電路 (第四版) 課件 第5章 含運(yùn)算放大器電路分析

第5章含運(yùn)算放大器電路分析5.1運(yùn)算放大器的電路模型5.2含理想運(yùn)放的電阻電路分析

5.1運(yùn)算放大器的電路模型

運(yùn)放是一個多端的實(shí)際電路器件,它的符號如圖5-1所示,其中圖5-1(a)左端實(shí)線部分為圖形符號,圖5-1(b)為功能圖或電路圖。在圖5-1(a)中,“三角形”表示“放大”,a和b分別是反相和同相輸入端,o為輸出端,+E、-E分別為正負(fù)工作電源的輸入端,G為公共端或“地”;圖5-1(b)中,u-和u+分別表示反相和同相輸入電壓,uo為輸出電壓。

圖5-1運(yùn)放的圖形符號

圖5-2運(yùn)放的電路模型

理想運(yùn)放的符號如圖5-3所示,圖中的“∞”表示理想化。

可見,在理想條件下反相輸入端和同相輸入端的電位是相等的,電位相等即相當(dāng)于短接(但又沒短路),所以稱為“虛短”。

另外,又因?yàn)镽i=∞,所以反相輸入端的電流和同相輸入端的電流均為零,即

電流為零,即相當(dāng)于斷開(但又沒斷路),所以稱為“虛斷”。虛短和虛斷是分析含理想運(yùn)放電路的兩個重要的條件,它們可以使含理想運(yùn)放電路的分析大為簡單。

運(yùn)放的輸出電壓uo與差模輸入電壓ud=u+-u-之間的關(guān)系稱為傳輸特性(或外特性),如圖5-4所示,其中圖5-4(a)為實(shí)際傳輸特性,圖5-4(b)為理想傳輸特性。圖5-4運(yùn)放的傳輸特性

5.2含理想運(yùn)放的電阻電路分析

5.2.1比例運(yùn)算電路電路如圖5-5所示,該電路可以實(shí)現(xiàn)反相比例運(yùn)算。圖5-5-反相比例運(yùn)算電路

下面來研究圖5-6所示的電路,該電路可以實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算。圖5-6同相比例運(yùn)算電路

可見,輸出電壓等于輸入電壓,此時同相比例放大電路稱為電壓跟隨器(uo跟隨ui變化)?？梢酝瑫r令R2=0和R1=∞,則圖5-6電路就變?yōu)閳D5-7所示電路,稱為電壓跟隨器。圖5-7電壓跟隨器

圖5-8電壓跟隨器的隔離作用

5.2.2加法運(yùn)算與減法運(yùn)算電路

除比例運(yùn)算外,由運(yùn)放還可以構(gòu)成加法與減法運(yùn)算電路。如圖5-9所示電路,可以實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算。圖5-9加法運(yùn)算電路

可見,輸出電壓與兩個輸入電壓比例的差值成正比,由此可實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算,所以圖5-10稱為減法運(yùn)算電路。

圖5-10減法運(yùn)算電路

例5-1列出圖5-11所示電路的節(jié)點(diǎn)電壓方程,并寫出輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系。圖5-11例5-1圖

本章介紹了運(yùn)放的電路模型、傳輸特性以及含理想運(yùn)放的電阻電路分析方法。運(yùn)放是一種具有很高開環(huán)電壓放大倍數(shù)、高輸入電阻和低輸出電阻的集成電路器件;由理想運(yùn)放

得出u+=u-(稱為虛短)、i-=i+=0(稱為虛斷),它們是分析含理想運(yùn)放電