电路理论4运放.ppt

9.1电路模型 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 9 运算放大器 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 + _ _ + u+ u- + _ uo a o + _ ud _ + A + b 电路符号 a： 反向输入端，输入电压 u－ b：同向输入端，输入电压 u+ o： 输出端, 输出电压 uo 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。 其中参考方向如图所示，每一点均为对地的电压 ，在接地端未画出时尤须注意。 A：开环电压放大倍数，可达十几万倍 : 公共端(接地端) 在 a,b 间加一电压 ud =u+-u-，可得输出uo和输入ud之间的转移特性曲线如下： 分三个区域： ① 线性工作区： |ud| ?=Usat/A, 则 uo=Aud ②正向饱和区： ③反向饱和区： ud ? 则 uo= Usat ud- ? 则 uo= -Usat 9.2 运算放大器的静特性 ?是一个数值很小的电压，例如Usat=13V,A =105，则?=0.13mV。 Usat -Usat ? -? Uo/V Ud/mV O 实际特性 近似特性 a u+ u- uo o + _ ud _ + A + b 在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理： ① A?? 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)； ② Ri ?? 9.3 理想运算放大器 i+=0 , i－=0。 即从输入端看进去， 元件相当于开路(虚断路)。 ③ Ro ?0 9.4.1 反相比例器 运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。 + _ uo _ + A + + _ ui R1 Rf RL 1 2 9.4 含运算放大器的电路分析 根据理想运放的特性分析： (1) 根据“虚短”： （2）根据“虚断”： (1) 当 R1 和 Rf 确定后，为使 uo 不超过饱和电压(即保证工作在线性区)，对ui有一定限制(保证uo usat )。 (2) 运放工作在开环状态极不稳定，振荡在饱和区;工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。 ( Rf 接在输出端和反相输入端,称为负反馈)。 注意 u+ = u- =0，i1= ui/R1 i2= -uo /Rf i-= 0，i2= i1 + _ uo _ + ? + + _ ui R1 Rf RL i1 i2 u+ u- 9.4.2 加法器 ui1/R1+ ui2 /R2+ ui3 /R3 =-uo /Rf uo= -(Rf /R1 ui1 +Rf /R2 ui2+Rf /R3 ui3) u-= u+=0 i-=0 + _ uo _ + ? + R2 Rf i- u+ u- R1 R3 ui1 ui2 ui3 9.4.3 正相比例器 u+= u-= ui i+= i-= 0 uo =[(R1 + R2)/R2 ] ui =(1+ R1/R2) ui _ + ? + Ri ui R1 R2 u+ u- i- + _ uo + _ i+ (uo-u-)/R1= u-/R2 根据“虚短”和“虚断” 结论 （1）uo与ui同相 （2）当R2=?，R1=0时,uo=ui， 为电压跟随器 （3）输入、输出关系与运放 本身参数无关。 9.4.4 电压跟随器 特点： ① 输入阻抗无穷大(虚断)； ② 输出阻抗为零； 应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。 ③ uo= ui。 电 路 A 电 路 B _ + ? + + _ + _ ui uo 例 可见，加入跟随器后，隔离了前后两级电路的相互影响。 R2 RL R1 + _ u2 + _ u1 _ + ? + + _ u1 R1 R2 RL + _ u2 A电路 例 + _ uo _ + ? + + _ 4V 4R 2R i1 i2 u+ u- 求uo 解 例 + _ uo _ + ? + + _ 6V R R i u+ u- R R + _ uo _ + ? + + _ 3V 3/2R R