29一月20261第五章含有運(yùn)算放大器的電阻電路內(nèi)容提要運(yùn)算放大器的電路模型理想運(yùn)放的兩條重要規(guī)則含理想運(yùn)放電路的分析要點(diǎn)幾個(gè)典型電路。/sundae_meng29一月20262§5-1運(yùn)算放大器的電路模型一、集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介

是一個(gè)包含許多晶體管的集成電路，電壓放大倍數(shù)(輸出電壓與輸入電壓的比值）很高。最初主要用于模擬計(jì)算機(jī)，故稱集成運(yùn)算放大器。如今，集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用早已超出模擬計(jì)算的范躊。它象一個(gè)性能很高的晶體管，只要外加少數(shù)幾個(gè)元件，就能方便地完成各種各樣的功能。/sundae_meng29一月20263二、集成運(yùn)放的應(yīng)用

應(yīng)用廣泛，電路形式千變?nèi)f化，但從工作狀態(tài)看，分為線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用兩大類。1.線性應(yīng)用

運(yùn)放工作于線性放大狀態(tài)。

可構(gòu)成各種電壓放大器、有源濾波器和比例、加、減、乘、除、指數(shù)、對(duì)數(shù)、微分、積分等線性運(yùn)算電路；

2.非線性應(yīng)用

運(yùn)放工作于開關(guān)狀態(tài)。

構(gòu)成電壓比較器、各種非正弦波發(fā)生器(方波、三角波、鋸齒波)等。信號(hào)處理模擬運(yùn)算/sundae_meng29一月20264國產(chǎn)F007內(nèi)部原理圖(對(duì)應(yīng)國外mA741)同相輸入端反相輸入端輸出端正電源負(fù)電源調(diào)零端調(diào)零端A=105.5u+u-uo+-+A反相輸入同相輸入輸出端u-u+uo+15V-15V/sundae_meng29一月20265三、集成運(yùn)放的輸入、外特性、電路模型uo=-Au-同相輸入：uo=Au+u-u+uo+-+Aud1.輸入情況(1)若在兩個(gè)輸入端同時(shí)加輸入電壓u+

和u-有：uo=A(u+-u-)

=

Aud這叫做雙端輸入。ud=u+-u-

稱差動(dòng)電壓。(2)若只在一個(gè)輸入端加輸入電壓，另一端接地，則稱為單端輸入。uo+-+Audu-uo+-+Audu+反相輸入：因此也稱差動(dòng)輸入方式。/sundae_meng29一月202662.外特性(電壓傳輸特性)(1)當(dāng)|ud|

e

時(shí)(2)當(dāng)|ud|

e

時(shí)

uo

/Vud

/mVo-Usat-eUsateud≤105.5±13uoA=F007：A≈105.5

EC=±15V

Usat≈±13Vuo≈±Usat，不再隨輸入ud的變化而改變運(yùn)放處于飽和狀態(tài)。

A很大，傳輸特性很陡，運(yùn)放在線性放大狀態(tài)下工作。uo=

Audud的變化范圍非常小。/sundae_meng29一月202673.運(yùn)放的電路模型工作在線性放大狀態(tài)時(shí)的模型u-u+uo+-+AudRoA(u+-u-)+-uo+-Ri+u-u+-ud+-Ri是輸入電阻，一般為103～1012W。Ro

是輸出電阻，一般為十幾～幾百W。用VCVS表示輸入電壓對(duì)uo的控制作用。開環(huán)運(yùn)行：因內(nèi)有完整的多級(jí)放大器，故不需外圍元件，接通電源就能工作。閉環(huán)運(yùn)行：實(shí)用中，必須通過一個(gè)(反饋)網(wǎng)絡(luò)把輸出端與反相端連接起來才行。/sundae_meng29一月20268+-+A+-ui+-uoR1R2i1i2u-+-0②①R2RoRi-Au-+-uo+-R1+-ui+-u-§5-2

比例電路分析用結(jié)點(diǎn)法分析uo與ui的關(guān)系R11+Ri1+R21u--R21uo=R1ui-u-+Ro1+R21=Ro-Au-un1=

u-，un2=

uo，R21uo消去中間變量u-并整理/sundae_meng29一月20269uoui=R1-R211+1+RoR21+R1R2+RiR2A-R2Ro+-+A+-ui+-uoR1R2i1i2u-+-一些高精度的集成運(yùn)放，A可達(dá)107。因A很大，結(jié)果足夠精確，并說明：uoui=R1-R2uiuo

=R1-R2(1)選不同的R1和R2，可獲得不同的比例系數(shù)，或放大倍數(shù)；(2)集成運(yùn)放性能稍有改變，比例系數(shù)基本不受影響。0/sundae_meng29一月202610§5-3含理想運(yùn)放的電路分析一、理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)的兩條規(guī)則=(u+-u-)=

uduoAu-u+uo+-+∞udi+i-理想運(yùn)放的參數(shù)：

A→∞，Ri→∞，Ro=0···Ri→∞(1)i-

=

i+=0輸入端相當(dāng)于開路(“虛斷”路)。→0(2)

u+=u-反相端與同相端相當(dāng)于短路(“虛短”路)。/sundae_meng29一月202611由規(guī)則2

由規(guī)則1：i1=i2二、同相比例電路+-+∞+-ui+-uoR1R2i1i2①②0虛地uiR1=uoR2-uiR1=uoR2-+-i+i-+-+∞ui+-uoR1R2①②0uR1由規(guī)則1：R1、R2為串聯(lián)，由分壓公式：uR1=R1+R2R1uo由規(guī)則2：uR1=ui，uo=R1R1+R2uiuoui=1+R1R2/sundae_meng29一月202612則uo=ui

，稱電壓跟隨器。實(shí)際運(yùn)放的Ri很大，起“隔離”作用，亦稱緩沖放大器。i+i-+-+∞ui+-uoR1R2①②0+-+∞ui+-uoiin+-若R2=0R1斷開R1R2+-u1RL+-uo+-u2uouin=1+R1R2+-+A當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓uo也會(huì)跟著發(fā)生變化。插入緩沖放大后，RL的變化不會(huì)影響u2(=

uo)。/sundae_meng29一月202613三、反相加法器∵i-=0∴

i1+

i2+

i3=i若R1

=R2=R3=Rf則uo=-(u1+

u2+

u3)+-u1+-uoR1Rfi1i①u-+-R2i2i3R3+-u2+-u3+-+∞虛地R1u1+R2u2+R3u3=-Rfuouo=-RfR1u1+RfR2u2+RfR3u3若用疊加原理，則可以直接引用反相比例運(yùn)算的結(jié)論。若用結(jié)點(diǎn)電壓法:自導(dǎo)un1=R1u1+R2u2+R3u3+Rf/uo虛地=0/sundae_meng29一月202614+-+∞R6①R4R1+-+∞

②R2R5R3uouiuo1uiR1+uoR4+uo1R6=0uiR2+uoR3+uo1R5=0R5=R6兩式相減uiR1-uiR2+uoR4-uoR3=0(G1-G2)ui=(G3-

G4)uououi=(G3-

G4)(G1-G2)例5–3/sundae_meng29一月202615題5-7求圖示電路的uo與us1、us2之間的關(guān)系。uS1uo+-+∞R3+-+-uS2R2R4R1u-