运算放大器课件.ppt

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1、2-4含运算放大器的电阻电路重点(1)理想运算放大器的外部特性;(2)含理想运算放大器的电阻电路分析;(3)熟悉一些典型的电路;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,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。2.4.1运算放大器的电路模型1.简介应用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。在信号处理、测量及波形产生方面也获得广泛应用。电路输入级偏置电路

2、中间级用以电压放大输出级输入端输出端符号7654321+15V-15V8个管脚:2:反相输入端3:同相输入端4、7:电源端6:输出端1、5:外接调零电位器8:空脚单向放大+__+u+u-+_uoao+_ud_+A+b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在电路符号图中一般不画出直流电源端,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:公共端(接地端)在a,b间加一电压ud

3、=u+-u-,可得输出uo和输入ud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=-Usat2.运算放大器的静特性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+b3.电路模型输入电阻输出电阻当:u+=0,则uo=-Au-当:u-=0,则uo=Au+在线性放大区,将运放电路作

6、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4.理想运算放大器i+=0,i-=0。即从输入端看进去,元件相当于开路(虚断路)。+_A(u+-u-)RoRiu+u-+-uo③Ro02.2含运算放大器的电路分析1.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+_usRL运放等效电路21+_uo_+A++_usR1RfRL12根据理想运放的特性分析:(1)根据“虚短

7、”:(2)根据“虚断”:(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)运放工作在开环状态极不稳定,振荡在饱和区;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u+=u-=0,i1=ui/R1i2=-uo/Rfi-=0,i2=i1+_uo_+++_usR1RfRLi1i2u+u-2.加法器比例加法器:y=a1x1+a2x2+a3x3,符号如下图:ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3=-uo/Rfuo=-(Rf/R1u

8、i1+Rf/R2ui2+Rf/R3ui3)u-=u+=0i-=0+_uo_++R2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2ui3x1a1a2a3-1-yyx2x33.正相比例器u+=u-=uii+=i-=0uo=[(R1+R2)/R2]ui=(1+R1/R2)ui_++RiuiR1R2u+u-i-+_uo+_i+(uo-u-)/R1=u-/R2根据“虚短”和“虚断”结论(1)uo与ui同相(2)当R2=,R1=0时,uo=ui,为电压跟随器(3)输入、输出关系与运放本身参数无关。4.电压跟随器特点:①输入阻

9、抗无穷大(虚断);②输出阻抗为零;应用:在电路中起隔离前后两级电路的作用。③uo=ui。电路A电路B_+++_+_uiuo例可见,加入跟随器后,隔离了前后两级电路的相互影响。R2RLR1+_u2+_u1_+++_u1R1R2RL+_u2A电路5.减法运算+_uo_++R2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2i1ifu-=u+i-=i+=0i1=if解得:6.积分运算u-=0i-=0iR=iC积分环节C+_uo_+++_uiRiCi-u-iRx-yy-17.微分运算C+_uo_+++_uiRiCi-

10、u-iRu-=0i-=0iR=iC8.有源滤波器滤波器是一种选频电路,选出有用的信号,抑止无用信号,使一定频率范围内的信号能顺利通过,衰减很小,而在此频率范围以外的信号不易通过,衰减很大,因为运算放大器是有源元件,所构成的滤波器称为有源滤波器。+_uo_++R2Rfi-u+u-R1Cuii1if有源低通滤波器电路u+=u-=uCi-=i+=0i1=if解得:设:+_uo_++R2Rfi-u+u-

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