电路邱关源第五版.ppt

第五章 含运算放大器的电阻电路,总体要求与重点,1.了解运算放大器的电路模型。 2.熟练掌握理想运算放大器的运算规则。 3.熟练运用含运算放大器的电路的分析方法。, 5.1-5.2 运算放大器的电路模型及比例电路,主要内容： 1、运算放大器的电路模型及其特性（5.1 ） 2、比例电路的分析（5.2 ）,运算放大器( Operational Amplifier ),运算放大器（简称运放）是一种包含许多“晶体管”的电子器件，主要用于模拟加、减、积分等运算，对电路进行模拟分析。运算放大器是高放大倍数的直接耦合的放大器，可用来放大直流和频率不太高的交流信号。 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，在信号处理、测量及波形产生方面也获得广泛应用。,一、运算放大器的电路模型（5.1）,1、运算放大器简介,2.运算放大器的电路符号,a：反相（倒相）输入端，输入电压 u,b：同相（非倒相）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,u+,u-,uo,ud,uduu：差动输入电压,注意：图中电压的参考方向均为对“地”的电压，在接地端未画出时尤须注意,u0A（uu）A ud,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：, 线性工作区：,|ud| =Usat/A, 则 uo=Aud,正向饱和区：,反向饱和区：,ud 则 uo= Usat,ud- 则 uo= -Usat,3.运算放大器的外特性, 是一个数值很小的电压，例如Usat=13V,A =105，则 =0.13mV。,4.运算放大器的电路模型,输入电阻,输出电阻,u0A（uu）A ud,对于放大器的输入、输出电阻的要求：？,输入电阻Rin越大越好，因为越大，放大器从信号源吸收的功率越小，这样信号源可以带较多的放大器（兆 ） 输出电阻Ro越小越好，这样对相同容量的放大器可以带较多的负载（100）,在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：, A,又 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)；, Rin 、RO0,5. 理想运算放大器,则：i+=0 , i-=0。即从输入端看进去，元件相当于开路(虚断路)。, u0A（uu）A ud,理想运放的电路符号,实际运放的电路符号,注意： 运放开环工作极不稳定，且由于开环放大倍数A 很大，而Usat一般为正负十几伏或几伏，这样要求输入电压就必须很小。一般运放外部应接某些元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。,1. 反相（倒相）比例器（由实际运放构成）,由于运放开环工作极不稳定，一般外部接某些元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。,二、比例电路的分析（ 5.2 ）,反馈电阻,用结点法分析：(电阻用电导表示),(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui,-Gf un1(Gf+Go+GL)un2=Au1Go,u1=un1， uo=un2,整理，得,(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui,(-Gf +GoA)un1(Gf+Go+GL)un2 =0,解得,因A一般很大，上式中分母中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,近似结果可将运放看作理想情况而得到。,表明 uo / ui只取决于反馈电阻 Rf 与R1比值，而与放大器本身的参数无关。负号表明uo和ui总是符号相反(反相比例器)。,2、由理想运放构成的倒相比例器,“虚短