1、2020/9/11,1,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。,2020/9/11,2,5-1 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。,2020/9/11,3,二、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

2、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,2020/9/11,4,國(guó)產(chǎn)F007內(nèi)部原理圖(對(duì)應(yīng)國(guó)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=105.5,u+,u-,uo,+15V,-15V,2020/9/11,5,三、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+,1.輸入情況,(1)

3、 若在兩個(gè)輸入端同時(shí)加輸入電壓 u+ 和u-,有：uo= A (u+-u-) = A ud,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。,反相輸入：,因此也稱差動(dòng)輸入方式。,2020/9/11,6,2. 外特性 (電壓傳輸特性),(1) 當(dāng)| ud | e 時(shí),(2) 當(dāng)| ud | e 時(shí),uoUsat，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= A ud,ud的變化范圍非常小。,2020/9/11,7,3. 運(yùn)放的電路模型,工作在線性放大狀態(tài)時(shí)的模型

4、,Ri 是輸入電阻，一般為1031012W。,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。,2020/9/11,8,0,5-2 比例電路分析,用結(jié)點(diǎn)法分析 uo與ui的關(guān)系,+,+,u-,-,uo,=,-,u-,+,+,=,un1 = u-，,un2 = uo，,uo,消去中間變量 u- 并整理,2020/9/11,9,1,1,+,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：,(1) 選不同的

5、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 。,0,2020/9/11,10,5-3 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-),= ud,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)。,2020/9/11,11,由規(guī)則2,由規(guī)則1：i1= i2,二、同相比例電路,虛地,ui,R1,=,uo,R2,-,由規(guī)則1：R1、R2為串聯(lián)，,由分壓公式：,uR1=,R1+R2,R1,

6、uo,由規(guī)則2：uR1=ui，,uo=,R1,R1+R2,ui,2020/9/11,12,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。,若R2=0,R1斷開,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 )。,2020/9/11,13,三、反相加法器, i -= 0 i1+ i2 + i3 = i,若 R1 =R2 =R3 =Rf 則 uo =-(u1+ u2 + u3),虛地,+,+,= -,uo = -,+,+,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=,+,+,+,虛地,= 0,2020/9/11,14,= 0,= 0,R5= R6,-,+,-,= 0,(G1- G2)ui = (G3 - G4)uo,例53,2020/9/11,15,題5-7 求圖示電路的uo與us1、us2 之間的關(guān)系。,解：,R1,uS1-u-,=,R2,u