清华大学电路原理课件-5.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 OperationalAmplifier 和它的静态特性 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 2 电路符号 3 运算放大器的端电压 a 反相输入端 invertinginput 输入电压u b 同相输入端 noninvertinginput 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 loopgain Usat Usat Uds Uds 线性工作区 ud Uds 则uo Aud 正向饱和区 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 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 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 端电流仍是i i io ius ius 0 注意 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 在线性放大区 将运放电路作如下的理想化处理 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 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 Usat Usat 理想运放的静态特性 6 理想运算放大器 正向饱和区ud 0 反向饱和区ud 0 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 invertingamplifier 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 Gfun2 G1ui Gfun1 Gf Go GL un2 GoAu1 u1 un1 整理 得 G1 Gi Gf un1 Gfun2 G1ui Gf GoA un1 Gf Go GL un2 0 解得 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uo ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值 负号表明uo和ui总是符号相反 反相比例器 由理想运放构成的反相比例器 虚短 u u 0 i1 ui R1i2 uo Rf 虚断 i 0 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 运放不能工作在开环状态 极不稳定 振荡在饱和 一般工作在闭环状态 输出电压由外电路决定 注意 2 加法器 summingamplifier 若 则 实现了加法运算 3 同相放大器 noninvertingamplifier 4 减法器 differenceamplifier 叠加计算 u1单独作用 反相比例器 u1 u2共同作用时 u2单独作用 同相比例电路 实现了减法运算 5