電路-第05章課件

運放有兩個輸入端a、b和一個輸出端O。為了維持運放內部晶體管正常工作，必加直流偏壓。V+

端接正電壓，V－電壓，且電壓的正、負都是對地而言。－＋＋abo地V+V－第五章含有運算放大器的電阻電路§5—1運算放大器和它的靜態(tài)特性一、運算放大器的電路及表示符號1、運算放大器的電路A2、運算放大器的表示符號為了簡單化，將直流電壓源不畫出，便可得出運算放大器的表示符號。3、功用：符號中：a、b均為輸入端，o為輸出端。－＋＋abou+u－u0A－＋＋abou+u－u0+－＋＋－將接地的連線省掉Aa:(用“–”表示）稱為倒相輸入端（或反向輸入端）。當加u-在a端與地端之間。則輸出電壓u0由地端指向O端。即u0與u-

兩者的方向恰好相反。－＋＋abou+u－u0Ab:(用“+”表示）稱為非倒向輸入端（或同相輸入端）。當加u

＋在b端與地端之間。則輸出電壓u0自Ｏ端指向地端。即u0與u

＋相對公共端恰好相同。注意：符號中＋、－只表示倒向端與非倒向端，而術語電壓的參考方向另外用參考方向表示。如果a、b同時加有輸入電壓u

－、u

＋，則:二、運算放大器的外特性運放的輸出電壓u0與差動輸入電壓ud之間的關系曲線稱為運放的外特性。一般放大倍數(shù)A值很大(105~108倍)，輸入電壓ud的變化范圍很?。璘ds≤ud≤Uds（Uds=

0.13mV）輸出電壓u0可以很大，但u0不會無限的增大，u0達到一定數(shù)值后就趨于飽和。此飽和電壓用±Usat表示，±Usat的值與直流偏置電壓有關，一般的偏置電壓為±15V，則Usat≈±13V略低于直流偏置電壓。從而可得一條很陡得直線，即ud_—u0特性曲線。此直線的斜率是A，也叫做運放的外特性,也叫靜態(tài)特性。0－UdsUds運放的外特性負向飽和區(qū)正向飽和區(qū)線性工作區(qū)外特性一般與輸出電流大小無關，而輸入端的電流通常很小，對有的情況，它的還不到1nA（納安)1A=103mA=106μA=109nA三、運算放大器的電路模型Rin：輸入電阻，較大，1MΩ。

R０：輸出電阻，較小，100Ω。

A(u＋－u－)：電壓控制電壓源。+－A(u+－u－)+－u0R０u－u＋a－b+Rin運算放大器的電路模型

－＋＋abou+u－u0Ao如果我們把運放的工作范圍局限在線性段。即-Usat<u0<+Usat，放大倍數(shù)A可超過105。Usat一般在幾伏到十幾伏，這樣輸入電壓必須很小，運放這種工作狀態(tài)稱為“開環(huán)運行”，此時A稱為開環(huán)放大倍數(shù)。在實際應用中，往往將輸出的一部分接回(反饋)的輸入中去，而不是在開環(huán)狀態(tài)下工作。

四、理想運算放大器

1、由實際運算放大器抽象為理想運算放大器的條件在-Usat<u0<+Usat的范圍內,（1）、一般Rin較大,如果認為Rin→∞,a、b兩端“虛斷”。一般R０較小,如果認為R０=0（2）、放大倍數(shù)A很大，認為無限大，則A→∞。因為u0為有限值u0=Aud，所以ud=u＋－u－=

0，a、b兩端“虛短”。

滿足以上條件的運算放大器為理想運算放大器。

§5—2含運算放大器的電阻電路分析主要分析輸出與輸入電壓的關系。一、用實際運算放大器構成的倒向比例器1、倒向比例器的電路

R2：是將輸出電壓u0反饋到輸入回路的反饋電阻。R1：可改變u－與uin不一樣。R1+R2i2i1－＋＋u0Ａ+－uin+－+－u－

將輸入電壓用一個電壓為uin的電壓源來表示。運放用其模型表示，則可得上圖。

3、倒向比例器的u0與uin的關系：在電路的模型中，對、節(jié)點得其節(jié)點電壓方程：+－－Au－u0u－+R1+－+－R2R0Rinuin－2、倒向比例器的電路模型+－－Au－u0u－+R1+－+－R2R0Rinuin－以上結果：對于倒向比例器的電路，輸出電壓與輸入電壓之比按R2/R1來確定，而不會由于放大器的性能稍有改變使u0/uin的值受影響，選擇不同的R2、R1值?？色@得不同的u0/uin的值，所以有比例器的作用。如果選R2>R1，則u0>uin，R2<R1，則u0<uin。式中的負號表示u0與uin反向，所以，這個電路稱為倒向比例器。二、運放為理想運算放大器時倒向比例器電路分析1、倒向比例器電路當運放為理想運算放大器時，u0與uin的關系：∵對于理想運放：A→∞，Rin→∞，R0→03、u0與uin的關系：+－－Au－u0u－+R1+－+－R2uin－i1i2三、含有理想運算放大器電路的分析根據(jù)前面有關理想運算放大器的性質，可以得出以下兩條規(guī)則：1、倒向端和非倒向端的輸入電流均為零?？煞Q為“虛斷”(Rin→∞)。

2、對公共端地來說，倒向輸入端的電壓與非倒向輸入端的電壓相等，可稱為“虛短”。（∵A→∞，∴ud=u＋－u－=0)合理運用這兩條規(guī)則，并與節(jié)點法結合起來加以運用，將使這類電路的分析大為簡化。下面舉實例來說明：

例5—1已知：圖示非倒向放大器（比例器）求：1、輸出電壓u0與輸入電壓uin之間的關系。2、將R1開路，R2短路，u0與uin的關系。+－++－－R1i1+－R2i2uinu2∞+＋－ud加電壓跟隨器,將起隔離作用u1+－R2R1+－u2u1+－R2R1+－RLu2+－++－－u1∞R2+－RLu2u2+R1解：圖中u1,u2,u3分別是三個輸入電壓。Rf：是反饋電阻。

由“虛斷”：i－=0i=i1+i2+i3

－++u－+－－1R1Rfii1R2i2R3i3∞i－+u1u2u3+＋－＋－＋－例5—2圖示電路為加法器，說明其工作原理。－++u－+－－1R1Rfii1R2i2R3i3∞i－+u1u2u3+＋－＋－＋－故例5—3圖示電路為減法器，說明其工作原理。－++－1R1R2iR1∞i－u1u2+＋－＋－i+i1i2R2i3解：由“虛斷”：i=i1，i2=i3

－++－1R1R2iR1∞i－u1u2+＋－＋－i+i1i2R2i3由“虛短”：i=i1，i2=i3

∵i=i1例5—4圖示電路含2個運放，設R5=R6試求u0/uin。++－R5R3R2－R1+－uinR6R4－+∞+－+∞+i0i1i2i6i4i3i5解