第五章含有運(yùn)算放大器電阻電路

1、5. 1 運(yùn)算放大器的電路模型運(yùn)算放大器的電路模型運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器(operational amplifier)：涉及概念：電壓放大倍數(shù)或電壓增益涉及概念：電壓放大倍數(shù)或電壓增益 晶體管的集成電路，應(yīng)用廣泛晶體管的集成電路，應(yīng)用廣泛 運(yùn)算功能：可模擬加、減、積分等運(yùn)算運(yùn)算功能：可模擬加、減、積分等運(yùn)算 可用來放大直流和頻率不太高的交流信號可用來放大直流和頻率不太高的交流信號1. 電路符號電路符號a： 反向輸入端，輸入電壓反向輸入端，輸入電壓 u-b：同向：同向輸入端，輸入電壓輸入端，輸入電壓 u+o： 輸出端輸出端, 輸出電壓輸出電壓 uo實際運(yùn)放均有偏置電源端實際運(yùn)放均有偏置電源端(11

2、2頁頁)，在電路符號圖中一般不畫出，而在電路符號圖中一般不畫出，而只有只有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，每一其中參考方向如圖所示，每一點(diǎn)均為對地的電壓點(diǎn)均為對地的電壓 ，在接地端未，在接地端未畫出時尤須注意。畫出時尤須注意。)A：開環(huán)電壓放大倍數(shù)，可達(dá)：開環(huán)電壓放大倍數(shù)，可達(dá)十幾萬倍十幾萬倍+_+u+u-+_uoao+_udud_+A+b+_ududu+u-uo_+A+abo: 公共端公共端(接地端接地端)設(shè)在設(shè)在 a,b 間加一電壓間加一電壓 ud =u+- -u- -，則可得輸出則可得輸出uo和輸入和輸入ud之間的轉(zhuǎn)之間的轉(zhuǎn)移特性曲線如下：移特性曲線如下：U

3、sat- -UsatUds- -UdsuoudO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| Uds, 則則 uo= Usatud0反向飽和區(qū)反向飽和區(qū) ud05. 2 比例電路的分析比例電路的分析反相比例器（倒向放大器）反相比例器（倒向放大器）運(yùn)放開環(huán)工作極不穩(wěn)定，一般外部接若干元件運(yùn)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+_uiRL運(yùn)放等效電路運(yùn)放等效電路21+_uo_+A+_uiR1RfRL12R1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_uiRL運(yùn)放等效電路運(yùn)放等效電路21用

4、節(jié)點(diǎn)電壓法分析：用節(jié)點(diǎn)電壓法分析：(電阻用電導(dǎo)表示電阻用電導(dǎo)表示)(G1+Gi+Gf)un1- -Gf un2=G1ui- -Gf un1+ +(Gf+Go+GL)un2 =GoAu1u1=un1整理，得整理，得(G1+Gi+Gf)un1- -Gf un2=G1ui( (- -Gf +GoA)un1- -(Gf+Go+GL)un2 =0解得解得iLffi1fOffOff1n2o)o( )()()(uGGGGGGGAGGGAGGGGuu iLffi1fOffOff1n2o)o( )()()(uGGGGGGGAGGGAGGGGuu 因因A一般很大，上式中分母中一般很大，上式中分母中Gf(AGo-

5、-Gf)一項的值一項的值比比(G1+ Gi + Gf) (G1+ Gi + Gf)要大得多。所以，后一項要大得多。所以，后一項可忽略，得可忽略，得 i1fif1ouRRuGGu 此近似結(jié)果可將運(yùn)放看作理想情況而得到。此近似結(jié)果可將運(yùn)放看作理想情況而得到。表明表明 uo / ui只取決于反饋電阻只取決于反饋電阻Rf與與R1比值，負(fù)號表明比值，負(fù)號表明uo和和ui總是符號相反總是符號相反(反相比例器反相比例器)。由理想運(yùn)放構(gòu)成的反相比例器：由理想運(yùn)放構(gòu)成的反相比例器：+_uo_+ +_uiR1RfRLi1i2i- -u- -u+“虛短虛短”： u+ = u- - =0，i1= ui/R1 i2=

6、- -uo /Rf“虛斷虛斷”： i- -= 0，i2= i1i1fo uRRu 反相比例器的對外等效電路：反相比例器的對外等效電路：相當(dāng)于一個壓控電壓源。相當(dāng)于一個壓控電壓源。當(dāng)當(dāng) Rf =R1 時，組成反相器，如下圖：時，組成反相器，如下圖：y = - -x- -1xy+_u1i1+_uoi2VCVS u1+_ =- -Rf/R15. 3 含有理想運(yùn)算放大器的電路的分析含有理想運(yùn)算放大器的電路的分析1. 正相比例器（同相比例器）正相比例器（同相比例器）u+= u- -= uii+= i- -= 0uo =(R1 + R2)/R2 ui =(1+ R1/R2) ui(uo- -u- -)/R

7、1= u- -/R2_+ +RiuiR1R2u+u- -i- -+_uo+_i+ +電壓跟隨器：同相比例器電壓跟隨器：同相比例器uo =(1+ R1/R2) ui ，當(dāng)，當(dāng) R1=0，R2 開路開路 時，時， uo= ui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，加入跟隨器后，隔離了前后兩級電路的相互影響。R2RLR1+_u2+_u1_+ +_uiR1R2RL+_u22. 加法器加法器比例加法器：比例加法器：y =a1x1+a2x2+a3x3由由KCLui1/R1+ ui2 /R2+ ui3 /R3 =- -uo /Rfu- -= u+=0i- -=0+_uo_+ +R2Rfi- -u+u- -R1R3ui1ui2ui3)RRuRRu RR(u -u3fi32fi21fi1o 當(dāng)當(dāng)