电路课件(邱关源)上交版

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1、第五章含有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。5.1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

2、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=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：

3、ud

4、<=Usat/A,则uo=Aud②正向饱和区：③反向饱

5、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

6、+u-＋－uo③Ro05.2比例电路的分析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+_uiRL运放等效电路21+_uo_+A++_uiR1RfRL12用结点法分析：(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21因A一般很大，上

7、式分母中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)。根据理想运放的特性分析：(1)根据“虚短”：（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

8、=-uo/Rfi-=0，i2=i1+_uo_+++_uiR1RfRLi1i2u+u-3.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。代入整理得5.3含有理想运算放大器的电路分析i2i1i1=i24.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：在电路中起隔离前后两级电路的作用。③uo=ui

9、。电路A电路B_+++_+_uiuou0=ui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.加法器比例加法器：ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3=-uo/Rfuo=-(Rf/R1ui1+Rf/R2ui2+Rf/R3ui3)u-=u+=0i-=0+_uo_++R2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2ui3x1a1a2a3-1-yyx2x3y=a1x1+a2x2+a3x3，符号如下图