电路中含运放的电阻电路分析

1、53 含运放的电阻电路分析含运放的电阻电路分析一、电压跟随器一、电压跟随器 图图513(a)所示电压跟随器是一种最简单的运放电路。所示电压跟随器是一种最简单的运放电路。 下面采用理想运放线性模型分析几种常用的运放电路。下面采用理想运放线性模型分析几种常用的运放电路。图图513 工作于线性区的理想运放，其差模输入电压工作于线性区的理想运放，其差模输入电压ud=0，根，根据据KVL可求得输出电压可求得输出电压uo与输入电压源电压与输入电压源电压uin的关系的关系 )115( ino uu 它等效于增益为它等效于增益为 l的的VCVS图图(b)。该电路的输出电压。该电路的输出电压uo将跟随输入电压将

2、跟随输入电压uin的变化，故称为电压跟随器。的变化，故称为电压跟随器。 图图513 由于该电路的输入电阻由于该电路的输入电阻Ri为无限大为无限大(uin=0)和输出电阻和输出电阻Ro为零，将它插入两个双口网络之间为零，将它插入两个双口网络之间(图图514)时，既不会时，既不会影响网络的转移特性，又能对网络起隔离作用，故又称为影响网络的转移特性，又能对网络起隔离作用，故又称为缓冲器。缓冲器。 图图514二、反相放大器二、反相放大器 利用理想运放输入端口的虚短路特性利用理想运放输入端口的虚短路特性(i-=i+=0)，写出电，写出电路中结点路中结点的的KCL方程方程 fo21in1RuiRui 解得

3、解得 )125( in1fo uRRu图图515 当当RfR1时，输出电压的幅度比输入电压幅度大，该电时，输出电压的幅度比输入电压幅度大，该电路是一个电压放大器。式（路是一个电压放大器。式（512）中的负号表示输出电压）中的负号表示输出电压与输入电压极性相反，故称为反相放大器。与输入电压极性相反，故称为反相放大器。 例如例如, R1=1k ,Rf=10k , uin(t)=8cos t mV时，输出电时，输出电压为压为 mVcos8010inin1fotuuRRu )125( in1fo uRRu三、同相放大器三、同相放大器 利用理想运放的虚短路特性，写出图示电路中结点利用理想运放的虚短路特性

4、，写出图示电路中结点的的KCL方程方程 1ino21in1RuuiRui 解得解得 )135( 1in1fo uRRu图图516 由于输出电压的幅度比输入电压的幅度大，而且极性由于输出电压的幅度比输入电压的幅度大，而且极性相同，故称为同相放大器。相同，故称为同相放大器。 例如例如R1=1k ,Rf=10k , uin(t)=8cos t mV时，输出电压时，输出电压为为 mV cos88111inn1fotuuRRui )135( 1in1fo uRRu在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像。四、加法运算电路四、加法运算电路 利用理想运放的虚短路特性，写出图示电路中结点利用理想运放的虚短路特

5、性，写出图示电路中结点的的KCL方程方程 3o2S211SRuRuRu 图图517 当当R1=R2=R时，上式变为时，上式变为 )(2S1S3ouuRRu 该电路输出电压幅度正比于两个输入电压之和，实现该电路输出电压幅度正比于两个输入电压之和，实现了加法运算。当了加法运算。当R3 R1=R2时，还能起反相放大作用，是一时，还能起反相放大作用，是一种加法放大电路。种加法放大电路。 解得解得 )145( S223S113o uRRuRRu在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像。五、负阻变换器五、负阻变换器 用外加电源法求出用外加电源法求出 a、b两端的两端的VCR关系关系, 从而求得输从而求得输

6、入电阻入电阻Rab。利用理想运放的虚短路特性，再用观察法列出。利用理想运放的虚短路特性，再用观察法列出 )155( o2122 uRRRuu图图518 得到得到 uRRuuRRRu21221o 代入代入KVL方程方程 uRRuiRuiRu21fof 解得解得 )165( 1f2ab RRRiuR 当当R1=R2时时 fabRR tURRRusa212 例如例如R1=R2=1k , Rf=10k , Usat=10V，且运放输入端，且运放输入端ab两点间电压两点间电压u0.5V时，时，Rab=-10k 。 上式表明该电路可将正电阻上式表明该电路可将正电阻Rf变换为一个负电阻。为了变换为一个负电阻

7、。为了实现负电阻，要求运放必须工作于线性区，即实现负电阻，要求运放必须工作于线性区，即 ， 由式由式(515)可求得负电阻上的电压应满足可求得负电阻上的电压应满足 tUusao 例例55 图图519(a)电路中的运放工作于线性区，试用叠加定电路中的运放工作于线性区，试用叠加定 理计算输出电压理计算输出电压uo。 S112ouRRu S212S2212121212o1uRRuRRRRRRuRRu )175( )(1S2S12ooo uuRRuuu 解：工作于线性区的运放模型是线解：工作于线性区的运放模型是线性电阻元件，可以应用叠加定理。性电阻元件，可以应用叠加定理。 图图(b)是一个反相放大器，

8、求得是一个反相放大器，求得 图图(c)是一个同相放大器电路，求得是一个同相放大器电路，求得 该电路的输出正比于两个电压之该电路的输出正比于两个电压之差，是一个减法放大电路。差，是一个减法放大电路。 XT5-14 circuit data 元件 支路 开始 终止 控制 元 件 元 件 类型 编号 结点 结点 支路 符 号 符 号 V 1 1 0 Us1 OA 2 1 2 3 3 0 R 4 2 0 Rf R 5 2 3 R1 R 6 3 4 R1 R 7 4 6 Rf V 8 5 0 Us2 OA 9 4 5 10 6 0 独立结点数目 = 6 支路数目 = 10 - 结 点 电 压 , 支 路

9、 电 压 和 支 路 电 流 - RfUs2+R1Us2-R1Us1-RfUs1 V6 = - R1 - 独立电源 V 1 = Us1 单独作用 - -R1-Rf V6 /Us= - R1 - 独立电源 V 8 = Us2 单独作用 - Rf+R1 V6 /Us= - R1 * 符 号 网 络 分 析 程 序 ( SNAP 2.11 ) 成电 七系-胡翔骏 *习题5-14)(1(1S2S1fooouuRRuuu 514 电路中的运放工作于线性区，试用叠加定理求输出电压的表达式。 在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像。 名名 称称时间时间 名名 称称时间时间 1 1铁心变压器的电压波形铁心变压器的电压波形5:012 2铁心变压器的电压电流关系铁心变压器的电压电流关系2:403 3铁心变压器变比的测量铁心变压器变比的测量2:354 4铁心变压器的电阻变换铁心变压器的电阻变换1:355 5铁心变压器的阻抗匹配铁心变压器的阻抗匹配2:146 6铁心变压器的频率特性铁心变压器的频率特性4:057 7ACACDCDC变换器变换器2:488 8运算放大器实验运算放大器实验1:569 9运放加法电路运放加法电路2:531010运放减法