清华大学电路原理课件-5.ppt

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1、第第5 5章章 含运算放大器的电阻电路含运算放大器的电阻电路5.15.1 运算放大器和它的静态特性运算放大器和它的静态特性 5.25.2 含运算放大器的电阻电路分析含运算放大器的电阻电路分析 本章重点本章重点 本章本章重点重点 运算运算放大器的静态特性放大器的静态特性 含运算含运算放大器的电阻电路分析放大器的电阻电路分析返回目录返回目录5.1 5.1 运算放大器（运算放大器（Operational AmplifierOperational Amplifier）和它的静态特性和它的静态特性 12345678封装的封装的8脚运放脚运放 补偿补偿 补偿补偿 同向输入同向输入 反向输入反向输入 负电源

2、负电源 正电源正电源 空空 输出输出 主要关心的端子：主要关心的端子：反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源 1.端子端子 反相输入反相输入 同相输入同相输入 输出输出 正电源正电源 负电源负电源 电路符号电路符号 2.电路符号电路符号 -+V+V-简化的电路符号简化的电路符号 abo3.运算放大器的端电压运算放大器的端电压 a：反相输入端（反相输入端（inverting input），输入电压），输入电压 u-。b：同相同相输入端（输入端（noninverting input），输入电压，输入电压 u+。o：输出端（输出端（output），），输出电

3、压输出电压 uo。A：开环电压放大倍数（开环电压放大倍数（open-loop gain）。）。:公共端（接地端）。公共端（接地端）。+_+u+u-+_uoao+_udud_+A+b+_US+_USUsat-UsatUds-Udsuoud0线性工作区线性工作区|ud|Uds,则则 uo=Usat ud0 反向饱和区反向饱和区 ud0 理想运放的电路符号理想运放的电路符号 +_ududu+u-uo_+i+i-返回目录返回目录5.2 5.2 含运算放大器的电阻电路分析含运算放大器的电阻电路分析 1.反相比例器（反相比例器（inverting amplifier）R1RiRfRoAu1+_+_u1+_

4、uo+_uiRL运放等效电路运放等效电路 21+_uo_+A+_uiR1RfRL12以下分析中均假设运算放大器工作在线性区。以下分析中均假设运算放大器工作在线性区。用节点电压法分析用节点电压法分析（电阻用电导表示）电阻用电导表示）(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui -Gf un1+(Gf+Go+GL)un2 =GoAu1 u1=un1 整理，得整理，得 (G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui -(Gf+GoA)un1+(Gf+Go+GL)un2 =0 解得解得 uiR1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_RL运放等效电路运放等效电路 因因A一一般般很很大大，上

5、上式式分分母母中中Gf（AGo-Gf）一一项项的的值值比比（G1+Gi+Gf）（G1+Gi+Gf）要要大大得得多多。所所以以，后后一一项项 可忽略，得可忽略，得 此近似结果可将运放看作理想情况而得到。此近似结果可将运放看作理想情况而得到。上上式式表表明明 uo/ui只只取取决决于于反反馈馈电电阻阻Rf与与R1比比值值，负负号号表表明明uo和和ui总是符号相反（反相比例器）。总是符号相反（反相比例器）。由理想运放构成的反相比例器：由理想运放构成的反相比例器：“虚短虚短”：u+=u-=0，i1=ui/R1 i2=-uo/Rf “虚断虚断”：i-=0，i+=0，i2=i1 （1）当当 R1 和和 R

6、f 确确定定后后，为为使使 uo 不不超超过过饱饱和和电电压压（即即保保证证工工作在线性区），对作在线性区），对ui有一定限制。有一定限制。（2）运放不能工作在开环状态（极不稳定，振荡在饱和），运放不能工作在开环状态（极不稳定，振荡在饱和），一般工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。一般工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。注意：注意：+_uo_+_uiR1RfRLi1i2i-u-u+2.加法器（加法器（summing amplifier）若若 则则 实现了加法运算实现了加法运算 +_uo_+R2Rfi-u+u-R1R3u1u2u3i1i2i3ifi+_+_+_3.同相放大器（同相放大器（no

7、ninverting amplifier）u+=u-=ui i+=i-=0 _+RiuiR1R2u+u-i-+_uo+_i+4.减法器（减法器（difference amplifier）_+R1u1R1R2u+u-i-+_uo+_i+R2+_u2叠加计算：叠加计算：u1单独作用：反相比例器单独作用：反相比例器_+R1u1R1R2u+u-i-+_+_i+R2u1、u2共同共同作用时作用时u2单独作用：同相比例电路单独作用：同相比例电路_+R1R1R2u+u-i-+_i+R2+_u2实现了减法运算实现了减法运算 5.电压跟随电路（电压跟随电路（voltage follower）特点：特点：输入电阻无穷大（虚断）；输入电阻无穷大（虚断）；输出电阻为零；输出电阻为零；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返回目录返回目录谢谢观看！谢谢观看！