含有运算放大器的电阻电路

第五章含有运算放大器的电阻电路一般的放大器的作用是把输入电压放大一定的倍数输出运算放大器是一种多级放大电路,它的增益很高,可达几万倍以上,并且可以达到高输入电阻和低输出电阻,用它可以完成各种数学运算,故称运算放大器。1中间级输出级偏置电路输入级4、偏置电路给前三部分提供固定的和合适的偏置电流，一般由恒流源电路构成。5.1运算放大器的电路模型1、输入级要求：输入电阻高，零点漂移小，采用差动放大电路2、中间级电压放大倍数高，一般采用共射放大电路3、输出级要求，输出电阻低，带载能力强，能输出较大的电压幅度及功率。一般都由互补对称电路构成两个输入端2输入ui=0时，，输出有缓慢变化的电压产生。放大电路的特殊问题——零点漂移34

运算放大器实际上就是一个直接耦合的多级放大电路，它有两个输入端,一个输出端。单运放：

LM741/A741双运放：LM747（双741）单电源四运放：LM124/224/324双电源四运放：LM148/248/348等等。电路的简单说明LM741

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2脚为反相输入端。由此端输入信号，则输出信号和输入信号是反相的。

3脚为同相输入端。由此端输入信号，则输出信号和输入信号是同相的。各管脚的用途是：4脚为负电源端。7脚为正电源端。6脚为输出端。8脚为空脚1和5脚为外接调零电位器（通常为10KΩ）的两个端子。8脚为空脚。其典型接法如下图所示5其典型接法如下图所示154237610KΩ-15V+15V>6它有两个输入端一个输出端两个电源端各接正负电源进一步简化得以下图形符号1542376-15V+15V>7简化电路一般情况下，电源可以不画出>>8u-:倒向输入端,反向输入端,就是由此端输入信号，则输出信号和输入信号是反相的。u+:非倒向输入端,同向输入端,就是由此端输入信号，则输出信号和输入信号是同相的。tu-tuotu+tuo>9>10>>11o+Uo(sat)-Uo(sat)udu0实际特性运放的输出电压和输入电压之间的关系可以用右图近似表示,在一个很小的范围,输入和输出的关系是一条过原点的直线,其斜率等于A。由于放大倍数A值很大，所以这段直线很陡，当电压超出这个很小的范围，运放趋于饱和。12运放的电路模型+-+-+-uuu-+oinR

RoAudRin为运放的输入电阻，很大R0为输出电阻，很小运放的这种工作状态称为开环运行，A开环放大倍数13理想运算放大器1、理想运算放大器条件实际运放上述指标接近理想化条件，故用理想运放代替实际运放所引起的误差并不严重，在工程上是允许的。开环放大倍数A→∞输入电阻Rin→∞开环输出电阻Ro→0uo=∞(u+-u-)理想运放在图中加否则用符号A¥>14o+Uo(sat)-Uo(sat)u+-u-u0实际特性理想特性分析运放电路时，首先要区分集成运放是工作在线性区还是非线性区（饱和区）传输特性¥>15o+Uo(sat)-Uo(sat)实际特性u+-u-线性区饱和区饱和区从运放的传输特性看，可分为线性区和饱和区，运放在不同区工作时的分析方法不同：线性区：uo=A

(u+-u-)因为uo为有限值，A为无限大，所以(u+-u-)≈0。即u+≈u-我们称为“虚短”因为Rin→∞

，故两输入端的输入电流为零。

我们称为“虚断”16o+Uo(sat)-Uo(sat)实际特性u+-u-线性区饱和区饱和区饱和区：

uo≠A

(u+-u-)对理想运放当u+

>u-

时,uo=+Uo(sat)

当u+

<u-

时,uo=-Uo(sat)

但两输入端的输入电流仍为零。¥>17例：F007运放的电源

15V，开环放大倍数A=2105,输出最大电压为Uo(sat)=13V18理想运放应满足的条件：

由此得出了两个重要结论(1)“虚短”(2)“虚断”但是，这两个条件的使用必须是运放工作在线性区。3、开环输出电阻Ro2、输入电阻Rin1、开环放大倍数A→∞→∞→019但我们也已经知道：负反馈能减小放大电路的放大倍数，而且反馈愈深这种作用愈明显；加上负反馈在其它方面还可以改善放大电路的性能，所以——解决的方法是：在电路中引入深度负反馈。我们已经知道：A→∞，则当差动输入电压极小时（如毫伏级以下的信号），也足以使运放饱和。205.2比例电路的分析虚短Q闭环放大倍数1、理想运放的分析又∵虚断u-=u+=0则电流i1等于电流i2从反相输入端输入R1R2uinu0i2i121R1R2uinu0i2i12、非理想运放的分析--+++-u-+oinR

Ro-Au-uinR1R2u-12122--+++-u-+oinR

Ro-Au-uinR1R2u-1223由上式可见,如果A很大,R0很小,Rin很大24可见,用理想运放的分析方法足够精确比例电路的输出电压和输入电压成比例,不同的电阻选择,可获得不同的比例。25反相器时当,1,1-==uf2ARR输出和输入的比例关系只与电阻有关，如果电阻精度足够高，运放的开环放大倍数也足够大，就能保证比例的精度。R1R2uinu0i2i126因为虚短u-=u+=uin输入信号从同相输入端引入R2uinu0R11、同相比例5.3理想运放电路的分析iR1iR2因为虚断iR1=iR227uinu0用电阻电路也可以得到比例关系,和运放电路有何不同?28uinR1R2uO接入负载，将影响输出电压用运放来实现隔离的作用如果有一个电阻分压电路29uinu0R2R130例:求uo可见输出电压只和分压有关，其精度很高，可作基准电压u015K15K7.5K15V31三个运放都是电压跟随器,例:求uoR1Fui1u01R3Fui2u02R2FuoR4AuB结点电压法3233R1Fui1u01R3Fui2u02R2FuoR4AuB342.加法运算(1)反相加法运算因为i1+i2+i3=if所以ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3=(0-u0)/RFifR1RFui1u0R2R3ui2ui3i1i2i33536R1RFui1u0R2R3ui2ui3i1i2i3用结点电压法列方程37(2)同相加法运算R21R1RFui1u0iFi1R22R23ui2383.减法运算用叠加原理R2R1RFui2u0iFi1R3ui1可以直接套公式(1)39R2R1RFui2u0iFi1R3(2)4041R2R1RFui2u0iF