为正反馈(positive feedback)。正反馈电路由于噪声的影响，容易使得运放进入饱和区，而起不到信号放大的作用。 同相放大器 * * * * * * * 实际电路的种类繁多，功能各异。 * 复杂的原因是：实际器件，如