电路原理含有运算放大器的电阻电路

1、第1页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五重点 （1）理想运算放大器的外部特性； （2）含理想运算放大器的电阻电路分析； （3）一些典型的电路；返 回第2页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五 运算放大器是一种有着十分广泛用途的电子器件。最早开始应用于1940年，1960年后，随着集成电路技术的发展，运算放大器逐步集成化，大大降低了成本，获得了越来越广泛的应用。5.1 运算放大器的电路模型1. 简介下 页上 页返 回第3页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五 应用信号的运算电路下 页上 页比例、加、减、对数、指数、积分、微分等运算。产生方波

2、、锯齿波等波形信号的处理电路信号的发生电路有源滤波器、精密整流电路、电压比较器、采样保持电路。返 回第4页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五 电路输入级偏置电路中间级用以电压放大输出级输入端输出端下 页上 页频带过窄线性范围小缺点：加入负反馈扩展频带减小非线性失真优点：高增益输入电阻大，输出电阻小返 回第5页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五下 页上 页集成运算放大器返 回第6页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五 符号7654321+15V15V8个管脚：2：倒向输入端3：非倒向输入端4、7：电源端6：输出端1、5：外接调零电位器8：

3、空脚单向放大下 页上 页返 回第7页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五电路符号a：倒向输入端，输入电压ub：非倒向输入端，输入电压u+o：输出端, 输出电压 uo在电路符号图中一般不画出直流电源端，而只有a,b,o三端和接地端。 图中参考方向表示每一点对地的电压，在接地端未画出时尤须注意。A：开环电压放大倍数，可达十几万倍。: 公共端(接地端)下 页上 页注意+_+u+u-+_uoao+_udb_+A+返 回第8页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五 在 a,b 间加一电压 ud =u+-u-，可得输出uo和输入ud之间的转移特性曲线如下：2. 运算放大器

4、的静特性Usat-Usat-Uo/VUd/mV0实际特性au+u-uoo+_ud_+A+b下 页上 页返 回第9页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五Usat-Usat-Uo/VUd/mV0分三个区域：线性工作区：|ud| 则 uo= Usatud- 则 uo= -Usat是一个数值很小的电压，例如Usat=13V, A =105，则 = 0.13mV。近似特性下 页上 页注意返 回第10页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五3. 电路模型输入电阻输出电阻当: u+= 0, 则uo=Au当: u= 0, 则uo=Au4. 理想运算放大器下 页上 页+_A(u

5、+-u-)RoRiu+u-uo在线性放大区，将运放电路作如下理想化处理： Auo为有限值，则ud=0 ,即u+=u-，两个输入端之间相当于短路(虚短路) Ri i+=0 , i=0。 即从输入端看进去，元件相当于开路(虚断路)。 Ro 0返 回第11页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五5.2 比例电路的分析1. 倒向比例器运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。下 页上 页+_uo+_uiR1RfRL21_+A+21R1RiRfRoAun1+_uoRL运放等效电路+_ui返 回第12页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五用

6、结点法分析：(电阻用电导表示)(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui-Gf un1(Gf+Go+GL)un2 =GoAu1u1= un1整理，得：(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui(-Gf +GoA)un1(Gf+Go+GL)un2 =0解得：下 页上 页21R1RiRfRoAu1+_+_uoRL+_ui2. 电路分析返 回第13页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五因A一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一项的值比(G1+ Gi + Gf) (G1+ Gi + Gf)要大得多。所以uo / ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值，而与放大器本身的

7、参数无关。负号表明uo和ui总是符号相反(倒向比例器)。下 页上 页表明返 回第14页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五根据“虚短”：根据“虚断”：u+ = u- =0， i1= ui/R1 i2= -uo /Rfi-= 0，i2= i1下 页上 页以上近似结果可将运放看作理想情况而得到。由理想运放的特性：注意i1i2+_uo+_uiR1RfRL21_+返 回第15页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五当R1 和Rf 确定后，为使uo不超过饱和电压(即保证工作在线性区)，对ui有一定限制。运放工作在开环状态极不稳定，振荡在饱和区;工作在闭环状态，输出电压由

8、外电路决定。 (Rf 接在输出端和反相输入端,称为负反馈)。 下 页上 页注意+_uo+_uiR1RfRL21_+返 回第16页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五加法器比例加法器：y =a1x1+a2x2+a3x3 ，符号如下图：ui1/R1+ ui2 /R2+ ui3 /R3 =-uo /Rfuo= -(Rf /R1 ui1 +Rf /R2 ui2+Rf /R3 ui3)u-= u+=0i-=0 x1a1a2a3-1-yyx2x3下 页上 页+_uoR2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2ui3_+2. 典型电路返 回第17页，共26页，2022年，5月20日，7点44分

9、，星期五非倒向比例器u+= u-= uii+= i-= 0uo =(R1 + R2)/R2 ui =(1+ R1/R2) ui(uo-u-)/R1= u-/R2根据“虚短”和“虚断” uo与ui同相当R2=，R1=0时， uo=ui，为电压跟随器输入、输出关系与运放本身参数无关。下 页上 页结论RiuiR1R2u+u-i-+_uo+_i+_+返 回第18页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五电压跟随器 输入阻抗无穷大(虚断)； 输出阻抗为零；应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。 uo= ui。电路A电路B下 页上 页特点+_+_uiuo_+返 回第19页，共26页，202

10、2年，5月20日，7点44分，星期五例 可见，加入跟随器后，隔离了前后两级电路的相互影响。A电路下 页上 页R2RLR1+_u2+_u1+_u1R1R2RL+_u2_+返 回第20页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五 减法运算u-=u+i-=i+=0i1= if解得：下 页上 页+_uoR2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2i1if_+返 回第21页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五求输出电压uo解下 页上 页例1+_uo_+_4V4R2Ri1i2u+u-倒向比例电路返 回第22页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五求输出电压uo解下 页上 页例2+_uo+_6VRRiu+u-RR_+_uo_+_3V3/2RR化简电路返 回第23页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五例3求输出电压uo解下 页上 页返 回+uo+6VR_+3V+RRRu4u3u2u1_+_+第24页，共26页，2022年，5月20日，7点44分，星期五设计一个用运放和电阻组成的电路，其输出电压为：2xyz 其中x、y、z 分别表示三个输