清华考研 电路原理课件 第5章 含运算放大器的电阻电路.pdf

《清华考研 电路原理课件 第5章 含运算放大器的电阻电路.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第55章含运算放大器的电阻电路本章重点本章重点5.15.1运算放大器和它的静态特性运算放大器和它的静态特性5.25.2含运算放大器的电阻电路分析含运算放大器的电阻电路分析�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1.端子补偿15空反向输入26正电源同向输入37输出负电源48补偿封装的8脚运放主要关心的端子：反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源2.电路符号V+正电源a反相输入-o输出+同相输入+bV-负电源电路符号

2、简化的电路符号3.运算放大器的端电压a+__Audo++ub++U_S-++_u+Uuo__S_+ºa：反相输入端（invertinginput），输入电压u-。b：同相输入端（noninvertinginput），输入电压u+。o：输出端（output），输出电压uo。:公共端（接地端）。A：开环电压放大倍数（open-loopgain）。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。uo近似特性分三个区域讨论Usatud=u+-u-实际特性①线性工作区-Uds0

3、ud

4、

5、sud②正向饱和区ud>Uds,则uo=Usat-Usat③反向饱和区ud<-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。4.运算放大器的端电流i+ius+_Aio+i-+U_S+_ius-US+ººi++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。i+_Aioi-++º注意：端电流仍是ii+++ii-+ii

6、o++iius+++iius-=0=0ii+++ii-+iio=0=05.电路模型u-__Aud+uou-Rou+++Ri+-A(u+-u-)u+Ri：运算放大器两输入端间的输入电阻，通常为106Ω～1013Ω。Ro：运算放大器的输出电阻，通常为10Ω～100Ω。6.理想运算放大器在线性放大区，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）。i+uo正向饱和区u_

7、_Usatud>0-∞ud+udu+++uo0i-反向饱和区-Usatud<0理想运放的电路符号理想运放的静态特性返回目录5.2含运算放大器的电阻电路分析以下分析中均假设运算放大器工作在线性区。1.反相比例器（invertingamplifier）RfRfR1R_A11221+++++R+ui+RuuRuoR_Loii1+Luo___Au1__运放等效电路用节点电压法分析（电阻用电导表示）Rf(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1uiR1un1un2-Gfun1+(Gf+Go+GL)un2=GoAu1+++R

8、ou1=un1uiRiu1+RLuo__Au1_整理，得_(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui运放等效电路-(Gf+GoA)un1+(Gf+Go+GL)un2=0解得GG(AG−G)1fofu=u=−uon2iGG(AG−G)+(G+G+G)(G+G+G)ffof1iffoLGG(AG−G)1fofu=u=−uon2iGG(AG−G)+(G+G+G)(G+G+G)ffof1iffoL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。所以，后一项可忽

9、略，得GR1fu≈−u=−uoiiGRf1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）。此近似结果可将运放看作理想情况而得到。由理想运放构成的反相比例器：i2Rfi1R1i“虚短”：u+=u-=0，i1=ui/R1-_∞i=-u/R2ofu-+++u“虚断”：i-=0，i+=0，i2=i1ui++Ru_Lo_uiuoRf∴=−即:u=−uoiRRR1f1注意：（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

10、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。2.加法器（summingamplifier）u=u=0iRifRf−+11i=i=0−++i2R2i-_∞i1+i2+i3=if+i3Ru-+u3i+uuuu1u++1+2+3=−o2+u+uoRRRR__u_3_123fRRRfffu=−(u+u+u)o123RRR123若R=