电路-第05章课件

运放有两个输入端a、b和一个输出端O。为了维持运放内部晶体管正常工作，必加直流偏压。V+

端接正电压，V－电压，且电压的正、负都是对地而言。－＋＋abo地V+V－第五章含有运算放大器的电阻电路§5—1运算放大器和它的静态特性一、运算放大器的电路及表示符号1、运算放大器的电路A2、运算放大器的表示符号为了简单化，将直流电压源不画出，便可得出运算放大器的表示符号。3、功用：符号中：a、b均为输入端，o为输出端。－＋＋abou+u－u0A－＋＋abou+u－u0+－＋＋－将接地的连线省掉Aa:(用“–”表示）称为倒相输入端（或反向输入端）。当加u-在a端与地端之间。则输出电压u0由地端指向O端。即u0与u-

两者的方向恰好相反。－＋＋abou+u－u0Ab:(用“+”表示）称为非倒向输入端（或同相输入端）。当加u

＋在b端与地端之间。则输出电压u0自Ｏ端指向地端。即u0与u

＋相对公共端恰好相同。注意：符号中＋、－只表示倒向端与非倒向端，而术语电压的参考方向另外用参考方向表示。如果a、b同时加有输入电压u

－、u

＋，则:二、运算放大器的外特性运放的输出电压u0与差动输入电压ud之间的关系曲线称为运放的外特性。一般放大倍数A值很大(105~108倍)，输入电压ud的变化范围很小－Uds≤ud≤Uds（Uds=

0.13mV）输出电压u0可以很大，但u0不会无限的增大，u0达到一定数值后就趋于饱和。此饱和电压用±Usat表示，±Usat的值与直流偏置电压有关，一般的偏置电压为±15V，则Usat≈±13V略低于直流偏置电压。从而可得一条很陡得直线，即ud_—u0特性曲线。此直线的斜率是A，也叫做运放的外特性,也叫静态特性。0－UdsUds运放的外特性负向饱和区正向饱和区线性工作区外特性一般与输出电流大小无关，而输入端的电流通常很小，对有的情况，它的还不到1nA（纳安)1A=103mA=106μA=109nA三、运算放大器的电路模型Rin：输入电阻，较大，1MΩ。

R０：输出电阻，较小，100Ω。

A(u＋－u－)：电压控制电压源。+－A(u+－u－)+－u0R０u－u＋a－b+Rin运算放大器的电路模型

－＋＋abou+u－u0Ao如果我们把运放的工作范围局限在线性段。即-Usat<u0<+Usat，放大倍数A可超过105。Usat一般在几伏到十几伏，这样输入电压必须很小，运放这种工作状态称为“开环运行”，此时A称为开环放大倍数。在实际应用中，往往将输出的一部分接回(反馈)的输入中去，而不是在开环状态下工作。

四、理想运算放大器

1、由实际运算放大器抽象为理想运算放大器的条件在-Usat<u0<+Usat的范围内,（1）、一般Rin较大,如果认为Rin→∞,a、b两端“虚断”。一般R０较小,如果认为R０=0（2）、放大倍数A很大，认为无限大，则A→∞。因为u0为有限值u0=Aud，所以ud=u＋－u－=

0，a、b两端“虚短”。

满足以上条件的运算放大器为理想运算放大器。

§5—2含运算放大器的电阻电路分析主要分析输出与输入电压的关系。一、用实际运算放大器构成的倒向比例器1、倒向比例器的电路

R2：是将输出电压u0反馈到输入回路的反馈电阻。R1：可改变u－与uin不一样。R1+R2i2i1－＋＋u0Ａ+－uin+－+－u－

将输入电压用一个电压为uin的电压源来表示。运放用其模型表示，则可得上图。

3、倒向比例器的u0与uin的关系：在电路的模型中，对、节点得其节点电压方程：+－－Au－u0u－+R1+－+－R2R0Rinuin－2、倒向比例器的电路模型+－－Au－u0u－+R1+－+－R2R0Rinuin－以上结果：对于倒向比例器的电路，输出电压与输入电压之比按R2/R1来确定，而不会由于放大器的性能稍有改变使u0/uin的值受影响，选择不同的R2、R1值。可获得不同的u0/uin的值，所以有比例器的作用。如果选R2>R1，则u0>uin，R2<R1，则u0<uin。式中的负号表示u0与uin反向，所以，这个电路称为倒向比例器。二、运放为理想运算放大器时倒向比例器电路分析1、倒向比例器电路当运放为理想运算放大器时，u0与uin的关系：∵对于理想运放：A→∞，Rin→∞，R0→03、u0与uin的关系：+－－Au－u0u－+R1+－+－R2uin－i1i2三、含有理想运算放大器电路的分析根据前面有关理想运算放大器的性质，可以得出以下两条规则：1、倒向端和非倒向端的输入电流均为零。可称为“虚断”(Rin→∞)。

2、对公共端地来说，倒向输入端的电压与非倒向输入端的电压相等，可称为“虚短”。（∵A→∞，∴ud=u＋－u－=0)合理运用这两条规则，并与节点法结合起来加以运用，将使这类电路的分析大为简化。下面举实例来说明：

例5—1已知：图示非倒向放大器（比例器）求：1、输出电压u0与输入电压uin之间的关系。2、将R1开路，R2短路，u0与uin的关系。+－++－－R1i1+－R2i2uinu2∞+＋－ud加电压跟随器,将起隔离作用u1+－R2R1+－u2u1+－R2R1+－RLu2+－++－－u1∞R2+－RLu2u2+R1解：图中u1,u2,u3分别是三个输入电压。Rf：是反馈电阻。

由“虚断”：i－=0i=i1+i2+i3

－++u－+－－1R1Rfii1R2i2R3i3∞i－+u1u2u3+＋－＋－＋－例5—2图示电路为加法器，说明其工作原理。－++u－+－－1R1Rfii1R2i2R3i3∞i－+u1u2u3+＋－＋－＋－故例5—3图示电路为减法器，说明其工作原理。－++－1R1R2iR1∞i－u1u2+＋－＋－i+i1i2R2i3解：由“虚断”：i=i1，i2=i3

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

∵i=i1例5—4图示电路含2个运放，设R5=R6试求u0/uin。++－R5R3R2－R1+－uinR6R4－+∞+－+∞+i0i1i2i6i4i3i5解