含运算放大器的电路本章复习建议看课本.ppt

第5章含有运算放大器的电阻电路,重点：,1.了解运算放大器的电路模型；,3.熟练运用含运算放大器的电路的分析方法。,2.熟练掌握理想运算放大器的运算规则；,5.1运算放大器的电路模型,5.2比例电路的分析,5.3含有理想运算放大器的电路的分析,5.1运算放大器的电路模型,运算放大器(operationalamplifier)：,运算放大器（简称运放）是一种包含许多晶体管的集成电路，它是目前获得广泛应用的一种多端器件。一般放大器的作用是把输入电压放大一定倍数后再输送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压增益。它可用来放大直流和频率不太高的交流信号。,运算放大器是一种高增益（可达十几万倍甚至更高）、高输入电阻、低输出电阻的放大器。由于它能完成加法、减法、积分、微分等数学运算，因而被称为运算放大器。,电路理论,下一页,章目录,上一页,1.电路符号,A：表示运放的开环电压放大倍数，可达十几万倍。,电路理论,下一页,章目录,上一页,+,_,_,+,u,u,+,_,uo,a,o,_,+,A,+,b,实际运放均有电源端，而这些端子在电路符号图中不画出，常常只画有a端、b端、o端以及公共端。,a端称为倒向输入端（也称反向输入端）：当输入电压u加在a端与公共端之间，且其实际方向从a端指向公共端时，输出电压u0实际方向则自公共端指向o端，即两者的实际方向相对公共端正好相反。,b端称为非倒向输入端（也称同向输入端）：当输入电压u加在b端与公共端之间，且其实际方向从b端指向公共端时，输出电压u0实际方向则自o端指向公共端，即两者的实际方向相对公共端正好相同。,电路理论,下一页,章目录,上一页,为了区别起见，a端和b端分别用“-”号和“+”号标出，如图所示，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。,如果在a端和b端分别同时加输入电压u和u，则有,其中uduu，运放的这种输入情况称为差动输入，而ud称为差动输入电压。,u0A（uu）Aud,电路理论,下一页,章目录,上一页,设在a,b间加一电压ud=u+-u-，则可得输出uo和输入ud之间的转移特性曲线如下图所示，这个关系曲线称为运放的外特性。,Usat,-Usat,Uds,-Uds,分三个区域：,线性工作区：,|ud|Uds,则uo=Usat,ud0,反向饱和区ud0,电路理论,下一页,章目录,上一页,1.倒向比例器,下图表示一个由运放和电阻构成的电路，称为倒向比例器。运放的输出电压通过电阻Rf反馈到输入回路中。显然，由于电阻R1的存在，电路的输入电压ui与运放的倒向输入端电压u1不同。,电路理论,下一页,章目录,上一页,5.2比例电路的分析,用节点电压法分析：(电阻用电导表示),整理，得,(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui,-(Gf+GoA)un1+(Gf+Go+GL)un2=0,解得,电路理论,下一页,章目录,上一页,因A一般很大，上式中分母中Gf(AGo-Gf)一项的值比(G1+Gi+Gf)(Gf+G0+GL)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uo/ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值，而不会由于运放的性能稍有改变就使uo/ui的值受到影响。显然，选择不同的Rf和R1值，就可获得不同的uo/ui值，所以有比例器的作用。通常又把这个电路称为倒向放大器。式子前的负号表明uo和ui总是方向相反(倒向比例器)。,电路理论,下一页,章目录,上一页,2.由理想运放构成的倒向比例器：,“虚短”：u+=u-=0，i1=uS/R1i2=-uo/Rf,“虚断”：i-=0，i2=i1,(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。,(2)运放不工作在开环状态(极不稳定，振荡在饱和区)，都工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。,(Rf接在输出端和倒向输入端,称为负反馈。),注意：,电路理论,下一页,章目录,上一页,5.3含有理想运算放大器的电路的分析,含有理想运放的电路的分析具有一些特点，按前面介绍的有关理想运放的性质，可以得到以下两条规则：,（1）“虚断”：倒向端和非倒向端的输入电流均为零。（2）“虚短”：对于公共端（地），倒向输入端的电压与非倒向输入端的电压相等,电路理论,下一页,章目录,上一页,1.加法器：,比例加法器：y=a1x1+a2x2+a3x3符号如右图。其中a1=Rf/R1，a2=Rf/R2，a3=Rf/R3,u1/R1+u2/R2+u3/R3=-uo/Rf,uo-(u1Rf/R1+u2Rf/R2+u3Rf/R3)-Rf(u1/R1+u2/R2+u3/R3),电路理论,下一页,章目录,上一页,虚短,i1=u1/R1,i2=u2/R2,i3=u3/R3,虚断,2.减法器：,对结点1，2分别列出结点电压方程：（并注意规则1，i+i0）,根据虚短可知：un1un2得,电路理论,下一页,章目录,上一页,3.积分器,积分环节,电路理论,下一页,章目录,上一页,4.微分器：,微分环节,电路理论,下一页,章目录,上一页,19,5.正相比例器：,uo=(R1/R1+R1/R2）ui,选择不同R1和R2，可以获得不同的u0/ui值，而比值一定大于1，同时又是正值，所以称为正相比例器。,u0=(1+R1/R2)ui,u-,20,6.电压跟随器,特点：,输入阻抗无穷大(虚断)；,输出阻抗为零；,应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。,uo=ui。,把正相比例器中的R1、Ri改为短路，把R2改为开路。就变为如右图所示的电压跟随器。,即：u0ui,例1,可见，加入电压跟随器后，隔离了前后两级电路的相互影响。,（2）当接上负载RL时：,（3）如果在输出电压u2后加个电压跟随器，当接上负载RL后，负载RL上的电压为：,（1）没有接上负载