含有运算放大器的电阻电路1

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1、第5章含有运算放大器的电阻电路重点：1.了解运算放大器的电路模型；3.熟练运用含运算放大器的电路的分析方法。2.熟练掌握理想运算放大器的运算规则；5.1运算放大器的电路模型5.2比例电路的分析5.3含有理想运算放大器的电路的分析5.1运算放大器的电路模型运算放大器(operationalamplifier)：运算放大器（简称运放）是一种包含许多晶体管的集成电路，它是目前获得广泛应用的一种多端器件。一般放大器的作用是把输入电压放大一定倍数后再输送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压增益。它可

2、用来放大直流和频率不太高的交流信号。运算放大器是一种高增益（可达十几万倍甚至更高）、高输入电阻、低输出电阻的放大器。由于它能完成加法、减法、积分、微分等数学运算，因而被称为运算放大器。1.电路符号+_ududu＋u－uo_+A+abo地E＋E－运放有两个输入端a、b和一个输出端o。电源端子E＋和E－连接直流偏置电压，以维持运放内部晶体管正常工作。E＋端接正电压，E－接负电压，这里电压的正负是对“地”或公共端而言的。在分析运放的放大作用时可以不考虑偏置电源，可采用下页所示的运放电路符号。但应记住偏置电源是存在的

3、。A：表示运放的开环电压放大倍数，可达十几万倍。：运放电路符号中的“三角形”符号表示运放具有“单方向”性质(图中图形符号就代表这种性质)。º+__+u＋u－º+_uoao+_udud_+A+b各端点上的电压参考方向如图所示，每一端点均为对地的电压，在接地端未画出时尤须注意。实际运放均有电源端而这些端子在电路符号图中不画出，常常只画有a端、b端、o端以及公共端。a端称为倒向输入端（也称反向输入端）：当输入电压u－加在a端与公共端之间，且其实际方向从a端指向公共端时，输出电压u0实际方向则自公共端指向o端，即两者

4、的实际方向相对公共端正好相反。b端称为非倒向输入端（也称同向输入端）：当输入电压u＋加在b端与公共端之间，且其实际方向从b端指向公共端时，输出电压u0实际方向则自o端指向公共端，即两者的实际方向相对公共端正好相同。º+__+u＋u－º+_uoao+_udud_+A+b为了区别起见，a端和b端分别用“-”号和“+”号标出，如图所示，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。如果在a端和b端分别同时加输入电压u－和u＋，则有其中ud＝u＋－u－，运放的这种输入情况称为差动输入

5、，而ud称为差动输入电压。u0＝A（u＋－u－）＝Aud设在a,b间加一电压ud=u+-u-，则可得输出uo和输入ud之间的转移特性曲线如下图所示，这个关系曲线称为运放的外特性。Usat-UsatUds-UdsuoudO分三个区域：①线性工作区：

6、ud

7、Uds,则uo=Usatud<-Uds,则uo=-Usat2.运算放大器的外特性这里Uds是一个数值很小的电压，例如Usat=13V,A=105，则Uds=0.13mV。实际特性近似特性º

8、+__+u＋u－º+_uoao+_udud_+A+b3.电路模型Rin为运算放大器两输入端间的输入电阻，Ro为运算放大器的输出电阻。运放的电路模型如右图所示，其中电压控制电压源的电压为：A（u＋－u－）对于放大器的输入、输出电阻的要求：输入电阻Rin越大越好，因为越大，放大器从信号源吸收的功率越小，这样信号源可以带较多的放大器。输出电阻Ro越小越好，这样对相同容量的放大器可以带较多的负载。实际运放的输入电阻Rin大约接近1兆欧，而输出电阻R0为100欧姆左右。+_A(u+-u-)RoRinu+u-＋－u0在线

9、性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：①A；Ro0∵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)；②Ri,则i+=0,i-=0。即从输入端看进去，元件相当于开路(虚开路)。理想运放的电路符号uoud0Usat-Usat电压转移特性(外特性)4.理想运算放大器正向饱和区ud>0反向饱和区ud<0º+__+u＋u－º+_uoao+_udud_+∞+b如果把运放的工作范围限制在线性段，即设－Usat

10、伏，这样输入电压就必须很小。运放的这种工作状态称为“开环运行”。在运放的实际应用中，通常通过一定的方式将输出的一部分接回（反馈）到输入中去，这种工作状态称为“闭环运行”。运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。5.2比例电路的分析1.倒向比例器uiR1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_uiRL运放等效电路21下图表示一个由运放和电阻构成的电路，称为倒向比例器