第5章 含有运算放大器的电阻电路ppt课件

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111）$5-1运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型一定义：运算放大器运放是一定义：运算放大器运放是 一种包一种包含许多晶体管的集成电路，是含许多晶体管的集成电路，是一种多端器件，能完成加法，一种多端器件，能完成加法，积分、微分等数学运算积分、微分等数学运算 。二、功能：把输入电压放大一定倍数后二、功能：把输入电压放大一定倍数后再输出。再输出。Uo=A(Ub-Ua)=AUdUo=AU+ - U-）=AUd三、运算放大器运放的图形符号三、运算放大器运放的图形符号a输出输出b-+A+ Uo -反向输入反向输入同向输入同向输入+-+A

2、A-放大倍数增益）放大倍数增益）Ud-差动输入电压差动输入电压运放电路图形进一步简化运放电路图形进一步简化四、运放的四、运放的 Uo-Ud的特性图的特性图5-2） 五、线性运放的电路模型图五、线性运放的电路模型图5-3）ab-+Ri+-AUd+ Uo -RoRi-输入电阻输入电阻Ro-输出电阻输出电阻Ud-Ub-Ua=U+-U-注意：实际运放的注意：实际运放的Ri较高，而较高，而Ro较低。较低。 RinRo电路分析时，常常根据运放特性将运放理想化电路分析时，常常根据运放特性将运放理想化六、理想运放的特点：六、理想运放的特点：Ri=， Ro=0 ，A= 结论结论 ：1、Ri= 那么那么 Ia=I

3、b=0 即即I+=I-2、Ro=0 Uo=AUd3、A= ，Uo为有限值，则为有限值，则Ua=Ub 即即U+=U-七、理想运放的图形符号：七、理想运放的图形符号：-+ab-+Ri+-AUd+ Uo -Ro-+A+$5-2 比例电路的分析比例电路的分析114）-+A+R1R2I2I1+ Uin -+ Uo -R2Rin+-AU-Ro+ U-R1+ Uo -+Uin- 1、将电路作等效电路如图、将电路作等效电路如图如图：倒向比例器如图：倒向比例器求求Uo与与Uin关系关系 2、对节点、对节点 列节列节点电压方程点电压方程 （见下页）（见下页）O On n2 22 2O On n1 12 21 1i

4、 in nn n2 22 2n n1 12 2i in n1 1R RA AU U) )U UR R1 1R R1 1( (U UR R1 1R RU UU UR R1 1) )U UR R1 1R R1 1R R1 1( (改改写写方方程程：U UU U U UU UO On n2 2n n1 10 0）U）UR R1 1R R1 1（）U）UR RA AR R1 1( ( R RU UU UR R1 1)U)UR R1 1R R1 1R R1 1( (O OO O2 2- -O O2 21 1ininO O2 2- -2 2inin1 1讨论：讨论：当运放理想情况下，当运放理想情况下，Ri

5、n A 近似有：近似有：1 12 2i in nO OR RR RU UU U注意：分析理想运放电路时，直接利用运放特性列方程求解电注意：分析理想运放电路时，直接利用运放特性列方程求解电路，会更方便。路，会更方便。2 2O Oi in n2 21 12 22 2O O1 12 2i in nO OR RR RA A）R RR RR RR R）（1 1R RR R（1 11 11 1（R RR RU UU U整理得：整理得：$5-3 含有理想运放的电路分析含有理想运放的电路分析116）一、理想运放的特点：一、理想运放的特点： 1、倒向端（、倒向端（-）和非倒向端（）和非倒向端（+）的输入电）的输

6、入电流为零流为零I-=I+=0） 2、倒向端电位、倒向端电位U-和非倒向端电位和非倒向端电位U+相等相等(U+= U-)二、分析电路方法二、分析电路方法 1） 根据理想运放特点结合根据理想运放特点结合KCL、KVL列列方程方程 2列节点电压方程结合理想运放特点列节点电压方程结合理想运放特点例例 5-3-1 求求Uo和和Us 的关系的关系-+Us-+Uo-R1R2设设节节点点如如图图: :节节点点分分析析法法: :解解法法一一-比例反向器比例反向器解法二：根据特性直接求解见下页解法二：根据特性直接求解见下页1 12 2- -2 21 1R RU Us sU Uo oR R1 1) )U UR R

