电工技能培训专题-电路-含有运算放大器的电阻电路.ppt
Wednesday, March 31, 2021,1,第五章 含有运算放大器的电阻电路,5.1 运算放大器的电路模型 5.2 比例电路分析 5.3 含理想运放的电路分析,Wednesday, March 31, 2021,2,1. 集成运算放大器简介,是一个包含许多晶体管的集成电路，电压放大倍数(输出电压与输入电压的比值）很高。 最初主要用于模拟计算机，故称集成运算放大器。如今，集成运算放大器的应用早已超出模拟计算的范踌。它象一个性能很高的晶体管，只要外加少数几个元件，就能方便地完成各种各样的功能。,5.1 运算放大器的电路模型,Wednesday, March 31, 2021,3,1）线性应用 运放工作于线性放大状态。 可构成各种电压放大器、有源滤波器 和 比例、加、减、 乘、除、指数、对数、微分、积分等线性运算电路；,2. 集成运放的应用 应用广泛，电路形式千变万化，但从工作状态看，分为线性应用和非线性应用两大类。,2）非线性应用 运放工作于开关状态。 构成电压比较器、各种非正弦波发生器(方波、三角波、锯 齿波)等。,信号处理,模拟运算,5.1 运算放大器的电路模型,Wednesday, March 31, 2021,4,国产F007内部原理图(对应国外mA741),同相 输入端,反相 输入端,输出端,正电源,负电源,调零端,调零端,A=105.5,u+,u-,uo,+15V,-15V,Wednesday, March 31, 2021,5,3. 集成运放的输入、外特性、电路模型,uo=-Au-,同相输入：,uo=Au+,u-,u+,1）输入情况,(1) 若在两个输入端同时加输入电压 u+ 和u-,有：uo= A (u+-u-) = A ud,这叫做双端输入。,ud = u+-u- 称差动电压。,(2) 若只在一个输入端加输入电压，另一端接地，则称为 单端输入。,反相输入：,因此也称差动输入方式。,5.1 运算放大器的电路模型,Wednesday, March 31, 2021,6,2）外特性 (电压传输特性),(1) 当| ud | e 时,(2) 当| ud | e 时,uoUsat，不再随输入ud的变化而改变,运放处于饱和状态。,A 很大，传输特性很陡，,运放在线性放大状态下工作。,uo= A ud,ud的变化范围非常小。,5.1 运算放大器的电路模型,Wednesday, March 31, 2021,7,3）运放的电路模型,工作在线性放大状态时的模型,Ri 是输入电阻，一般为1031012W。,Ro 是输出电阻，一般为十几几百W。,用VCVS表示输入电压对uo的控制作用。,开环运行：因内有完整的多级放大器，故不需外围元件，接通电源就能工作。,闭环运行：实用中，必须通过一个(反馈)网络把输出端与反相端连接起来才行。,5.1 运算放大器的电路模型,Wednesday, March 31, 2021,8,0,用结点法分析 uo与ui的关系,+,+,u-,-,uo,=,-,u-,+,+,=,un1 = u-，,un2 = uo，,uo,消去中间变量 u- 并整理,5.2 比例电路分析,Wednesday, March 31, 2021,9,1,1,+,一些高精度的集成运放，A可达107。,因A很大，结果足够精确，并说明：,(1) 选不同的R1和R2，可获得不同的比例系数，或放大倍数；,(2) 集成运放性能稍有改变，比例系数基本不受影响 。,0,5.2 比例电路分析,Wednesday, March 31, 2021,10,1. 理想运放在线性应用时的两条规则,=(u+-u-),= ud,理想运放的参数： A，Ri，Ro= 0 ,Ri,(1) i- = i+ = 0,输入端相当于开路(“虚断”路)。,0,(2) u+ = u-,反相端与同相端相当于短路(“虚短”路)。,5.3 含理想运放的电路分析,Wednesday, March 31, 2021,11,由规则2,由规则1：i1= i2,2. 同相比例电路,虚地,ui,R1,=,uo,R2,-,由规则1：R1、R2为串联，,由分压公式：,uR1=,R1+R2,R1,uo,由规则2：uR1=ui，,uo=,R1,R1+R2,ui,5.3 含理想运放的电路分析,Wednesday, March 31, 2021,12,则 uo= ui ，称电压跟随器。,实际运放的Ri很大，起“隔 离”作用，亦称缓冲放大器。,若R2=0,R1断开,当负载发生变化时，输出电压 uo也会跟着发生变化。,插入缓冲放大后，RL的变化不会影响 u2 ( = uo )。,5.3 含理想运放的电路分析,Wednesday, March 31, 2021,13,3. 反相加法器, i - = 0 i1+ i2 + i3 = i,若 R1 =R2 =R3 =Rf 则 uo =-(u1+ u2 + u3),虚地,+,+,= -,uo = -,+,+,若用叠加原理，则可以直接引用反相比例运算的结论。,若用结点电压法:,自导,un1=,+,+,+,虚地,= 0,5.3 含理想运放的电路分析,Wednesday, March 31, 2021,14,= 0,= 0,R5= R6,-,+,-,= 0,(G1- G2)ui = (G3 - G4)uo,例53,5.3 含理想运放的电路分析,Wednesday, March 31, 2021,15,题5-7 求图示电路的uo与us1、us2 之间的关系。,解：,R1,uS1-u-,=,R2,u-uo,R3,u+uS2,=,R4,uo- u+,u + = u-,消去u +、 u-并整理得,uo=,G1 G4 - G2 G3,(G3 + G4) G1 uS1,+ (G1 + G2) G3 uS2,5.3 含理想运放的电路分析,
