清华大学电路原理课件5

1、5.15.1 运算放大器和它的静态特性运算放大器和它的静态特性 5.25.2 含运算放大器的电阻电路分析含运算放大器的电阻电路分析 本章重点本章重点 本章本章重点重点 运算运算放大器的静态特性放大器的静态特性 含运算含运算放大器的电阻电路分析放大器的电阻电路分析返回目录返回目录5.1 5.1 运算放大器（运算放大器（operational amplifieroperational amplifier） 和它的静态特性和它的静态特性 12345678封装的封装的8脚运放脚运放 补偿补偿 补偿补偿 同向输入同向输入 反向输入反向输入 负电源负电源 正电源正电源 空空 输出输出 主要关心的端子：主要

2、关心的端子： 反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源 1. 端子端子 反相输入反相输入 同相输入同相输入 输出输出 正电源正电源 负电源负电源 电路符号电路符号 2. 电路符号电路符号 -+v+v-简化的电路符号简化的电路符号 abo3. 运算放大器的端电压运算放大器的端电压 a： 反相输入端（反相输入端（inverting input），输入电压），输入电压 u-。 b：同相同相输入端（输入端（noninverting input） ，输入电压，输入电压 u+。 o： 输出端（输出端（output），），输出电压输出电压 uo。 a：开环电压放大倍数

3、（开环电压放大倍数（open-loop gain）。）。 : : 公共端（接地端）。公共端（接地端）。 +_+u+u-+_uoao+_udud_+a+b+_us+_ususat-usatuds-udsuoud0线性工作区线性工作区 |ud| uds, 则则 uo= usat ud0 反向饱和区反向饱和区 ud0 理想运放的电路符号理想运放的电路符号 +_ududu+u-uo_+ +i+i-返回目录返回目录5.2 5.2 含运算放大器的电阻电路分析含运算放大器的电阻电路分析 1. 反相比例器（反相比例器（inverting amplifier） r1rirfroau1+_+_u1+_uo+_ui

4、rl运放等效电路运放等效电路 21+_uo_+a+_uir1rfrl12以下分析中均假设运算放大器工作在线性区。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 =goau1 u1=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 ioffi1foffoff1n2o)( )()()(ugggggggagggagggguul uir

5、1rirfroau1+_+_u1+_uo+_rl运放等效电路运放等效电路 n2un1uioffi1foffoff1n2o)( )()()(ugggggggagggagggguul 因因a一般很大，上式分母中一般很大，上式分母中gf（ago- -gf）一项的值比一项的值比 （g1+ gi + gf） （g1+ gi + gf）要大得多。所以，后一项要大得多。所以，后一项 可忽略，得可忽略，得 i1fif1ourruggu 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。 上式表明上式表明 uo / ui只取决于反馈电阻只取决于反馈电阻rf与与r1比值，负号表比值，负号

6、表明明uo和和ui总是符号相反（反相比例器）。总是符号相反（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： “虚短虚短”： u+ = u- - =0，i1= ui /r1 i2= - -uo /rf “虚断虚断”： i- -= 0，i+=0， i2= i1 i1fofo1i : urrururu 即即（1） 当当 r1 和和 rf 确定后，为使确定后，为使 uo 不超过饱和电压（即保证工不超过饱和电压（即保证工作在线性区），对作在线性区），对ui有一定限制。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），运放不能工作在开环状态（极不稳定，振荡在饱和

7、），一般工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。一般工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。 注意：注意： +_uo_+ +_uir1rfrli1i2i- -u- -u+2. 加法器（加法器（summing amplifier） 00 iiuuf321iiii fo332211rurururu )(33f22f11fourrurrurru 若若 则则 f321rrrr )(321ouuuu 实现了加法运算实现了加法运算 +_uo_+ +r2rfi- -u+u- -r1r3u1u2u3i1i2i3ifi+_+_+_3. 同相放大器（同相放大器（noninverting amplifier） u+=

8、u- -= ui i+= i- -= 0 o212iurrru i21i221o)1(urrurrru _+ +riuir1r2u+u- -i- -+_uo+_i+ +4. 减法器（减法器（difference amplifier） _+ +r1u1r1r2u+u- -i- -+_uo+_i+ +r2+_u2叠加计算：叠加计算：u1单独作用：反相比例器单独作用：反相比例器112ourru _+ +r1u1r1r2u+u- -i- -+_+_i+ +r2ou )(1212212112ooouurrurrurruuu u1、 u2共同共同作用时作用时u2单独作用：同相比例电路单独作用：同相比例电路2122212121121o urrurrrrrrurrru _+ +r1r1r2u+u- -i- -+_i+ +r2+_u2ou 实现了减法运算实现了减法运算 5. 电压跟随电路（电压跟随电路（voltage f