清华大学电路原理5含运算放大器的电阻电路.ppt

第5章 含运算放大器的电阻电路 5.1 运算放大器和它的静态特性 5.2 含运算放大器的电阻电路分析 本章重点 ? 本章重点 ? 运算放大器的静态特性 ? 含运算放大器的电阻电路分析 返回目录 5.1 运算放大器（Operational Amplifier） 和它的静态特性 1 2 3 4 5 6 7 8 封装的8脚运放 补偿 补偿 同向输入 反向输入 负电源 正电源 空 输出 主要关心的端子： 反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源 1. 端子 反相输入 同相输入 输出 正电源 负电源 电路符号 2. 电路符号 - + + V+ V- 简化的电路符号 a b o 3. 运算放大器的端电压 a： 反相输入端（inverting input），输入电压 u-。 b：同相输入端（noninverting input） ，输入电压 u+。 o： 输出端（output），输出电压 uo。 A：开环电压放大倍数（open-loop gain）。 : 公共端（接地端）。 + _ _ + u+ u- o + _ uo a o + _ ud ud _ + A + b + _ US + _ US Usat -Usat Uds -Uds uo ud 0 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 这里Uds是一个数值很小的电压。当Usat =13V (Usat一般小于工作电源电压）、 A =105时， Uds= 0.13mV。 实际特性 近似特性 分三个区域讨论 ud=u+-u- 运算放大器的静态特性 ：描述输出电压uo和输入端电压ud关系。 4. 运算放大器的端电流 o o _ + A + + _ US + _ US i+ i- io ius+ ius- i++i-+ io+ ius++ius-=0 当放大器工作在线性区时（以下讨论均设为该 假定），端电压关系式中不出现直流电源电压。在 电路符号中去掉电源端，以简化符号。 o _ + A + i+ i- io 端电流仍是 i++ i-+ io+ ius++ ius-= 0 注意： i++ i-+ io = 0 5. 电路模型 Ri ：运算放大器两输入端间的输入电阻，通常为106?～1013 ?。 Ro：运算放大器的输出电阻，通常为10?～100 ?。 + - A(u+-u-) Ro Ri u+ u- + _ ud ud u+ u- uo _ + A + 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 ?? 、Ro?0, i+=0 , i-=0。 即从输入端看进去，元件相当于开路（虚开路）。 uo ud 0 Usat -Usat 理想运放的静态特性 6. 理想运算放大器 正向饱和区 ud0 反向饱和区 ud0 理想运放的电路符号 + _ ud ud u+ u- uo _ + ? + i+ i- 返回目录 5.2 含运算放大器的电阻电路分析 1. 反相比例器（inverting amplifier） R1 Ri Rf Ro Au1 + _ + _ u1 + _ uo + _ ui RL 运放等效电路 2 1 + _ uo _ + A + + _ ui R1 Rf RL 1 2 以下分析中均假设运算放大器工作在线性区。 用节点电压法分析（电阻用电导表示） (G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui -Gf un1+(Gf+Go+GL)un2 =GoAu1 u1=un1 整理，得 (G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui -(Gf +GoA)un1+(Gf+Go+GL)un2 =0 解得 ui R1 Ri Rf Ro Au1 + _ + _ u1 + _ uo + _ RL 运放等效电路 因A一般很大，上式分母中Gf（AGo-Gf）一项的值比 （G1+ Gi + Gf）?（G1+ Gi + Gf）要大得多。所以，后一项 可忽略，得 此近似结果可将运放看作理想情况而得到。 上式表明 u