运算放大器电路模型.pptx
运放与外部电路连接的端钮只有四个：两个输入端、一个输出端和一个运放与外部电路连接的端钮只有四个：两个输入端、一个输出端和一个接地端，这样，运放可看为是一个四端元件。图中接地端，这样，运放可看为是一个四端元件。图中i-和和i+分别表示进入反相输入分别表示进入反相输入端和同相输入端的电流。端和同相输入端的电流。io表示进入输出端的电流。表示进入输出端的电流。u-、u+和和uo分别表示反相分别表示反相输入端、同相输入端和输出端相对接地端的电压。输入端、同相输入端和输出端相对接地端的电压。ud=u+-u-称为差模输入电压。称为差模输入电压。第1页/共14页运运放放工工作作在在直直流流和和低低频频信信号号的的条条件件下下，其其输输出出电电压压与与差差模模输输入入电电压压的的典典型转移特性曲线型转移特性曲线uo=f(ud)如图所示。该曲线有三个明显的特点：如图所示。该曲线有三个明显的特点：图图581uo和和ud有不同的比例尺度：有不同的比例尺度：uo用用V;ud用用mV。第2页/共14页2.在在输输入入信信号号很很小小(|ud|)的区域，曲线的区域，曲线f(ud)饱和于饱和于uo=Usat。Usat称称为饱和电压，其量值比电源电压低为饱和电压，其量值比电源电压低2V左右，例如左右，例如E+=15V,E-=-15V，则，则+Usat=13V,-Usat=-13V左右。工作于饱和区的运放，其输出特性与电压源相似。左右。工作于饱和区的运放，其输出特性与电压源相似。第3页/共14页综上所述，运放在直流和低频应用时，其端电压电流方程为：综上所述，运放在直流和低频应用时，其端电压电流方程为：式式中中IB-和和IB+是是反反相相输输入入端端和和同同相相输输入入端端的的输输入入偏偏置置电电流流，其其量量值值非非常常小小，通通常常小小于于10-7A，可可以以近近似似认认为为等等于于零零。uo=f(ud)是是输输出出电电压压uo对对差差模模输输入入电电压压ud的转移特性。下面介绍运算放大器的两种电路模型。的转移特性。下面介绍运算放大器的两种电路模型。第4页/共14页二、有限增益的运算放大器模型二、有限增益的运算放大器模型有限增益运放模型的符号和转移特性曲线如图有限增益运放模型的符号和转移特性曲线如图5-9所示。所示。图图59第5页/共14页由于实际运放的输入电流非常小，可以认为由于实际运放的输入电流非常小，可以认为i-=i+=0，这意味着运放的输，这意味着运放的输入电阻为无限大，相当于开路。图入电阻为无限大，相当于开路。图59(b)所示转移特性曲线是图所示转移特性曲线是图58实际运实际运放转移特性曲线的分段线性近似。有限增益运放模型可以由以下方程描述：放转移特性曲线的分段线性近似。有限增益运放模型可以由以下方程描述：第6页/共14页有有限限增增益益模模型型可可以以工工作作于于三三个个不不同同的的区区域域时时，其其电电路路模模型型，分分别别如如图图(a)、(b)、(c)所示。所示。1线性区线性区当当|ud|时，时，uo=+Usat，运放的输出端口等效于一个直流电压源，如图，运放的输出端口等效于一个直流电压源，如图(b)所示。所示。3负饱和区负饱和区当当ud-时，时，uo=-Usat，运放的输出端口等效于一个直流电压源，如图，运放的输出端口等效于一个直流电压源，如图(c)所示。所示。图图510第8页/共14页三、理想运算放大器模型三、理想运算放大器模型实实际际运运放放的的开开环环电电压压增增益益非非常常大大(A=105108)，可可以以近近似似认认为为A=和和=0。此此时时,有有限限增增益益运运放放模模型型可可以以进进一一步步简简化化为为理理想想运运放放模模型型。理理想想运运放放模模型型的的符符号如图号如图(a)所示，其转移特性曲线如图所示，其转移特性曲线如图(b)所示。所示。图图511第9页/共14页理想运放模型可由以下方程描述理想运放模型可由以下方程描述:理想运放模型工作于线性区、正饱和区和负饱和区相应的电路模型，分理想运放模型工作于线性区、正饱和区和负饱和区相应的电路模型，分别如图别如图(a)、(b)、(c)所示。所示。图图512第10页/共14页上式表明该理想运放的输入端口既像一个开路（上式表明该理想运放的输入端口既像一个开路（i-=i+=0），又像一个短），又像一个短路路(ud=0)，这可等效为一个电流为零的特殊短路，因此，该模型又称为虚短路，这可等效为一个电流为零的特殊短路，因此，该模型又称为虚短路模型。当输入电压模型。当输入电压ud=0时，输出电压时，输出电压uo可以为可以为-Usat到到+Usat间的任何量值。此间的任何量值。此时，理想运放的模型为一个增益为无限大的电压控制电压源时，理想运放的模型为一个增益为无限大的电压控制电压源(VCVS)。工作于线性区的理想运放模型可以由以下方程描述工作于线性区的理想运放模型可以由以下方程描述第11页/共14页名 称时间名 称时间1 1铁心变压器的电压波形5:012 2铁心变压器的电压电流关系2:403 3铁心变压器变比的测量2:354 4铁心变压器的电阻变换1:355 5铁心变压器的阻抗匹配2:146 6铁心变压器的频率特性4:057 7ACACDCDC变换器2:488 8运算放大器实验1:569 9运放加法电路2:531010运放减法电路2:081111运放跟随器的应用2:581212负阻变换器实验2:341313负阻振荡器1:091414回转器变电阻为电导2:06根据教学需要，用鼠标点击名称的方法放映相关录像。第12页/共14页郁金香第13页/共14页感谢您的观看！第14页/共14页
