电工技能培训专题-电路分析基础-含有运算放大器的电阻电路.ppt

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1、,5.1 运算放大器的电路模型,5.2 比例电路的分析,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,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,运算放大器（简称运放）是将多个晶体管、电阻、二极管等集成在一起的多端电路器件。它是一种高电压放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的放大器。,图5-1 通用型运算放大器741,一、运算放大器的特点及电路符号,5.1 运算放大器的电路模型,图5-2(b) 电路符号,反相输入端，它的对“地”电压与输出端对“地”的电压极性永远相反。,同相输入端，它对地的电压与输出端对“地”的电压极性永远相同。,5.1 运算放大器的电路模型,若在a、b端同时加输入电压

2、u- 和u+，则有：,其中:ud 为加在同相、反相输入端之间的电压，称为差动输入电压。A为运放的开环电压放大倍数。,5.1 运算放大器的电路模型,二、运放的输入-输出转移特性曲线,因为A的值很大（105108），使运放工作在线性区的输入电压值很小很小。为使运放工作在线性区的范围增大,可在输出端和反向输入端之间用电阻相连。,5.1 运算放大器的电路模型,三、工作在线性区的运放电路模型,运放的典型取值范围,5.1 运算放大器的电路模型,四、理想运放的特点,因为A为无穷大，uo为小于运放电源电压的有限值，所以：,称为“虚短”,又因为运放的输入电阻为无穷大，因此无论是同相端还是反相端，输入电流都为零。

3、所以有：,称为“虚断”,5.1 运算放大器的电路模型,理想运放的电路符号,虽然实际运放工作时的情况复杂些，但当在反向输入端与输出端之间通过电阻或电容相连时，将实际运放理想化，对计算结果不会造成很大误差。,5.2 比例电路的分析,运放组成的反向比例电路,等效的电路模型,5.2 比例电路的分析,利用节点电压法列节点1、2的电压方程：,解得：,5.2 比例电路的分析,例如通用型运放741，A=200000，Rin=2000000，Ro=75，若取R1=10k，R2=100k，将这些数据代入上式中，得到：,若将741理想化，即A、Ri为无穷大，Ro为零，,5.2 比例电路的分析,结论：,1、将实际运放

4、理想化，计算结果是很精确的。以后本书凡涉及运放的电路，若不做特别的说明，均按理想运放处理。,2、从前面例子可以得到，电路的输出电压与输入电压之比是由外接电阻R1/R2决定。改变两个电阻的值，可获得不同的输出电压与输入电压之比。因为输入信号加在反向输入端，输出电压与输入电压反相，故该电路常称为倒相放大器。,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,对含理想运放的电路进行分析时，电路具有的特点：,2、对于公共端（地），同相输入端和反相输入端的电压相等，也称为“虚短”。,1、同向输入端和反向输入端的输入电流为零，也称 为“虚断”；,利用上面两个特点，结合节点电压分析法，可以分析含理想运放的各种电路。,5

5、.3 含有理想运算放大器电路的分析,例5-1 图5-7所示电路是同相比例放大器。试分析输出电压与输入电压之间的关系。,图5-7 同相比例放大器,解：根据“虚断”和“虚短”， 有i1=i2，u-=ui，因此：,结论：输出和输入电压是同相的，且比值大于1。改变R1和R2的值，就可改变输出和输入电压的比值。,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,图5-7 同相比例放大器,R2=0R1=,该电路被称为电压跟随器，或单位增益放大器。,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,单位增益放大器的应用例子之一：做隔离电路,电压跟随器的输入电阻为无穷大，输出电阻为零，电压跟随器大大减小了电路1和电路2之间的相互作用

6、，同时电路2对电路1的负载电阻作用也被“隔离”了。,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,例5-2 试分析图5-10所示电路的作用。,图5-10 例5-2图,解：根据“虚断”和“虚短”，有：,所以：,若令R1=R2=R3=Rf，则有：,该电路是加法电路,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,例5-3 图5-11所示电路是差分放大电路。两输入端都有信号输入，现要对两输入端之间的电压进行放大。试分析该电路。,图5-11 例5-3图,解：根据“虚断”，有i+ =i-=0，则：,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,图5-11 例5-3图,根据“虚短”有u+ = u-，联立上面两个方程得到：,如果R1=R2并且R3=R4，则：,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,例5-4 求图5-12所示电路的电压增益uo/ui。,图5-12 例5-4图,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,图5-12 例5-4图,解：根据“虚短”，有u1+ = u2-=0,对节点1列电压方程：,对节点2列电压方程：,消去节点方程中的中间量u1，得到：,5.3 含有理想运算放大器电路的分析,图5-12 例5-4图,整理得：,第五章 结束,