电路分析基础 教学课件 作者 毕淑娥 第11章.ppt

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1、第11章集成运算放大器及其应用内容提要本章主要以集成运算放大器组成的实际电路为例，介绍实际电路的分析与设计，使初学者能够初步学会分析和设计实际电路。11.1集成运算放大器的工作特性及分析方法11.2集成运放的基本运算电路11.3应用电路分析举例11.4应用电路设计举例图示电路是由集成运算放大器组成的小功率液体电热恒温控制电路，其功能是对液体加热进行恒温控制。当液体的温度低于设定值时，恒温控制电路发出信号，主电路的电热丝通电，液体加热；当液体的温度在设定值范围内时，恒温控制电路不发出信号，主电路中的电热丝断电，液体保温。【引例】11.1集成运算放大器的工作特性及分析方法

2、集成运算放大器（简称集成运放）是14脚或8脚的集成芯片，其外形和电路符号如图11.1a、b所示。8脚的芯片集成了一个运算放大器，14脚的芯片集成了二个或四个运算放大器。集成运算放大器因早期多用于各种数学运算而得此名。目前，集成运放在工程上得到了广泛的应用，例如可进行信号的运算、信号的处理和信号的产生等等。11.1.1集成运放的工作特性及主要技术参数1.电压传输特性集成运放有两个输入端，“+”号表示的端子称为同相输入端，即在此端输入电压时，输出电压与输入电压同相位；“－”号表示的端子称为反相输入端，即在此端输入电压时，输出电压与输入电压反相位。在线性区时，输出电压与输入电

3、压之间是线性放大的关系，即在非线性区时，输出电压与输入电压之间是不是线性关系，即2.主要技术参数（1）开环电压放大倍数是指集成运放的输出端与输入端之间没有外接元件时，在输入端号时所测出的电压放大倍数。加入小电压信（2）最大输出电压是指集成运放在输出电压不失真的条件下输出的最大电压。电源电压值。值略小于集成运放的工作（3）输入电阻输入电阻是指集成运放的输入电压与与输入电流之比。集成运放的都很高，一般在以上。（4）输出电阻是指集成运放的输出端的等效电阻。集成运放的都很小，一般在几十以下。（5）共模抑制比是指集成运放的差模信号放大放大倍数和共模信号放大倍数之比，即大，说明集成

4、运放的抗干扰能力强。实际使用集成运放时，要根据具体要求选择合适的型号。常用的集成运放有等。运算放大器的组成集成运放LM324内部结构两个输入端一个输出端正电源负电源2脚：反相输入端3脚：同相向输入端4脚、7脚：正负电源端6脚：输出端1脚、5脚：外接调零端8脚：空脚8个管脚的运放在电路符号图中一般不画出直流电源端。11.1.2集成运放工作在线性区的分析方法若仅研究集成运放对输入信号的放大问题，不考虑其他因素对电路的影响，可以将集成运放用线性来等效，用线性电路的分析方法来分析。1.集成运放的等效电路等效电路2.集成运放的分析方法为了保证运放工作在线性区，过无源网络将集成运放

5、的输出端必须在电路中引入负反馈，即通所谓负反馈就是指将集成运放输出端信号的一部分或全部分通过无源网络送回到输入端，使集成运放的输入量减小。和反相输入端连接起来，电路如图所示。理想集成运放工作在线性区时，由理想集成运放的条件可得出以下三个重要分析规则：(1)输入端虚短三个重要分析规则：理想运放的输出电压为则输入电压为由于且为有限值，所以，即可以认为反相端和同相端的电位相等，即两端可视为短路。实际上，反相端和同相端的电位是趋于相等的，不是真正的短路，所以这种短路称为输入端虚短。(2)输入端虚断理想运放的输入电流为由于所以有可以认为流入反相端和同相端的电流为零，两输入端可视为

6、断路。实际上，反相端和同相端的电流是趋于零的，不是真正的断路，所以这种断路称为输入端虚断。(3)输入端虚地当同相端接地时根据输入端虚短，有可以认为反相端的电位等于零，即反相端可视为接地。实际上，反相端的电位是趋于零的，不是真正的接地，所以这种接地称为输入端的虚地。11.2集成运放的基本运算电路集成运放工作在线性区时，可进行比例、加减、乘除、积分、微分、对数和反对数等运算，本书只介绍前几种运算。反相比例运算电路由KCL得由于输入端虚断，即则有反相比例运算电路由KCL得由于输入端虚断，即则有由于输入端虚短和虚地，即，则有所以所以闭环电压放大倍数为反相比例运算电路静态平衡电阻

7、为2.同相比例运算电路由于则有由于输入端虚短，即则有所以可知，电压放大倍数3.电压跟随器或者当【例11.1】在图示的电路中，已知，电阻，集成运放的工作电压为试求输出电压【解】这是两级运算电路，第一级为同相比例运算电路，第二级为反相比例运算电路4.加法运算电路因为所以则当时，当时，5.减法运算电路应用叠加原理分析减法运算电路：比例运算电路，如图a当单独作用时，电路变为反相所示，有比例运算电路，如图b当单独作用时，电路变为同相所示，有当单独作用时，比例运算电路，如图b当单独作用时，电路变为同相所示，有则当单独作用时，当单独作用时，当时，当时，