續(xù)dl-3運算放大器.

1、2-4 2-4 含運算放大器的電含運算放大器的電阻電路阻電路l重點重點 （1 1）理想運算放大器的外部特性；）理想運算放大器的外部特性； （2 2）含理想運算放大器的電阻電路分析；）含理想運算放大器的電阻電路分析； （3 3）熟悉一些典型的電路；）熟悉一些典型的電路；l 運算放大器運算放大器(operational amplifier)是一種有著十分廣泛用途的電子器件。最早開始應(yīng)是一種有著十分廣泛用途的電子器件。最早開始應(yīng)用于用于19401940年，年，19601960年后，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，運年后，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，運算放大器逐步集成化，大大降低了成本，獲得了越來越算放大器逐步集

2、成化，大大降低了成本，獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。2.4.1 運算放大器的電路模型運算放大器的電路模型1. 1. 簡介簡介l 應(yīng)用應(yīng)用主要用于模擬計算機，可模擬加、減、積分等主要用于模擬計算機，可模擬加、減、積分等運算，對電路進行模擬分析。在信號處理、測運算，對電路進行模擬分析。在信號處理、測量及波形產(chǎn)生方面也獲得廣泛應(yīng)用。量及波形產(chǎn)生方面也獲得廣泛應(yīng)用。l 電路電路輸輸入入級級偏置偏置電路電路中間級中間級用以電用以電壓放大壓放大輸輸出出級級輸入端輸入端輸出端輸出端l 符號符號7654321+15V15V8個管腳：個管腳：2：反相輸入端：反相輸入端3：同相輸入端：同相輸入端4、7：電源

3、端：電源端6：輸出端：輸出端1、5：外接調(diào)零電位器：外接調(diào)零電位器8：空腳：空腳單單向向放放大大+_+u+u-+_uoao+_ud_+A+bl 電路電路符號符號a： 反向輸入端，輸入電壓反向輸入端，輸入電壓 ub：同向輸入端，輸入電壓同向輸入端，輸入電壓 u+o： 輸出端輸出端, , 輸出電壓輸出電壓 uo在電路符號圖中一般不畫出直流電在電路符號圖中一般不畫出直流電源端，而只有源端，而只有a,b,o三端和接地端。三端和接地端。其中參考方向如圖所示，每一點均為對地的電壓其中參考方向如圖所示，每一點均為對地的電壓 ，在接，在接地端未畫出時尤須注意。地端未畫出時尤須注意。A：開環(huán)電壓放大倍數(shù)，可達(dá)開

4、環(huán)電壓放大倍數(shù)，可達(dá)十幾萬倍十幾萬倍: : 公共端公共端( (接地端接地端) )在在 a,b 間加一電壓間加一電壓 ud =u+- -u- -，可得輸出可得輸出uo和輸入和輸入ud之間的轉(zhuǎn)移之間的轉(zhuǎn)移特性曲線如下：特性曲線如下：分三個區(qū)域：分三個區(qū)域： 線性工作區(qū)：線性工作區(qū)：|ud| 則則 uo= Usatud- - 則則 uo= - -Usat2. 2. 運算放大器的靜特性運算放大器的靜特性 是一個數(shù)值很小的電壓，例如是一個數(shù)值很小的電壓，例如Usat=13V,=13V,A =10=105 5，則，則 =0.13mV=0.13mV。Usat- -Usat - - Uo/VUd/mVO實際特

5、性實際特性近似特性近似特性au+u-uoo+_ud_+A+b3. 3. 電路模型電路模型輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻當(dāng)當(dāng): u+= 0, 則則uo=Au當(dāng)當(dāng): u= 0, 則則uo=Au 在線性放大區(qū)，將運放電路在線性放大區(qū)，將運放電路作如下的理想化處理：作如下的理想化處理： A uo為有限值，則為有限值，則ud=0 , ,即即u+=u-，兩個，兩個輸入端之間相當(dāng)于短路輸入端之間相當(dāng)于短路( (虛短路虛短路) )； Ri 4. 4. 理想運算放大器理想運算放大器i+=0 , i=0。 即從輸入端看進去，即從輸入端看進去，元件相當(dāng)于開路元件相當(dāng)于開路( (虛斷路虛斷路) )。+_A(u+-

6、-u- -)RoRiu+u- -uo Ro 02.2 2.2 含運算放大器的電路分析含運算放大器的電路分析1. 1. 反相比例器反相比例器運放開環(huán)工作極不穩(wěn)定，一般外部接若干元件運放開環(huán)工作極不穩(wěn)定，一般外部接若干元件( (R、C等等) )，使其工作在閉環(huán)狀態(tài)。，使其工作在閉環(huán)狀態(tài)。R1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_usRL運放等效電路運放等效電路21+_uo_+A+_usR1RfRL12根據(jù)理想運放的特性分析：根據(jù)理想運放的特性分析：(1) 根據(jù)根據(jù)“虛短虛短”：（2）根據(jù)）根據(jù)“虛斷虛斷”：i1fo uRRu (1) (1) 當(dāng)當(dāng) R1 和和 Rf 確定后，為使確定后，為使 u

