课题:运算放大器及比例电路 主要内容: 、运算放大器的概念及其特性 2、比例电路的分析
主要内容： 1、运算放大器的概念及其特性 2、比例电路的分析 课题：运算放大器及比例电路
、运算放大器的电路模型 运算放大器简介 运算放大器( operational amplifier)是一种有着十分广 泛用途的电子器件。最早开始应用于1940年,主要用于 模拟计算机,可模拟加、减、积分等运算,对电路进行 模拟分析。1960年后,随着集成电路技术的发展,运算 放大器逐步集成化,大大降低了成本,获得了越来越广 泛的应用。 主要用于模拟计算机,可模拟加、减、积分等 运算,对电路进行模拟分析。在信号处理、测量及波 形产生方面也获得广泛应用
1、运算放大器简介 一、运算放大器的电路模型 运算放大器(operational amplifier)是一种有着十分广 泛用途的电子器件。最早开始应用于1940年，主要用于 模拟计算机，可模拟加、减、积分等运算，对电路进行 模拟分析。1960年后，随着集成电路技术的发展，运算 放大器逐步集成化，大大降低了成本，获得了越来越广 泛的应用。 主要用于模拟计算机，可模拟加、减、积分等 运算，对电路进行模拟分析。在信号处理、测量及波 形产生方面也获得广泛应用
2、电路结构 中间级 输 输入端 输入级 用以电 压放大 出输出端 级 偏置 电路 +15V 3、符号 单向放大 8个管脚:2:反相输入端 3:同相输入端 4、7:电源端 6:输出端 3 1、5:外接调零电位器415 8:空脚 15V
2、电路结构 输 入 级 偏置 电路 中间级 用以电 压放大 输 出 级 输入端 输出端 3、符号 7 6 4 5 3 2 1 +15V －15V 8个管脚： 2：反相输入端 3：同相输入端 4、7：电源端 6：输出端 1、5：外接调零电位器 8：空脚 单 向 放 大
4.电路符号 a:反向输入端,输入电压u b:同向输入端,输入电压 0:输出端,输出电压 ⊥:公共端(接地端) A:开环电压放大倍数, 可达十几万倍 运放具有“单方向”性质(图中形符号就代 表这种性质) (其中参考方向如图所示,每一点均为对地的电压,在 接地端未画出时尤须注意
4. 电路符号 a： 反向输入端，输入电压ub：同向输入端，输入电压 u+ o： 输出端, 输出电压 uo (其中参考方向如图所示，每一点均为对地的电压 ，在 接地端未画出时尤须注意。) A：开环电压放大倍数， º 可达十几万倍 + _ _ + u+ u- º + _ uo a o + _ ud _ + A + b : 公共端(接地端) 运放具有“单方向”性质(图中 图形符号就代 表这种性质)
实际运放均有直流电 a l-O 源端,在电路符号图中 +ud 般不画出,而只有+ a,b,o三端和接地端 若a、b端分别同时加 输入电矿和∥则:L12=4-n)=4u 其中,d称为差动输入电压 当ut=0(即反向输入端接地)时,则mn=-An 当u=0(即反向输入端接地)时,则un=4u+
实际运放均有直流电 源端，在电路符号图中 一 般 不 画 出 ， 而 只 有 a,b,o三端和接地端。 + _ ud u+ u- uo _ + A + a b o - - + + + 若a、b端分别同时加 输入电压 u - 和 u + ，则： ( ) uo = A u −u = Aud + − 其中，ud称为差动输入电压 当 u += 0（即反向输入端接地）时, 则uo =－Au－ 当u－= 0 （即反向输入端接地）时, 则uo=Au＋
5.运算放大器的外特性设在a,b间加一电压ud a 么× =4-u,则可得输出uo d 和输入u。之间的转移特 u 0 性曲线如下: U近似特性 分三个区域: ①线性工作区: 实际特性 < ②正向饱和区 OU u Iss ③反向饱和区: sat a-Ut,则 sat 这里U是一个数值很小的电压,例如U3n=13V, A=105,则U=0.13mV
设在 a,b 间加一电压 ud =u+-u-，则可得输出uo 和输入ud之间的转移特 性曲线如下： Usat -Usat Uds -Uds uo O ud 分三个区域： ①线性工作区： |ud | Uds, 则 uo= Usat ud<- Uds, 则 uo= -Usat 5.运算放大器的外特性 这里Uds是一个数值很小的电压，例如Usat =13V, A =105 ，则Uds =0.13mV。 实际特性 近似特性 + _ ud u+ u- uo _ + A + a b o - - + + +
6.电路模型 a u u-O R A(1u-) u Rin:运算放大器两输入端间的输入电阻。 Rn:运算放大器的输出电阻
6. 电路模型 Rin ：运算放大器两输入端间的输入电阻。 Ro：运算放大器的输出电阻。 + _ A(u+-u- ) Ro Rin u+ u- + _ ud u+ u- uo _ + A + a b
7.理想运算放大器 近似特性 a l-O 实际特性 u b.+ OU 在线性放大区,将运放电路作如下的理想化处理: ①A→>0 ∴u为有限值,则u0,即n+=L,两个输入端之间 相当于短路(虚短路); ②Rn>∞、RO->0,i=0,i=0。即从输入端看 进去,元件相当于开路(虛开路)
在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理： ① A→ ∵ uo为有限值，则ud=0 ,即u+ =u-，两个输入端之间 相当于短路(虚短路)； ② Rin → 、RO→0, i+=0 , i-=0。 即从输入端看 进去，元件相当于开路(虚开路)。 7. 理想运算放大器 + _ ud u+ u- uo _ + A + a b o - - + + + Usat -Usat Uds -Uds uo O ud 实际特性 近似特性
o正向饱和区 0 sat d 0 反向饱和公\t 理想运放的电路符号 电压转移特性(外特性) 运放开环工作极不稳定,一般外部接若干元件 (R、C等),使其工作在闭环状态
理想运放的电路符号 uo ud 0 Usat -Usat 电压转移特性(外特性) 正向饱和区 ud>0 反向饱和区 ud<0 + _ ud u+ u- uo _ + + i+ i- 运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件 (R、C等)，使其工作在闭环状态
二、比例电路的分析 1、倒向比例器 Ro R A R R Ru lu Au> 运放寺效电路
1、倒向比例器 二、比例电路的分析 + _ uo _ + A + + _ ui R1 Rf RL 1 2 R1 Rin Rf Ro Au1 + _ + _ u1 + _ uo + _ ui RL 运放等效电路 1 2