电路邱关源第五版

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1、第五章含运算放大器的电阻电路总体要求与重点1.了解运算放大器的电路模型。2.熟练掌握理想运算放大器的运算规则。3.熟练运用含运算放大器的电路的分析方法。§5.1-5.2运算放大器的电路模型及比例电路主要内容：1、运算放大器的电路模型及其特性（§5.1）2、比例电路的分析（§5.2）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”的电子器件，主要用于模拟加、减、积分等运算，对电路进行模拟分析。运算放大器是高放大倍数的直接耦合的放大器，可用来放大直流和频率不太高的交流信号。最早开始应用于1940年，1960年后，随着集成电路

2、技术的发展，运算放大器逐步集成化，在信号处理、测量及波形产生方面也获得广泛应用。一、运算放大器的电路模型（§5.1）1、运算放大器简介2.运算放大器的电路符号a：反相（倒相）输入端，输入电压u－b：同相（非倒相）输入端，输入电压u+o：输出端,输出电压uoA：开环电压放大倍数u+u-uoudao_+A+b:公共端(接地端)E＋、E－：直流偏置电压：表示运放具有“单方向”性质ud＝u＋－u－：差动输入电压_++_+_+_注意：图中电压的参考方向均为对“地”的电压，在接地端未画出时尤须注意u0＝A（u＋－u－）＝Aud在a,b间加一电压ud=u+-u-，可得输出uo和输入ud

3、之间的转移特性曲线如下：分三个区域：①线性工作区：

4、ud

5、<=Usat/A,则uo=Aud②正向饱和区：③反向饱和区：ud>则uo=Usatud<-则uo=-Usat3.运算放大器的外特性是一个数值很小的电压，例如Usat=13V,A=105，则=0.13mV。Usat-Usat-Uo/VUd/mVO实际特性近似特性au+u-uoo+_ud_+A+b4.运算放大器的电路模型输入电阻输出电阻+_A(u+-u-)RoRiu+u-＋－uou+u-uoudao_+A+b_++_+_+_u0＝A（u＋－u－）＝Aud当:u+=0,则uo=－Au－当:u－=0,则uo=

6、Au＋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（兆Ω）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（100Ω）在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：①A又∵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)；②Rin、RO05.理想运算放大器则：i+=0,i-=0。即从输入端看进去，元件相当于开路(虚断路)。∵u0＝A（u＋－u－）＝Aud+_A(u+-u-)RoRiu+u-＋－uo理想运放的电路符号实际运放的电路符号注意：运放开

7、环工作极不稳定，且由于开环放大倍数A很大，而Usat一般为正负十几伏或几伏，这样要求输入电压就必须很小。一般运放外部应接某些元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。1.反相（倒相）比例器（由实际运放构成）由于运放开环工作极不稳定，一般外部接某些元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。二、比例电路的分析（§5.2）+_uo_+A++_uiR1RfRL12R1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_uiRL运放等效电路21反馈电阻用结点法分析：(电阻用电导表示)(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui-Gfun1＋(Gf+Go+GL)un2=Au1Gou1=un1，uo

8、=un2整理，得(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui(-Gf+GoA)un1＋(Gf+Go+GL)un2=0解得uiR1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_RL运放等效电路21因A一般很大，上式中分母中Gf(AGo-Gf)一项的值比(G1+Gi+Gf)(G1+Gi+Gf)要大得多。所以，后一项可忽略，得近似结果可将运放看作理想情况而得到。表明uo/ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值，而与放大器本身的参数无关。负号表明uo和ui总是符号相反(反相比例器)。2、由理想运放构成的倒相比例器“虚短”：u+=u-=0，i1=ui/R1,i2=-uo/Rf“虚断”：

9、i-=0，i2=i1有：即：1、当R1和Rf确定后，为使uo不超过饱和电压(即保证工作在线性区)，对ui有一定限制。2、Rf接在输出端和倒相输入端,称为负反馈电阻。注意：小结当Rf=R1时，倒相器