7、1 1R R1 1( (-KUs-KUsUsUsR RR RUoUo0 0U UU U1 12 20I II I 0 0U UU U: :列列K KC CL L直直接接利利用用理理想想运运放放特特性性解解法法二二：-+Us-+Uo-R1R2 R RU UR RU Us s2 2O O1 11 12 2O OR RR RU Us sU U 例例5-1 试求输出电压试求输出电压Uo与输入电压与输入电压Uin的关系的关系+Uo-串串联联、R RR R 0 0i i2 21 12 2-+R1R2i1i2+Uin-+U2-非倒向比例器放大器）非倒向比例器放大器）当当R1开路，开路，R2短路，称短路，称电

8、压跟随器，起隔离作用电压跟随器，起隔离作用2 2U UU UU UUinUin又又直接列方程：直接列方程：U Uo oR RR RR RU U2 21 11 12 2UoUoR RR RR RUinUin2 21 11 11 12 2R RR R1 1UinUinUoUo例例5-2 电路所示为加法器，说明原理电路所示为加法器，说明原理-+Uo-U2U1R1R2Rf) )R RU UR RU U( (R RUoUo1 11 12 22 2f f：利利用用特特性性列列K KC CL L方方程程）U U（U UU Uo o R RR RR R 2 21 1f f2 21 1当当f f1 11 12

9、22 2R RUoUoR RU UR RU U: :节点1的KCL节点1的KCL0 0U UU U 0 0i i- -例例 5-3-2 求求Uo和和Us的关系的关系 -+Us-R1R2R3R4+Uo-设设节节点点如如图图 ( (1 1) )节节点点电电压压分分析析: :解解UsUsR RR RR RR RR RR RR RR RUoUo U UU U: :(2)根据运放特性(2)根据运放特性3 31 14 42 24 42 23 32 2- -较复杂的电路，列节点方程较合适较复杂的电路，列节点方程较合适UsUsR R1 1UoUoR R1 1)U)UR R1 1R R1 1( (: :节点1节

10、点11 12 2- -2 21 10 0U Uo oR R1 1) )U UR R1 1R R1 1( (: :节节点点2 23 34 43 3例例5-3 如下图，如下图，R5=R6，试求，试求Uo/Uin+-R1R2+Uin-+UO-R5+-R3R6R4设节点设节点 、 及及UoUo对节点对节点、 列列KCL方程见下页）方程见下页）0 0R RU UR R U UR RUinUin 0 0u u 0 0i i 对节点1：对节点1：4 4O O6 6O O1 14 4O O1 13 3O O2 26 65 5R RU UR RUinUinR RU UR RUinUin 两方程中消去Uo两方程中

11、消去Uo, ,R RR R0 0R RU UR R U UR RU Ui in n 对对节节点点2 2：3 3O O5 5O O2 23 34 41 12 2O OO O4 41 1O O3 32 2G GG GG GG GU Ui in nU U U UG GU Ui in nG GU UG GU Ui in nG G习题：习题：5-2，5-4，5-5答案见书后思考题：求图示电流思考题：求图示电流IL-+1K2K +Us=10V -6K+Uo -ILRL=4K6K解法一：设节点如图，列节点方程解法一：设节点如图，列节点方程 （2）（2） 0 0)Un3)Un36 61 16 61 1( (U

12、n2Un26 61 1 3 3 （1）（1） 10100.5Un20.5Un20.5)Un10.5)Un1（1（11 1：节点节点：节点节点U Un n2 22 21 1U Un n3 3 2 2U Un n3 3U Un n2 2 ）由由（2U Un n2 22 21 1U Un n1 1 U Un n3 3U Un n1 1又又1 10 0m mA A4 44 40 0R RU Un n2 2I IL LL L4 40 0V VU Un n2 21 10 00 0. .5 5U Un n2 2U Un n2 22 21 10 0. .5 5) )（1 1代代入入（1 1）( (1 1) )

13、 U UU U2 21 1U U ：解解法法2 2：利利用用运运放放特特性性- -0 0-+1K2K +Us=10V -6K+Uo -ILRL=4K6K10mA10mAI I 40V40VU U L L0 0）（2 2 2 2U UU U2 21 11 1U U2 21 11 10 0 0 00 00 0练习题练习题5-5 求图示的电压比求图示的电压比UsUsU U0 0-+R3R4R1+Uo -RLR2+Us -解法一：解法一：节点电压法节点电压法121 13 33 32 21 1R RU Us sU Un n2 2R R1 1）U Un n1 1R R1 1R R1 1R R1 1（0 0R R1 1- -U Un n1 1R R1 1）U Un n2 2R R1 1R R1 1（4 43 33 34 40U30U4 43 3R RR RUn1Un102 Un1 13 32 21 1R RUsUs）Un1）Un1R R1 1R R1 1R R1 1（节点方程整理得：133221421321133221-)(RRRRRRRRRURRRRRRRRRSUsUsU UU