7、o 不超過飽和電壓不超過飽和電壓( (即保證即保證工作在線性區(qū)工作在線性區(qū)) )，對，對u ui i有一定限制。有一定限制。(2) (2) 運放工作在開環(huán)狀態(tài)極不穩(wěn)定，振蕩在飽和區(qū)運放工作在開環(huán)狀態(tài)極不穩(wěn)定，振蕩在飽和區(qū); ;工作在閉環(huán)工作在閉環(huán)狀態(tài)，輸出電壓由外電路決定。狀態(tài)，輸出電壓由外電路決定。 ( Rf 接在輸出端和反相輸接在輸出端和反相輸入端入端,稱為負(fù)反饋稱為負(fù)反饋)。 注意注意u+ = u- - =0，i1= ui/R1 i2= - -uo /Rfi- -= 0，i2= i1+_uo_+ +_usR1RfRLi1i2u+u- -2. 加法器加法器比例加法器比例加法器：y =a1x

8、1+a2x2+a3x3 ，符號如下圖：符號如下圖：ui1/R1+ ui2 /R2+ ui3 /R3 =- -uo /Rfuo= - -(Rf /R1 ui1 +Rf /R2 ui2+Rf /R3 ui3)u- -= u+=0i- -=0+_uo_+ +R2Rfi- -u+u- -R1R3ui1ui2ui3x1a1a2a3- -1- -yyx2x33. 3. 正相比例器正相比例器u+= u- -= uii+= i- -= 0uo =(R1 + R2)/R2 ui =(1+ R1/R2) ui_+ +RiuiR1R2u+u- -i- -+_uo+_i+ +(uo- -u- -)/R1= u- -/

9、R2根據(jù)根據(jù)“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”結(jié)論結(jié)論（1）uo與與ui同相同相（2）當(dāng)）當(dāng)R2= ，R1=0時時,uo=ui， 為電壓跟隨器為電壓跟隨器（3）輸入、輸出關(guān)系與運放）輸入、輸出關(guān)系與運放 本身參數(shù)無關(guān)。本身參數(shù)無關(guān)。4. 4. 電壓跟隨器電壓跟隨器特點：特點： 輸入阻抗無窮大輸入阻抗無窮大( (虛斷虛斷) )； 輸出阻抗為零；輸出阻抗為零；應(yīng)用：在電路中起隔離前后兩級電路的作用。應(yīng)用：在電路中起隔離前后兩級電路的作用。 uo= ui。電電路路A電電路路B_+ +_+_uiuo例例12122uRRRu 12122uRRRu 可見，加入跟隨器后，隔離了前后兩級電路的相互影響。可見，加入跟

10、隨器后，隔離了前后兩級電路的相互影響。R2RLR1+_u2+_u1_+ +_u1R1R2RL+_u2A電電路路5. 5. 減法運算減法運算+_uo_+ +R2Rfi- -u+u- -R1R3ui1ui2i1ifu- -=u+i- -=i+=0i1= if323RRRuuu i2fRuuRuuio1i11 解得：解得：11132301RRuRRRRRuuffii2)( 110321RRuuuRRRRf)( ,ii2f 當(dāng)當(dāng)6. 6. 積分運算積分運算u- -=0i- -=0iR= iC積分環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié) dtxy C+_uo_+ +_uiRiCi- -u- -iRtuRCud1io x- -yy-

11、 -1 tuCRuddoi 7. 7. 微分運算微分運算C+_uo_+ +_uiRiCi- -u- -iRu- -=0i- -=0iR= iCtuRCuiddo tuCRuddio 8. 8. 有源濾波器有源濾波器濾波器是一種選頻電路，選出有用的信號，抑止無用濾波器是一種選頻電路，選出有用的信號，抑止無用信號，使一定頻率范圍內(nèi)的信號能順利通過，衰減很小，信號，使一定頻率范圍內(nèi)的信號能順利通過，衰減很小，而在此頻率范圍以外的信號不易通過，衰減很大，因為運而在此頻率范圍以外的信號不易通過，衰減很大，因為運算放大器是有源元件，所構(gòu)成的濾波器稱為有源濾波器。算放大器是有源元件，所構(gòu)成的濾波器稱為有源濾

12、波器。+_uo_+ +R2Rfi- -u+u- -R1Cuii1if有源低通濾有源低通濾波器電路波器電路u= u uCi- -=i+=0i1= ifi2uudtduCRCC dtduCRuuiCC2i2 解得：解得： 1)90cos(20 RCtuuC設(shè)：設(shè)：tu cosi foRuuRu 1 uRRufo)1(1+_uo_+ +R2Rfi- -u+u- -R1Cuii1ifi20 當(dāng)當(dāng) 1)90cos()1(201 RCtRRufo021 CR當(dāng)當(dāng))1(1RRufom 2)1(2110omfomuRRu omu o 2omu幅頻特性幅頻特性截至頻率截至頻率例例+_uo_+ +_4V4R2Ri1i2u+u- -求求uo解解VuRuR22440 o例例+_uo_+ +_6VRRiu+u- -RR+_uo_+ +_3V3/2RRVu20 +uo_+ +6VR_+ +_+ +3V+RRRu4u3u2u1例例求求uoVuVu3621 解解Vuuu512243./ RuuRu