第五章 运算放大器.ppt

第 五 章 《含运算放大器的电阻电路》 * * 重 点 ? 运算放大器 ? 含运放的电阻电路分析 运算放大器(operational amplifier) 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。 运算放大器简介 应用 主要用于模拟计算机，可模拟加、减、积分等运算，对电路进行模拟分析。在信号处理、测量及波形产生方面也获得广泛应用。 电路 输 入 级 偏置 电路 中间级 用以电 压放大 输 出 级 输入端 输出端 符号 7 6 5 4 3 2 1 +15V －15V 8个管脚： 2：反相输入端 3：同相输入端 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 1. 电路符号 a： 反相输入端，输入电压 u- b：同相输入端，输入电压 u+ o： 输出端, 输出电压 uo A：开环电压放大倍数，可达十几万倍 + _ u+ _ + u- _ + uo a o _ + A + b 一. 运算放大器电路模型和外特性 §5—1 理想运算放大器（operational amplifier） 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,。 2. 等效电路 Ri ：运算放大器两输入端间的输入电阻。 Ro：运算放大器的输出电阻。 + _ A(u+-u-) Ro Ri u+ u- 1、VCVS 2、多端元件 3、有源器件 4、单向性 A ——— 开环电压放大系数 3. 输入方式 a)倒相（反相）输入 uo= -Au– b)非倒相（正相）输入 uo = Au+ c)差动输入 uo= -A（u– - u+）=A（ u+ - u– ） 4.外特性 分三个区域： ①线性工作区： |ud| Uds, 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 令 ud =u+-u- 正相差动输入 比较器 uo ud 0 实际特性 Usat -Usat Uds -Uds 反相差动 输入 在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理： ① A?? （1002） ∵ 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)； 二、 理想运算放大器 ② Ri ?? ， （1M?） R0?0 , （100 ? ）i+ ? 0 , i- ? 0。 从输入端看进去，元件相当于开路(虚开路)。 注: 虚断不是实断；虚短不是实短； 输入电压、电流为零的器件称为零口器 。 u+ u- uo _ + ? + i+ i- + + + _ _ _ uo ud 0 Usat -Usat 电压转移特性(外特性) 正向饱和区 ud0 反向饱和区 ud0 理想运放的电路符号 §5–2 含理想运算放大器的电阻电路分析 1. 反相比例器 用节点电压法分析： (G1+Gi+Gf)un1-Gf un2= G1ui -Gf un1+ (Gf+Go)un2 = -GoAu1 u1=un1 反馈电阻 解： + _ uo _ + A + + _ ui R1 Rf 1 2 if i1 R1 Ri Rf Ro -Au1 + _ + _ u1 + _ uo + _ ui 2 1 if i1 整理，得 (G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui -(Gf +GoA)un1+(Gf+Go)un2=0 解得 1 由理想运放构成的反相比例器 “虚短” u+ = u- =0，i1= ui /R1 i2= -uo /Rf “虚断” i-= 0，i+=0， i2= i1 + _ uo _ + ? + + _ ui R1 Rf i1 i2 i- u- u+ i+ 2. 加法器 + _ uo _ + ? + R2 Rf i- u+ u- R1 R3 u1 u2 u3 i1 if i+ i3 i2 + + + _ _ _ 0 = = + - u u “虚短” 0 = = + - i i “虚断” ? ? 3. 正相比例器 u+= u-= ui i+= i-= 0 _ + ? + Ri ui R1 R2 u+ u- i- + _ uo + _ i+ 4. 电压跟随器 特点： ① 输入电阻无穷大; ② 输出电阻为零。 _ + ? + + _ uo + _ ui 应用：在电路中起隔离前