清华大学电路原理课件-5.ppt

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1、第5章含运算放大器的电阻电路5.1运算放大器和它的静态特性5.2含运算放大器的电阻电路分析本章重点本章重点•运算放大器的静态特性•含运算放大器的电阻电路分析返回目录5.1运算放大器（OperationalAmplifier）和它的静态特性12345678封装的8脚运放补偿补偿同向输入反向输入负电源正电源空输出主要关心的端子：反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源1.端子反相输入同相输入输出正电源负电源电路符号2.电路符号-++V+V-简化的电路符号abo3.运算放大器的端电压a：反相输入端（invertinginput），输入电压u-。b：同相输

2、入端（noninvertinginput），输入电压u+。o：输出端（output），输出电压uo。A：开环电压放大倍数（open-loopgain）。:公共端（接地端）。+__+u+u-º+_uoao+_udud_+A+b+_US+_USUsat-UsatUds-Udsuoud0①线性工作区

3、ud

4、Uds,则uo=Usatud<-Uds,则uo=-Usat这里Uds是一个数值很小的电压。当Usat=13V(Usat一般小于工作电源电压）、A=105时，Uds=0.13mV。实际特性近似特性分三个

5、区域讨论ud=u+-u-运算放大器的静态特性：描述输出电压uo和输入端电压ud关系。4.运算放大器的端电流ºº_+A++_US+_USi+i-ioius+ius-i++i-+io+ius++ius-=0当放大器工作在线性区时（以下讨论均设为该假定），端电压关系式中不出现直流电源电压。在电路符号中去掉电源端，以简化符号。º_+A+i+i-io端电流仍是i++i-+io+ius++ius-=0注意：i++i-+io=05.电路模型Ri：运算放大器两输入端间的输入电阻，通常为106～1013。Ro：运算放大器的输出电阻，通常为10～100。+-A(

6、u+-u-)RoRiu+u-+_ududu+u-uo_+A+在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：①A∵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、Ro0,i+=0,i-=0。即从输入端看进去，元件相当于开路（虚开路）。uoud0Usat-Usat理想运放的静态特性6.理想运算放大器正向饱和区ud>0反向饱和区ud<0理想运放的电路符号+_ududu+u-uo_++i+i-返回目录5.2含运算放大器的电阻电路分析1.反相比例器（invertingamplifier）R1RiRfRoAu1+_+

7、_u1+_uo+_uiRL运放等效电路21+_uo_+A++_uiR1RfRL12以下分析中均假设运算放大器工作在线性区。用节点电压法分析（电阻用电导表示）(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui-Gfun1+(Gf+Go+GL)un2=GoAu1u1=un1整理，得(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui-(Gf+GoA)un1+(Gf+Go+GL)un2=0解得uiR1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_RL运放等效电路因A一般很大，上式分母中Gf（AGo-Gf）一项的值比（G1+Gi+Gf）（G1+Gi+Gf）要大得多。

8、所以，后一项可忽略，得此近似结果可将运放看作理想情况而得到。上式表明uo/ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值，负号表明uo和ui总是符号相反（反相比例器）。由理想运放构成的反相比例器：“虚短”：u+=u-=0，i1=ui/R1i2=-uo/Rf“虚断”：i-=0，i+=0，i2=i1（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）运放不能工作在开环状态（极不稳定，振荡在饱和），一般工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。注意：+_uo_+++_uiR1RfRLi1i2i-u-u+2.加法器（summin

9、gamplifier）若则实现了加法运算+_uo_++R2Rfi-u+u-R1R3u1u2u3i1i2i3ifi++_+_+_3.同相放大器（noninvertingamplifier）u+=u-=uii+=i-=0_++RiuiR1R2u+u-i-+_uo+_i+4.减法器（differenceamplifier）_++R1u1R1R2u+u-i-+_uo+_i+R2+_u2叠加计算：u1单独作用：反相比例器_++R1u1R1R2u+u-i-+_+_i+R2u1、u2共同作用时u2单独作用：同相比例电路_++R1R1R2u+u-i-+_i

10、+R2+_u2实现了减法运算5.电压跟随电路（voltagefollower）特点：①输入电阻无穷大（虚断）