电路分析第五章 含有运算放大器的电阻电路.ppt

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1、第5章含有运算放大器的电阻电路重点：1.掌握含运算放大器的电路的分析方法。15.2含运算放大器的电路的分析5.1运算放大器和它的外部特性2运算放大器(operationalamplifier)：是一种有着十分广泛用途的电子器件。最早开始应用于1940年，主要用于模拟计算机，可模拟加、减、积分等运算，对电路进行模拟分析。1960年后，随着集成电路技术的发展，运算放大器逐步集成化，大大降低了成本，获得了越来越广泛的应用。运算放大器基本上是高放大倍数的直接耦合的放大器(一般内部由20个左右的晶体管组成)，

2、可用来放大直流和频率不太高的交流信号。5.1运算放大器和它的外部特性31.电路符号a：反向输入端，输入电压u-b：同向输入端，输入电压u+o：输出端,输出电压uo实际运放均有直流电源端，在电路符号图中一般不画出，而只有a,b,o三端和接地端。(其中参考方向如图所示，每一点均为对地的电压，在接地端未画出时尤须注意。)A：开环电压放大倍数，可达十几万倍º+__+u+u-º+_uoao+_udud_+A+b+_ududu+u-uo_+A+abo:公共端(接地端)4设在a,b间加一电压ud=u+-u-，则可得

3、输出uo，uo和输入ud之间的转移特性曲线如下：Usat-UsatUds-UdsuoudO分三个区域：①线性工作区：

4、ud

5、Uds,则uo=Usatud<-Uds,则uo=-Usat+_ududu+u-uo_+A+ab2.运算放大器的静特性这里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53.电路模型Ri：运算放大器两输入端间的输入电阻。Ro：运算放大器的输出电阻。运放具有

6、“单方向”性质(图中图形符号就代表这种性质)。+_A(u+-u-)RoRiu+u-6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)；Ri,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+_ududu+u-uo_++i-i+正向饱和区ud>0反向饱和区ud<0uo=Aud②+_A(u+-u-)RoRiu+u-71.

7、反相比例器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。R1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_uiRL运放等效电路21+_uo_+A++_uiR1RfRL125.2含运算放大器的电路的分析8R1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_uiRL运放等效电路21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(-G

8、f-GoA)un1+(Gf+Go+GL)un2=0解得9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，得此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，负号表明uo和ui总是符号相反(反相比例器)。10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，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)

9、，对ui有一定限制。(2)运放不工作在开环状态(极不稳定，振荡在饱和区)，都工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。(Rf接在输出端和反相输入端,称为负反馈。)注意：+_uo_+++_uiR1RfRLi1i2i-u-u+11反相比例器的对外等效电路：相当于一个压控电压源。当Rf=R1时，组成反相器，如下图：y=-x-1xy+_u1i1+_uoi2VCVSu1+_=-Rf/R1122.加法器比例加法器：y=a1x1+a2x2+a3x3，符号如下图：ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3=-uo/R

10、fuo=-[(Rf/R1)ui1+(Rf/R2)ui2+(Rf/R3)ui3]u-=u+=0i-=0∴a1a2a3-1-yyx1x2x3+_uo_++R2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2ui3133.正相比例器u+=u-=uii+=i-=0uo=(R1+R2)/R2ui=(1+R1/R2)ui_++RiuiR1R2u+u-i-+_uo+_i+(uo-u-)/R1=u-/R2144.电压跟随器特点：①输入阻抗无穷大(虚断)；②输出阻抗为零；应用：在