理想運(yùn)放電路.

1、運(yùn)算放大器運(yùn)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)用于是一種有著十分廣泛用途的電子器件。最早開始應(yīng)用于1940年，主要用于模擬計(jì)算機(jī)，可模擬加、減、積分等運(yùn)算，年，主要用于模擬計(jì)算機(jī)，可模擬加、減、積分等運(yùn)算，對(duì)電路進(jìn)行模擬分析。對(duì)電路進(jìn)行模擬分析。1960年后，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，年后，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)算放大器逐步集成化，大大降低了成本，獲得了越來(lái)越廣泛運(yùn)算放大器逐步集成化，大大降低了成本，獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。1.概念：概念：運(yùn)算放大器是一種增益很高的放大器，它能同時(shí)放大直流運(yùn)算放大器是一種增益很高的放大

2、器，它能同時(shí)放大直流和一定頻率的交流電壓，能完成加減、積分、微分等數(shù)學(xué)運(yùn)算。和一定頻率的交流電壓，能完成加減、積分、微分等數(shù)學(xué)運(yùn)算。集成運(yùn)放是一種多端晶體管元件集成運(yùn)放是一種多端晶體管元件. AD875xAD875x系列是美國(guó)系列是美國(guó)ADAD公司生產(chǎn)的高精度軌對(duì)軌運(yùn)算放公司生產(chǎn)的高精度軌對(duì)軌運(yùn)算放大器，具有零漂移、單電源供電、軌對(duì)軌輸入大器，具有零漂移、單電源供電、軌對(duì)軌輸入/ /輸出等輸出等特點(diǎn)，可廣泛用于溫度、壓力、應(yīng)變、電流等精密測(cè)特點(diǎn)，可廣泛用于溫度、壓力、應(yīng)變、電流等精密測(cè)量的場(chǎng)合。量的場(chǎng)合。-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5

3、T11T10RL第第4 4級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器第第2級(jí)級(jí)第第1級(jí)：級(jí)：差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器第第3級(jí)：級(jí)：?jiǎn)喂芊糯笃鲉喂芊糯笃?集成運(yùn)放內(nèi)部結(jié)構(gòu)（舉例）集成運(yùn)放內(nèi)部結(jié)構(gòu)（舉例）極極性性判判斷斷 Chapter 5 含有運(yùn)算放大器的電阻電路主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容1.1.運(yùn)算放大器的電路模型；運(yùn)算放大器的電路模型；2.2.運(yùn)算放大器在理想化條件下的外部特性；運(yùn)算放大器在理想化條件下的外部特性；3.3.含有運(yùn)算放大器的電阻電路。含有運(yùn)算放大器的電阻電路。5-1 運(yùn)算放大器的電路模型1.1.運(yùn)算放大器的電路符號(hào)運(yùn)算放大器的電路符號(hào) 圖圖a: : 兩個(gè)輸入端兩個(gè)

4、輸入端 a,b, , 一個(gè)輸出端一個(gè)輸出端o, ,電源端子電源端子 E+ + 和和 E- - ； 圖圖b: : 圖圖a中略去偏置電源；中略去偏置電源； 圖圖c: : 圖圖b中省掉接地的連接線中省掉接地的連接線( (為了簡(jiǎn)化起見為了簡(jiǎn)化起見) )。a 端端: : 反相輸入端反相輸入端(“-”), (“-”), u- - 加于加于“a”時(shí)時(shí), , u0 0 與與 u- - 相位相相位相反；反；A A: : 電壓放大倍數(shù)；電壓放大倍數(shù)； ud : :差動(dòng)輸入電壓差動(dòng)輸入電壓b 端端: : 同相輸入端同相輸入端(“+”), (“+”), u+ + 加于加于“b”時(shí)時(shí), , u0 0 與與 u+ + 相

5、位相相位相同；同；在在 a 端和端和 b 端分別同時(shí)有輸入電壓端分別同時(shí)有輸入電壓 u- - 和和 u+ + 時(shí)時(shí), ,有有u0 = A ( u+ - u- ) = A ud+_ududu+u-uo_+A+ab2.2.輸入輸出關(guān)系輸入輸出關(guān)系以后以后, ,我們始終假設(shè)運(yùn)放工作在線性區(qū)我們始終假設(shè)運(yùn)放工作在線性區(qū) ud , ,u0 = = Usat (飽和電壓飽和電壓); ; ud -| , ,| |u0| |= = Usat , , 進(jìn)入飽和區(qū)；進(jìn)入飽和區(qū)； - - ud ( (Epsilon), , u0 與與 ud 為線性關(guān)系為線性關(guān)系, , 斜率取決于斜率取決于A 值值, ,很陡很陡,

6、,線性區(qū)；線性區(qū)；3.3.運(yùn)放的電路模型運(yùn)放的電路模型Rin: 輸入電阻輸入電阻 1M R0: 輸出電阻輸出電阻 100 VCVS: A( u+ - u- ), A1055-2 含運(yùn)放電路的分析對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn), ,列出結(jié)點(diǎn)方程為列出結(jié)點(diǎn)方程為AuRuRRuRRuuRuRRRnninnnin0220121221211)11(11)111(比例電路比例電路故有因 , , 021uuuunn0)11()1(11110200210221uRRuRARRuuRuRRRinin）（)1(1)111)(11(1).1(20221201200RRARRRRRRuRRRAuininininuRRARRRRRRRR

