邱关源-电路(第五版)-第05章学习教案.pptx

会计学1邱关源邱关源-电路电路(dinl)(第五版第五版)课件课件-第第05章章第一页，共28页。第五章含有运算放大器的电阻电路首 页本章重点运算放大器的电路模型5.1比例电路的分析5.2含有理想运算放大器的电路分析5.3第1页/共28页第二页，共28页。l重点(zhngdin) （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(dinz)电路分析； （3）一些典型的电路；返 回第2页/共28页第三页，共28页。l 运算(yn sun)放大器是一种有着(yu zhe)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(dinl)模型1. 简介下 页上 页返 回第3页/共28页第四页，共28页。l 应用(yngyng) 信号的运算(yn sun)电路下 页上 页比例、加、减、对数、指数(zhsh)、积分、微分等运算。产生方波、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28页第五页，共28页。l 电路(dinl)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(pndi)过窄 线性范围(fnwi)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28页第六页，共28页。下 页上 页集成(j chn)运算放大器返 回第6页/共28页第七页，共28页。l 符号(fho)7654321+15V15V8个管脚：2：倒向输入(shr)端3：非倒向输入(shr)端4、7：电源端6：输出端1、5：外接调零电位器8：空脚单向(dn xin)放大下 页上 页返 回第7页/共28页第八页，共28页。l电路(dinl)符号a：倒向输入(shr)端，输入(shr)电压ub：非倒向输入(shr)端，输入(shr)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28页第九页，共28页。 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(qxin)如下：2. 运算(yn sun)放大器的静特性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28页第十页，共28页。Usat-Usat-Uo/VUd/mV0分三个区域(qy)：线性工作(gngzu)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28页第十一页，共28页。3. 电路(dinl)模型输入电阻输出电阻当: u+= 0, 则uo=Au当: u= 0, 则uo=Au4. 理想(lxing)运算放大器下 页上 页+_A(u+-u-)RoRiu+u-uo在线性放大区，将运放电路作如下(rxi)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28页第十二页，共28页。5.2 比例电路(dinl)的分析1. 倒向比例(bl)器运放开环工作极不稳定，一般(ybn)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28页第十三页，共28页。用结点(ji din)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(zhngl)，得：(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui(-Gf +GoA)un1(Gf+Go+GL)un2 =0解得：iLoffi1foffff1n2o)( )()()(uGGGGGGGAGGGAGGGGuuo下 页上 页21R1RiRfRoAu1+_+_uoRL+_ui2. 电路(dinl)分析返 回第13页/共28页第十四页，共28页。iLoffi1foffoff1n2o)( )()()(uGGGGGGGAGGGAGGGGuu因A一般很大，上式分母(fnm)中Gf(AGo-Gf)一项的值比(G1+ Gi + Gf) (G1+ Gi + Gf)要大得多。所以i1fif1ouRRuGGuuo / ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值，而与放大器本身的参数无关。负号表明(biomng)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28页第十五页，共28页。 根据(gnj)“虚短”： 根据(gnj)“虚断”：i1fouRRu 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(kn zu)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28页第十六页，共28页。当R1 和Rf 确定后，为使uo不超过饱和电压(即保证(bozhng)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，输出电压由外电路决定(judng)。 (Rf 接在输出端和反相输入端,称为负反馈)。 下 页上 页注意i1fouRRu+_uo+_uiR1RfRL21_+返 回第16页/共28页第十七页，共28页。下 页上 页5.3 含有理想(lxing)运算放大器的电路分析根据理想运放的性质(xngzh)，抓住以下两条规则：（a）倒向端和非倒向端的输入电流均为零 “虚断（路）”；（b）对于公共端（地），倒向输入端的电压与 非倒向输入端的电压相等 “虚短（路）”。1. 分析方法合理(hl)地运用这两条规则，并与结点电压法相结合。返 回第17页/共28页第十八页，共28页。 加法器比例(bl)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(dinxng)电路返 回第18页/共28页第十九页，共28页。 非倒向比例(bl)器u+= u-= uii+= i-= 0uo =(R1 + R2)/R2 ui =(1+ R1/R2) ui(uo-u-)/R1= u-/R2根据(gnj)“虚短”和“虚断” uo与ui同相 当R2=，R1=0时， uo=ui，为电压(diny)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19页/共28页第二十页，共28页。 电压(diny)跟随器 输入阻抗(sh r z kn)无穷大(虚断)； 输出阻抗(sh ch z kn)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20页/共28页第二十一页，共28页。例12122uRRRu12122uRRRu 可见，加入(jir)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21页/共28页第二十二页，共28页。 减法(jinf)运算u-=u+i-=i+=0i1= if323i2RRRuuufRuuRuuio1i11解得：1113230)1 (RRuRRRRRuufifi2 11 ii203f21)( , RRuuuRRRRf当当下 页上 页+_uoR2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2i1if_+返 回第22页/共28页第二十三页，共28页。求输出(shch)电压uo解RuR244o下 页上 页例1+_uo_+_4V4R2Ri1i2u+u-V20u倒向比例(bl)电路返 回第23页/共28页第二十四页，共28页。求输出(shch)电压uo解V2230iuRRu下 页上 页例2+_uo+_6VRRiu+u-RR_+_uo_+_3V3/2RR化简电路(dinl)返 回第24页/共28页第二十五页，共28页。例3求输出(shch)电压uoV3 V621uu解V5 . 12/243uuuRuuRuuo331V3362310uuu下 页上 页+uo+6VR_+3V+RRRu4u3u2u1_+_+返 回第25页/共28页第二十六页，共28页。设计(shj)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(fnbi)表示三个输入电压的值，设x、y、z不超过10V,同时要求每一个电阻的功率不超过0.5W，确定各电阻的值。+_uo_+RRR2RuzuxRuy例4解下 页上 页返 回第26页/共28页第二十七页，共28页。上 页+_uo_+RaRfRzRbuzuxRyuy解RuuRPxy100)32(12RyRuuRPx100)32(12zRzRuuuRuuRPyxxf91600)34(1)32(12z2oRRRRRRRfbazy2a2baRa)(RRRuPxbb2baRb9400)(RRRRuPx89.88 56.355bRR返 回第27页/共28页第二十八页，共28页。