含有运算放大器的电阻电路.ppt

第五章第五章 含有运算放大器的电阻电路含有运算放大器的电阻电路5.1￿5.1￿运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型5.2￿5.2￿比例电路的分析比例电路的分析5.3￿5.3￿含有理想运算放大器的电路分析（含有理想运算放大器的电路分析（※※））5. 1 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型运算放大器运算放大器(operational amplifier)：：涉及概念：电压放大倍数或电压增益涉及概念：电压放大倍数或电压增益Ø 晶体管的集成电路，应用广泛晶体管的集成电路，应用广泛Ø 运算功能：可模拟加、减、积分等运算运算功能：可模拟加、减、积分等运算Ø 可用来放大直流和频率不太高的交流信号可用来放大直流和频率不太高的交流信号1. 电路符号电路符号a：： 反向输入端，输入电压反向输入端，输入电压 u-b：同向：同向输入端，输入电压输入端，输入电压 u+o：： 输出端输出端, 输出电压输出电压 uo实实际际运运放放均均有有偏偏置置电电源源端端(112页页)，，在在电电路路符符号号图图中中一一般般不不画画出出，，而只有而只有a,b,o三端和接地端三端和接地端其其中中参参考考方方向向如如图图所所示示，，每每一一点点均均为为对对地地的的电电压压 ，，在在接接地地端端未未画出时尤须注意。

画出时尤须注意)A：：开开环环电电压压放放大大倍倍数数，，可可达达十十几万倍几万倍º+__+u+u-º+_uoao+_udud_+A+b+_ududu+u-uo_+A+abo: 公共端公共端(接地端接地端)设设在在 a,b 间间加加一一电电压压 ud =u+- -u- -，，则则可可得得输输出出uo和和输输入入ud之之间间的的转转移特性曲线如下：移特性曲线如下：Usat- -UsatUds- -UdsuoudO分三个区域：分三个区域：①①线性工作区：线性工作区：|ud| Uds, 则则 uo= Usatud<- - Uds, 则则 uo= - -Usat+_ududu+u-uo_+A+ab2. 运算放大器的外特性运算放大器的外特性这这里里Uds是是一一个个数数值值很很小小的的电电压压，，例例如如Usat=13V, A =105，，则则Uds=0.13mV实际特性实际特性近似特性近似特性3. 电路模型电路模型Ri ：运算放大器两输入端间的输入电阻越大越好：运算放大器两输入端间的输入电阻。

越大越好Ro：运算放大器的输出电阻运算放大器的输出电阻 越小越好越小越好 运放具有运放具有“单方向单方向”性质性质(图中图中 图形符号就代表这种性质图形符号就代表这种性质)A(u+- -u- -)RoRiu+u- -性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：①① A ∵∵ uo为有限值，则为有限值，则ud=0 ,即即u+ +=u- -，两个输入端之间，两个输入端之间 相当于短路相当于短路(虚短虚短)；；②② Ri   , i+=0 , i- -=0 即从输入端看进去，即从输入端看进去， 元件相当于开路元件相当于开路(虚断虚断)理想运放的电路符号理想运放的电路符号uoud0Usat- -Usat电压转移特性电压转移特性(外特性外特性)4. 理想运算放大器理想运算放大器+_ududu+u-uo_+ +i+i- -正向饱和区正向饱和区 ud>0反向饱和区反向饱和区 ud<05. 2 比例电路的分析比例电路的分析反相比例器（倒向放大器）反相比例器（倒向放大器）运运放放开开环环工工作作极极不不稳稳定定，，一一般般外外部部接接若若干干元元件件(R、、C等等)，使其工作在闭环状态。

使其工作在闭环状态R1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_uiRL运放等效电路运放等效电路21+_uo_+A++_uiR1RfRL12R1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_uiRL运放等效电路运放等效电路21用节点电压法分析：用节点电压法分析：(电阻用电导表示电阻用电导表示)(G1+Gi+Gf)un1- -Gf un2=G1ui- -Gf un1+ +(Gf+Go+GL)un2 =GoAu1u1=un1整理，得整理，得(G1+Gi+Gf)un1- -Gf un2=G1ui( (- -Gf +GoA)un1- -(Gf+Go+GL)un2 =0解得解得因因A一一般般很很大大，，上上式式中中分分母母中中Gf(AGo- -Gf)一一项项的的值值比比(G1+ Gi + Gf) (G1+ Gi + Gf)要要大大得得多多所所以以，，后后一一项项可忽略，得可忽略，得 此近似结果可将运放看作理想情况而得到此近似结果可将运放看作理想情况而得到表表明明 uo / ui只只取取决决于于反反馈馈电电阻阻Rf与与R1比比值值，，负负号号表表明明uo和和ui总是符号相反总是符号相反(反相比例器反相比例器)。

由理想运放构成的反相比例器：由理想运放构成的反相比例器：+_uo_+ ++_uiR1RfRLi1i2i- -u- -u+“虚短虚短”：： u+ = u- - =0，，i1= ui/R1 i2= - -uo /Rf“虚断虚断”：： i- -= 0，，i2= i1反相比例器的对外等效电路：反相比例器的对外等效电路：相当于一个压控电压源相当于一个压控电压源当当 Rf =R1 时，组成反相器，如下图：时，组成反相器，如下图：y = - -x- -1xy+_u1i1+_uoi2VCVS  u1+_ =- -Rf/R15. 3 含有理想运算放大器的电路的分析含有理想运算放大器的电路的分析1. 正相比例器（同相比例器）正相比例器（同相比例器）u+= u- -= uii+= i- -= 0uo =(R1 + R2)/R2 × ui =(1+ R1/R2) ui(uo- -u- -)/R1= u- -/R2_+ +RiuiR1R2u+u- -i- -+_uo+_i+ +电压跟随器：同相比例器电压跟随器：同相比例器uo =(1+ R1/R2) ui ，，当当 R1=0，，R2 开路开路 时，时， uo= ui应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。

应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用 ++_uo+_ui·例例可见，加入跟随器后，隔离了前后两级电路的相互影响可见，加入跟随器后，隔离了前后两级电路的相互影响R2RLR1+_u2+_u1_+ ++_uiR1R2RL+_u22. 加法器加法器比例加法器：比例加法器：y =a1x1+a2x2+a3x3由由KCLui1/R1+ ui2 /R2+ ui3 /R3 =- -uo /Rfu- -= u+=0i- -=0∴∴+_uo_+ +R2Rfi- -u+u- -R1R3ui1ui2ui3当当Rf与与R1、、R2和和R3 相等时，则有相等时，则有uo= -(ui1 +ui2+ui3)3. 积分器积分器u- -=0i- -=0iR= iCC+_uo_+ ++_uiRiCi- -u- -iR。