7、202122012)1)(1 (11因因 A 很大很大, , R0 很小很小, , Rin較大較大, ,適當(dāng)選擇適當(dāng)選擇R1 和和R2 , ,則則inuRRu120如果把上圖中運(yùn)放視作理想運(yùn)放，由于如果把上圖中運(yùn)放視作理想運(yùn)放，由于1000022.11 12120RRRRuuin , 0 , 0RR,Ain120 RRuuin則有 例例5-1:5-1:設(shè)比例分析電路中設(shè)比例分析電路中, ,A = 50000, , Rin = 1 M , R0 = 100 , 而而 R1 = 10 k ，R2 = 100 k , 則則3.運(yùn)放的電路模型理想化情況理想化情況: :運(yùn)放的工作范圍局限在線性段，即假設(shè)

8、運(yùn)放的工作范圍局限在線性段，即假設(shè) A A 作為無(wú)限大作為無(wú)限大, , ud = u+ - u- = 0) 0 ( 0AuudRin: 輸入電阻輸入電阻 1M R0: 輸出電阻輸出電阻 100 VCVS: A( u+ - u- ), A105 Rin 為無(wú)限大為無(wú)限大, ,流入每一輸入端的電流均為零；流入每一輸入端的電流均為零； Ro 設(shè)為零設(shè)為零; ;- Usat u0 Usat A = , , ud = u+ - u - = 0 u+ = u - 理想運(yùn)放理想運(yùn)放: : 在在- Usat u0 0反向飽和區(qū)反向飽和區(qū) ud0一反相比例運(yùn)算反相比例運(yùn)算由理想運(yùn)放構(gòu)成的反相比例器由理想運(yùn)放構(gòu)成

9、的反相比例器：+_uo_+ +_uiR1RfRLi1i2i- -u- -u+“虛短虛短”： u+ = u- - =0，“虛斷虛斷”： i- -= 0，i2= i1i1fouRRu (1) 倒向端和非倒向端的輸入電流均為零。（虛斷路）倒向端和非倒向端的輸入電流均為零。（虛斷路）(2)對(duì)于公共端對(duì)于公共端倒向輸入端的電壓與非倒向輸入端的電壓相等。倒向輸入端的電壓與非倒向輸入端的電壓相等。（虛短路）（虛短路）1.規(guī)則：規(guī)則：f021i1RuiRui二同相比例運(yùn)算 例例5-2:5-2:右下圖所示電路為同相比例運(yùn)算放大器，試求輸出電右下圖所示電路為同相比例運(yùn)算放大器，試求輸出電壓壓 u0 與輸入電壓與輸

10、入電壓 uin 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 解：利用上述的兩條規(guī)則解：利用上述的兩條規(guī)則, , 則則規(guī)則一規(guī)則一( (虛斷虛斷) )：02112uRRRu規(guī)則二（虛短）：規(guī)則二（虛短）： 2uuuuinin0uRRu)1 (120211uRRRuin故故 b若若 R1 = （開路），開路），R2 = 0 （短路），（短路）， _+ +_uo+_ui_+ +RiuiR2R1u+u- -i- -+_uo+_i+ +ii0i,uuiio且則稱為電壓跟隨器。稱為電壓跟隨器。經(jīng)過(guò)虛短與虛斷如同將經(jīng)過(guò)虛短與虛斷如同將u ui i與與u uo o連接上，但是中間又是斷開的連接上，但是中間又是斷開的 a 同相放

11、大；同相放大；, 11120RRuuAinu五五. 電壓跟隨器電壓跟隨器特點(diǎn)：特點(diǎn)： 輸入阻抗無(wú)窮大輸入阻抗無(wú)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(jí)電路的作用。應(yīng)用：在電路中起隔離前后兩級(jí)電路的作用。 uo= ui。_+ +_uo+_ui作用：作用：輸出電壓重復(fù)輸入電壓（電壓跟隨）輸出電壓重復(fù)輸入電壓（電壓跟隨）Ri無(wú)限大，起隔離作用無(wú)限大，起隔離作用iouu 0ii例例12122uRRRu 12122uRRRu 可見，加入跟隨器后，隔離了前后兩級(jí)電路的相互影響?？梢姡尤敫S器后，隔離了前后兩級(jí)電路的相互影響。R2RLR1+_u2+_u1_+ +_uiR

12、1R2RL+_u2三三加法運(yùn)算電路加法運(yùn)算電路例例5-3：下圖所示為加法運(yùn)算電路，試說(shuō)明其工作原理。：下圖所示為加法運(yùn)算電路，試說(shuō)明其工作原理。解：規(guī)則解：規(guī)則1：3322110321 RuuRuuRuuRuuiiiif規(guī)則規(guī)則2：3322110 0RuRuRuRuuf) 111 ( 3322110uRuRuRRuffRRRR321若 , 則) (3210uuuu反相加法03122211132121 )11( 1 )11(uuRuuRRRuuRuRRnnnn)( 12120122011uuRRuRuRuRu又因又因 un1 = un2 , 故有故有解：結(jié)點(diǎn)方程為解：結(jié)點(diǎn)方程為四減四減法運(yùn)算電路法運(yùn)算電路5. 積分器積分器u- -=0i- -=0iR= iC積分環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié) dtxy C+_uo_+ +_uiRiCi- -u- -iRtuRCud1io x- -yy- -1 tuCRuddoi 總結(jié)：總結(jié)： 1、應(yīng)用規(guī)則；、應(yīng)用規(guī)則； 2、應(yīng)用結(jié)點(diǎn)電壓法列方程。、應(yīng)用結(jié)點(diǎn)電壓法