第五章重要知识点(电路理论).ppt
l重点重点 （1 1）理想运算放大器的外部特性；）理想运算放大器的外部特性；（2 2）含理想运算放大器的电阻电路分析；）含理想运算放大器的电阻电路分析；（3 3）一些典型的电路；）一些典型的电路；返 回第五章第五章含有运算放大含有运算放大器的电阻电路器的电阻电路l 符号符号7654321+15V15V运放的运放的8 8个管脚：个管脚：2 2：倒向（反相）输入端：倒向（反相）输入端3 3：非倒向：非倒向（同相）（同相）输入端输入端4 4、7 7：电源端：电源端6 6：输出端：输出端1 1、5 5：外接调零电位器：外接调零电位器8 8：空脚：空脚单单向向放放大大下 页上 页返 回l电路符号电路符号a a：倒向：倒向输入端，输入电压输入端，输入电压ub b：非倒向：非倒向输入端，输入电压输入端，输入电压u+o o：输出端：输出端,输出电压输出电压 uo在在电电路路符符号号图图中中一一般般不不画画出出直直流流电电源端，而只有源端，而只有a,b,o三端和接地端。三端和接地端。图图中中参参考考方方向向表表示示每每一一点点对对地地的的电电压压，在在接接地端未画出时尤须注意。地端未画出时尤须注意。A：开开环环电电压压放放大大倍倍数数，可达十几万倍。可达十几万倍。:公共端公共端(接地端接地端)下 页上 页注意+_+u+u-+_uoao+_udb_+A+返 回 如如果果在在 a、b 端端分分别别同同时时加加电电压压u+和和u-，可可得得输输出出电压电压uo和输入电压和输入电压ud=u+-u-之间的转移特性曲线如下：之间的转移特性曲线如下：运算放大器的静特性运算放大器的静特性Usat-Usat-Uo/VUd/mV0实际特性实际特性au+u-uoo+_ud_+A+b下 页上 页返 回ud=u+-u-称为差动输入电压。称为差动输入电压。Usat-Usat-Uo/VUd/mV0分三个区域：分三个区域：线性放大区线性放大区|ud|则则 uo=Usatud-则则 uo=-Usat 是是 一一 个个 数数 值值 很很 小小 的的 电电 压压，例例 如如Usat=13V,A=105，则则=0.13mV。近似特性近似特性下 页上 页注意返 回输出信号与输入信号之间有线性关系输出信号与输入信号之间有线性关系当当:u+=0,则则uo=Au当当:u=0,则则uo=Au低频小信号电路模型低频小信号电路模型输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻下 页上 页+_A(u+-u-)RoRiu+u-uo返 回从从输输入入端端看看进进去去，两两个个输输入入端端之之间间有有一一个个等等效效输输入入电阻。电阻。从从输输出出端端看看进进去去相相当当于于一一个个有有源源一一端端口口，根根据据戴戴维维宁宁定定理理可可以以等等效效为为一一个个电电压压源源与与一一个个电电阻阻的的串串联联，运运放放工工作作于于线线性性放放大大区区时时，该该电电压压源源是是一一个个电电压压控控制制电电压压源源，该该电电阻阻称称为为运运放放的输出电阻。的输出电阻。理想运算放大器理想运算放大器在线性放大区，将运放电路作如下理想化处理：在线性放大区，将运放电路作如下理想化处理：Auo为为有有限限值值，而而ud=u+-u-=uo/A，则则ud=0,即即u+=u-，两两个个输输入入端端之之间间相相当当于于短短路路(虚短路虚短路)Ri i+=0,i=0。即从输入端看进去，元即从输入端看进去，元件相当于开路件相当于开路(虚断路虚断路)。Ro 0au+u-uoo+_ud_+b根据根据“虚短虚短”：根据根据“虚断虚断”：u+=u-=0，i1=ui/R1 i2=-uo/Rfi-=0，i2=i1下 页上 页i1i2+_uo+_uiR1RfRL21_+返 回下 页上 页5.3 5.3 含有理想运算放大器的电路分析含有理想运算放大器的电路分析当理想运放工作于线性区时，根据理想运放的当理想运放工作于线性区时，根据理想运放的性质，抓住以下两条规则：性质，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倒向端和非倒向端的输入电流均为零 “虚断（路）虚断（路）”；（b）对于公共端（地），倒向输入端的电压与对于公共端（地），倒向输入端的电压与 非倒向输入端的电压相等非倒向输入端的电压相等 “虚短（路）虚短（路）”。1.1.分析方法分析方法合理地运用这两条规则，并与结点电压法相结合。合理地运用这两条规则，并与结点电压法相结合。返 回加法器加法器比例加法器比例加法器：y=a1x1+a2x2+a3x3，符号如下图：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_+2.2.典型电路典型电路返 回三个输入信号通过三个电阻加在三个输入信号通过三个电阻加在运放的倒向输入端。倒向输入端运放的倒向输入端。倒向输入端通过一个电阻接到输出端，非倒通过一个电阻接到输出端，非倒向输入端接地。引入了负反馈。向输入端接地。引入了负反馈。虚短虚短虚断虚断非倒向比例器非倒向比例器u+=u-=uii+=i-=0uo=(R1+R2)/R2 ui =(1+R1/R2)ui(uo-u-)/R1=u-/R2根据根据“虚短虚短”和和“虚断虚断”uo与与ui同相同相当当R2=，R1=0时，时，uo=ui，为电压跟随器为电压跟随器输入、输出关系与运放本身参数无关。输入、输出关系与运放本身参数无关。下 页上 页结论uoi+uiR1R2u+u-i-+_+_+返 回电压跟随器电压跟随器 输入阻抗无穷大输入阻抗无穷大(虚断虚断)；输出阻抗为零；输出阻抗为零；应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。uo=ui。电电路路A电电路路B下 页上 页特点+_+_uiuo_+返 回例例负负载载电电阻阻RL不不影影响响电电压压u2的的大大小小。可可见见，加加入入跟跟随随器器后后，隔隔离了前后两级电路的相互影响。离了前后两级电路的相互影响。电电路路无无跟跟随随器器下 页上 页+_u2R2RLR1+_u1+_u1R1R2RL+_u2_+返 回负载电阻负载电阻RL影响电压影响电压u2的大小的大小输出电压输出电压电路加入跟随器时输出电压电路加入跟随器时输出电压 减法运算减法运算u-=u+i-=i+=0i1=if解得：解得：下 页上 页+_uoR2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2i1if_+返 回求输出电压求输出电压uo解解下 页上 页例例1+_uo_+_4V4R2Ri1i2u+u-倒向比例电路倒向比例电路返 回求输出电压求输出电压uo解解下 页上 页例例2+_uo+_6VRRiu+u-RR_+_uo_+_3V3/2RR对对图图中中虚虚框框部部分分电电路路进进行行戴戴维维宁宁等等效效化化简简后后电电路为一倒向比例器路为一倒向比例器返 回例例3 3求输出电压求输出电压uo解解下 页上 页R返 回+uo+6VR_+3V+RRu4u3u2u1_+_+图示电路含有图示电路含有2个运放，设个运放，设R5=R6。试求。试求：例例4 4解解下 页上 页返 回R5_+_uo_+_uiR1R2R3R4R6uo上 页解解返 回对结点对结点和结点和结点列出结点电压方程，并注意到列出结点电压方程，并注意到规则规则和规则和规则（un1=un2),可得：可得：从以上两个方程中消去从以上两个方程中消去uo,得得所以所以
