电路第05章-运算放大器课件

1、第5章 运算放大器5.1 运算放大器目 录5.2 运算放大器构成的比例器5.3 运算放大器的典型电路分析5.1 运算放大器 运算放大器是一种放大倍数很高（通常放大倍数A105）， 并且可同时放大直流和交流信号的放大器。它是一种多端 元件，即通过多个端点与外部电路相联的电路器件。它与 其它元件组合起来，可以加、减、乘、除、微分、积分等 数学运算，所以可以形象地称其为运算放大器5.1 运算放大器+_A_a.bo+_ubua+uo+_ 在具体电路中，我们经常碰到这样一种电路符号： 电 路 符 号 它就代表一个运算放大器, ua , ub为输入电压, uo为输出电压 图中的a点为反相输入端（即输出与输

2、入反相），b点为同相 输入端（即输出与输入同相），A为放大倍数 对于运算放大器，在进行网络分析时，我们常用VCVS的受 控源模型来替换5.1 运算放大器 电 路 模 型.RiA(ub- ua).Roabo+_uo+_.ub+_ua+_iaib.5.1 运算放大器 端 口 方 程.RiA(ub- ua).Roabo+_uo+_.ub+_ua+_iaib. 由于运算放大器的输入电阻Ri一般都很大，即Ri106； 输出电阻Ro一般都很小，即10Ro100。所以将运算放大 器作理想化处理，即 ，则 ，此即“虚断”的概 念，即在电路方程中可以将 代入，在电路图中不能 将a、b点断开。 ，则5.1 运算放

3、大器 若放大倍数 ，且输出电压uo为有限值时，则有： ，此即“虚短”的概念，即在电路方程中可以用ua= ub 代入，在电路图中不能将a、b两点短接。于是理想化下， 运算放大器的电路模型即为：.A(ub- ua).abo+_uo+_ub+_ua+_.5.1 运算放大器 在使用过程中，运算放大器常用下列接法： 常 用 接 法 将正向输入端接地，此时ub0，则uo= -Aua+_a.boua+uo+_ia 在理想情况下， ， uo为有限值，则当 时， ，此即“虚地”的概念，即在电路方程中 可以将ua0代入，但在电路图中，不能将a点直接接地5.1 运算放大器 此时运算放大器即可等效为如下的电路模型：+

4、_a.boua+uo+_ia.-Aua.+_uo+_ua+_.ia0.5.1 运算放大器 运算放大器可以与电阻或电阻、电容组成各种网络； 实现各种网络函数 用 途5.2 运算放大器构成的比例器 在运算放大器的应用中，比例器是一种最常见的用途。 图示电路即是基本的反相比例器和同相比例器电路+_.RfRs+_+_uiuoab反相比例器5.2 运算放大器构成的比例器+_.RfR1+_+_uiuoab同相比例器5.2 运算放大器构成的比例器 图中运算放大器均是理想放大器，可利用理想运算放大器 的“虚断”、“虚短”或“虚地”概念进行分析+_.RfRs+_+_uiuoab反相比例器 由“虚地”： 由“虚断

5、”： ,则得：5.2 运算放大器构成的比例器+_.RfRs+_+_uiuoab反相比例器 ，即uo与ui的比值为-Rf/Rs，表明uo与ui反相， 故称为反相比例器 注：此处将运算放大器选为理想运算放大器，其分析结 果与教材中对实际放大器电路进行分析的结果具有足够的 近似精确度5.2 运算放大器构成的比例器 同理对同相比例器有： 由“虚短”： 由“虚断”： ,则得：同相比例器+_.RfR1+_+_uiuoab：uo与ui同相，故称为同相比例器5.3 运算放大器的典型电路分析 含理想运放的电路分析方法 分析方法：节点电压法 采用概念：“虚短”，“虚断”，“虚地” 避免问题：对含有运放输出端的节点

6、不予列方程 求解次序：由最末一级的运放输入端开始，逐渐前移5.3 运算放大器的典型电路分析 例：图(a)是电压跟随器的线路图；图(b)中的运算放大器 可作为隔离网络。试对该两个网络进行分析+_a.bo+_ub+u2+_(a)+_+_u1u2+_NbNa(b)5.3 运算放大器的典型电路分析 解：对图(a)：根据KVL有：即输出电压等于输入电压由“虚短”：+_a.bo+_ub+u2+_(a)5.3 运算放大器的典型电路分析对图(b)：由图(a)的分析可知：由“虚断”： 意味着网络Na的信号可以无损耗地传输给网络Nb，网络 Na又可以不受网络Nb的负载效应影响，可见运算放大器 起到了很好的隔离作用

7、+_+_u1u2+_NbNa(b)5.3 运算放大器的典型电路分析 例如：RL.+_u1u2+_R2R1.+ui_(a) 解：图(a)中：5.3 运算放大器的典型电路分析可见RL的影响被隔离图(b)中：+_+_u1u2+_.RLR2R1ui+_.(b)5.3 运算放大器的典型电路分析 例：已知电压传输网络如图所示，试求该网络的电压 传输比u2/u1+_.G2+_+_a+_.G1.c.du1u2beG3G5G4G65.3 运算放大器的典型电路分析 解：由“虚地”：对a点：: “虚断”对d点：: “虚断”即： 可见：对含运算放大器输出支路的节点c不列节点电压方 程，求解电路的方程组也已经够数5.3

8、 运算放大器的典型电路分析 例：电路如图所示，试求电压传输比u2/u1+_.R5+_+_ab.R2.R1.R4R3u1u25.3 运算放大器的典型电路分析由“虚地”：对a点：: “虚断”对b点： 解：由于分析含运算放大器的电路采用节点电压法， 所以：即：5.3 运算放大器的典型电路分析 由前述分析可知，理想运算放大器的输入端节点a既要满 足“虚地”的概念，又要符合“虚断”的概念。如果仅从“虚 断“出发，将R4、R5看成为串联，R3、R4、R5三个电阻 用一个等效电阻替代；或由“虚地”出发，将R2、R4用一 个并联等效电阻替代，都将引起分析错误。可见，对运放 输入端节点应同时满足“虚断”和“虚地”（或“虚短”）概念5.3 运算放大器的典型电路分析 例：电路如图所示，试求电压传输比u2/u1+_+_R5.R6.R4.R3+_.R