含有运算放大器的电阻电路课件

1、2022-1-21含有运算放大器的电阻电路1 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 51 叠加定理叠加定理 42 替代定理替代定理 43 戴维宁定理和诺顿定理戴维宁定理和诺顿定理 44 最大功率传输定理最大功率传输定理*45 特勒根定理特勒根定理*46 互易定理互易定理*47 对偶定理对偶定理2022-1-21含有运算放大器的电阻电路2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内容提要内容提要 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 理想运放的两条重要规则理想运放的两条重要规则 含理想运放电路的分析要点含理想运放电路的分析要点 几个典型电路。几个

2、典型电路。2022-1-21含有运算放大器的电阻电路35-1 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型一、集成运算放大器简介一、集成运算放大器简介 是一个包含许多晶体管的是一个包含许多晶体管的集成电路，集成电路，电压放大倍数电压放大倍数(输出输出电压与输入电压的比值）电压与输入电压的比值）很高很高。 最初主要用于模拟计算机，最初主要用于模拟计算机，故称集成运算放大器。如今，故称集成运算放大器。如今，集成运算放大器的应用早已超集成运算放大器的应用早已超出模拟计算的范踌。它象一个出模拟计算的范踌。它象一个性能很高的晶体管，只要外加性能很高的晶体管，只要外加少数几个元件，就能方便地完少数几个元件，就

3、能方便地完成各种各样的功能。成各种各样的功能。2022-1-21含有运算放大器的电阻电路4二、集成运放的应用二、集成运放的应用 应用广泛，电路形式千变万化，但从工作状态应用广泛，电路形式千变万化，但从工作状态看，分为看，分为线性应用和非线性应用线性应用和非线性应用两大类。两大类。1.线性应用线性应用 运放工作于线性放大状态运放工作于线性放大状态。 可构成各种电压放大器、有源滤波器可构成各种电压放大器、有源滤波器 和和 比例、加、比例、加、减、乘、除、指数、对数、微分、积分等线性运减、乘、除、指数、对数、微分、积分等线性运算电路；算电路； 2. .非线性应用非线性应用 运放工作于开关状态。运放工

4、作于开关状态。 构成电压比较器、各种非正弦波发生器构成电压比较器、各种非正弦波发生器( (方波、三角波、方波、三角波、锯齿波锯齿波) )等。等。信号处理模拟运算模拟运算2022-1-21含有运算放大器的电阻电路5国产国产F007内部原理图内部原理图(对应国外对应国外mA741)同同相相输输入入端端反相反相输入端输入端输出端正正电电源源负电源调调零零端端调调零零端端A=105.5u+u- -+-+A反反相相输入输入同同相相输入输入输输出出端端u- -u+uouo+15V- -15V2022-1-21含有运算放大器的电阻电路6三、三、集成运放的输入、外特性、电路模型集成运放的输入、外特性、电路模型

5、uo=- -Au- -同相输入同相输入：uo=Au+u- -u+uo+-+Aud1.1.输入情况输入情况(1) 若在两个输入端同若在两个输入端同时加输入电压时加输入电压 u+ + 和和u- -有：有：uo= = A (u+ +- -u- -) = = A ud这叫做这叫做双端输入双端输入。ud = = u+ +- -u- - 称差动电压。称差动电压。(2) 若只在一个输入端若只在一个输入端加输入电压，另一端接加输入电压，另一端接地，则称为地，则称为 单端输入单端输入。uo+-+Audu- -uo+-+Audu+反相输入：反相输入：因此也称因此也称差动输入差动输入方式。方式。2022-1-21含

6、有运算放大器的电阻电路72. 外特性外特性 (电压传输特性电压传输特性)(1) 当当| ud | e 时时(2) 当当| ud | e 时时 uo /Vud /mVo-Usat-eUsateud105.513uoA=F007：A 105.5 EC =15V Usat 13VuoUsat，不再随输，不再随输入入ud的变化而改变的变化而改变运放处于运放处于饱和状态饱和状态。 A 很大，传输特性很陡，很大，传输特性很陡，运放在线性运放在线性放大放大状态状态下工作。下工作。uo= A udud的变化范围非常小。的变化范围非常小。2022-1-21含有运算放大器的电阻电路83. 运放的电路模型运放的电路

7、模型工作在线性放大状态时的模型工作在线性放大状态时的模型u- -u+ +uo+-+AudRoA(u+-u-)+-uo+-Ri+ +u- -u+ +-ud+-Ri 是输入电阻，一是输入电阻，一般为般为1031012W W。Ro 是输出电阻，一是输出电阻，一般为十几几百般为十几几百W W。用用VCVS表示输入电表示输入电压对压对uo的控制作用。的控制作用。开环运行开环运行：因内有完整的因内有完整的多级放大器，故不需外围元多级放大器，故不需外围元件，接通电源就能工作。件，接通电源就能工作。闭环运行闭环运行：实用中，必须实用中，必须通过一个通过一个(反馈反馈)网络把输出网络把输出端与反相端连接起来才行

8、。端与反相端连接起来才行。2022-1-21含有运算放大器的电阻电路9+-+A+-ui+ +- -uoR1R2i1i2u-+-0R2RoRi-Au-+-uo+-R1+-ui+-u-5-2 比例电路分析比例电路分析用结点法分析用结点法分析 uo与与ui的关系的关系R11+Ri1+R21u-R21uo=R1ui-u-+Ro1+R21=Ro-Au-un1 = = u- -，un2 = uo，R21uo消去中间消去中间变量变量 u- - 并并整理整理2022-1-21含有运算放大器的电阻电路10uoui=R1-R211+1+RoR21+R1R2+RiR2A -R2Ro+-+A+ +- -ui+-uoR

9、1R2i1i2u-+-一些高精度的集成一些高精度的集成运放，运放，A可达可达107。因因A很大，结果足很大，结果足够精确，并说明：够精确，并说明： uoui=R1-R2uiuo =R1-R2(1) 选不同的选不同的R1和和R2，可获得不，可获得不同的比例系数，或放大倍数；同的比例系数，或放大倍数；(2) 集成运放性能稍有改变，集成运放性能稍有改变，比例系数基本不受影响比例系数基本不受影响 。02022-1-21含有运算放大器的电阻电路115-3 含理想运放的电路分析含理想运放的电路分析一、理想运放在一、理想运放在线性应用线性应用时的时的两条规则两条规则= =(u+ +- -u- -)= = u

10、duoAu- -u+ +uo+-+udi+i-理想运放的参数： A，Ri，Ro= 0 Ri(1) i- = i+ = 0输入端输入端相当于相当于开路开路(“虚断虚断”路路)。0(2) u+ = u-反相端与同相端反相端与同相端相当于相当于短路短路(“虚短虚短”路路)。2022-1-21含有运算放大器的电阻电路12由规则由规则2 由规则由规则1：i1= i2二、同相比例电路二、同相比例电路+-+- -ui+- -uoR1R2i1i20虚地uiR1=uoR2-uiR1=uoR2-+-i+i- -+-+ui+-uoR1R20uR1由规则由规则1：R1、R2为串联，为串联，由分压公式：由分压公式： u

11、R1=R1+R2R1uo由规则2：uR1=ui，uo=R1R1+R2uiuoui=1+R1R22022-1-21含有运算放大器的电阻电路13则则 uo= ui ，称，称电压跟随器电压跟随器。实际运放的实际运放的Ri很大很大，起，起“隔离隔离”作用，作用， 亦称亦称缓冲放大器缓冲放大器。i+i- -+-+ui+- -uoR1R20+-+ui+- -uoiin+- -若若R2=0R1断开断开R1R2+-u1RL+- -uo+-u2uouin=1+R1R2+- -+A当负载发生变化时，输出电当负载发生变化时，输出电压压 uo也会跟着发生变化。也会跟着发生变化。插入缓冲放大后，插入缓冲放大后，RL的变

12、化不会影响的变化不会影响 u2 ( = = uo )。2022-1-21含有运算放大器的电阻电路14三、反相加法器三、反相加法器 i -= 0 i1+ i2 + i3 = i若若 R1 =R2 =R3 =Rf则则 uo =-(u1+ u2 + u3)+ +- -u1+ +- -uoR1Rfi1iu-+-R2i2i3R3+ +- -u2+ +- -u3+-+虚地虚地R1u1+R2u2+R3u3= = -Rfuouo = = -RfR1u1+RfR2u2+RfR3u3若用叠加原理，则可以直接若用叠加原理，则可以直接引用反相比例运算的结论。引用反相比例运算的结论。若用结点电压法若用结点电压法:自导自导 un1=R1u1+R2u2+R3u3+Rf/uo虚地虚地= 02022-1-21含有运算放大器的电阻电路15+-+R6R4R1+-+ R2R5R3uouiuo1uiR1+uoR4+uo1R6= 0uiR2+uoR3+uo1R5= 0R5= R6两式两式相减相减uiR1-uiR2 +uoR4-uoR3= 0(G1- G2)ui = (G3 - G4)uououi=(G3- G4)(G1- G2)例例532022-1-21含有运算放大器的电阻电路16题题5-7 求图示电路的求图示电路的uo与与us1、us2 之间的关系。之间的关系。uS1u