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 06年9月27日 1、运算放大器:是一种包含有许多晶体管的集成电路, 特点:输入电阻高,输出电阻低。高放大倍数 因为它能完成加法、积分、微分等数学运算而被称为运算放大器, 但它的应用远远超过上述范围。 内部结构:在模似电路中再讲,本课程只关心它的外部特殊性和电 路模型 E 2、电路符号;p+ u E E 两个输入端,一个反向端 u°+ 一个同相输入端,一个出端L u
。 两个输入端，一个反向端， 一个同相输入端，一个出端 5-1 运算放大器的电路模型 1、运算放大器：是一种包含有许多晶体管的集成电路， 特点：输入电阻高，输出电阻低。高放大倍数 因为它能完成加法、积分、微分等数学运算而被称为运算放大器， 但它的应用远远超过上述范围。 内部结构：在模似电路中再讲，本课程只关心它的外部特殊性和电 路模型 2、电路符号：。 。 E E ＋ － ＋ 。 － 。 ＋ 。 。 。 E ＋ － ＋ 。 － 。 u - ＋ 。 u + u0 。E ＋ ＋ 。 － 。 u - ＋ 。 u + － ＋ ＋ － ＋ u0 第五章 含有运算放大器的电阻电路 06年9月27日
若在输入端同时加入uu+,则有:u0=A(u+-u)=Aua uutu差动输入信号A-运放的电压放大倍数 若把+端接地,则u=Au,所以u与u反向 sat卜¨ 若把-端接地,则u=+Aut,所以u与u同相 3、运放的输入-输出特性(运放的外部特性) 在-E≤u≤E内,u与u成线性关系u0=Aua 当叫>时,u趋于饱和,因为A很大,饱和电压用u表示 4、运放电路模型:Rn--输入电阻很大,R0-输出电阻很小 电压控制电压源,A-=开环放大倍数。开环状态无反馈 闭环状态:有反馈 A(ut-u) u
ud=u+ -u -差动输入信号 A---运放的电压放大倍数 若把+端接地，则u0=-Au-，所以u0与u -反向 若把-端接地，则u0=+Au+，所以u0与u +同相 3、运放的输入---输出特性（运放的外部特性） 在 内，u0与ud成线性关系 u0=Aud 当 时，u0趋于饱和，因为A很大，饱和电压用usat表示 4、运放电路模型：Rin-----输入电阻很大，R0 ----输出电阻很小 电压控制电压源，A-----开环放大倍数。开环状态无反馈 闭环状态：有反馈 若在输入端同时加入 u - u + ，则有：u0=A（ u u -）=Aud + - ud - ε ud u0 ud usat ε － ε 。 。 。 a b + - u - u + + - A（u + -u -） 。 。 + - u0 R0 Rin
R A (u+-u) 运放的电路模型
＋ － A（u + -u -）u0 ＋ － R0 Rin u- u+ 运放的电路模型
5-2比例电路 1、反向比例器的电路构成: 用理想运放近似,A看作无穷大, 因为i净=0所以i1=i21=(u1nu)/R1i2=(u-u0)/R2 u =u 而u=0,所以u-=0u1n/R1=-u/R2 uo/un=R2/R1比例反相 A无穷大,而u.有 R 限值,所以u+-u=0 0 D+4+ u U In 0
5-2 比例电路 1、反向 比例器的电路构成： 用理想运放近似，A看作无穷大， 因为i净=0 所以i1=i2 i1=（uin-u -）/R1 i2=（u --u0）/R2 u -=u+ 而u+=0，所以u-=0 uin/R1=-u0/R2 u0/uin=-R2/R1比例反相 。 ＋ － ＋ 。 － ＋ 。 。 uin i2 ＋ － u0 i=0 u - i1 － R1 R2 • • • • A无穷大，而u0为有 限值，所以u + -u -=0
5-3含有理想运放的电路分析 理想运放两特点:1、虚断:i净=0 2、虚短:u=u+净=0因为:uA(u+-u) 例1:同向比例器,求U与un之间关系 A无穷大,而u为有 解:因i1=i2=0,所以u2=u0(R1+R2)R1 限值,所以u+-=0 因u-=u1,所u1=2u1=u/(R1+R2)R1uo/u1m=1+R2ZR1正向 In 2R R
5-3 含有理想运放的电路分析 理想运放两特点：1、虚断：i净=0 2、虚短：u -=u+ u净=0 因为：u0=A（u + -u -） 例1：同向比例器，求u0与uin之间关系 解：因i1=i2=0,所以u2=u0 /（R1+R2）R1 因u-=u+，所uin=u2 uin=u0 /（R1+R2）R1 u0 /uin=1+R2 /R1正向＋ 。 ＋ ＋ － 。 。 ＋ 。 。 uin i2 ＋ － u - i1 － R2 R1 u2 u0 ＋ － • • • A无穷大，而u0为有 限值，所以u + -u -=0
电压跟随器的隔离作用:上例中若R=无穷大,R2=0,则u=uin 出=入,跟随作用 dRI RI 分压作用n2=R2/(R+R2)叫7此时m2R/(R1+R2)u1RL 若把R1直接入,则影响u2, 的作用隔离了 接入R1后的电压=接入R1前 的电压(都为u2)
。 *电压跟随器的隔离作用：上例中若R1=无穷大，R2=0，则u0=uin， 出=入，跟随作用 R1 R2 u1 RL u2 ＋ ＋ R1 R2 RL u1 u2 ＋ ＋ ＋ - + ＋ u2 分压作用u2=R2 /（R1+R2）u1 若把RL直接入，则影响u2， 此时u2=R2/（R1+R2）u1 RL 的作用隔离了 。- - 。 -。 - - 接入RL后的电压=接入RL前 的电压(都为u2 )
例2:图示为加法器,试说明其工作原理分析:因=0即i=0,所以 Ifl 1+12+ u -ll -ll-ll-u 十 十 u=u=0 R R R u 反向 —2 RRR R u=-R(+2+)令R,=R2R,=R则 RR R u。=-(u,+u,+u 加法器,负号表示端加入 R 3 3 R R R i=0
例2：图示为加法器，试说明其工作原理,分析：因i净=0即i -=0,所以 i f=i1+i2+i3 加法器 负号表示端加入 令 则 u -(u u u )--- , ) R R R R R u R u R u u R ( R u R u R u R u u u 0 R u u R u u R u u R u u 0 1 2 3 1 2 3 f 3 3 2 2 1 1 0 f 3 3 2 2 1 1 f 0 - 3 3 2 2 1 1 f 0 = + + = − + + = = = = + + − = = − + − + − = − + − − − − u0 。 ＋ － ＋ － 。 。 ＋ 。 u2 i f ＋ － i - u =0 - i1 － 。＋ i2 ＋ 。 i3 Rf R1 R2 R3 u1 u3 •• • • • • 反向
例3:图示电路含有2个运放,设R=R试求u/un R HRh R ④ u uˉ In + 0 解:对结点1、2列结点电压方程(因为un1=un2=0) u 0消u RR R 互导为负,自导不为零, 但un、un2为零 u 0 RR u u u u RRR R u=G1-C输出端不写结点方程因为电流不定D R G G
例3：图示电路含有2个运放，设R5=R6试求u0/uin － ＋ 。 － ＋ 。 u0 ＋ － ＋ i=0 － ＋ － 。 ＋ uin u - i=0 － R4 R6 R3 R5 R2 R1 解：对结点1、2列结点电压方程（因为un1=un2=0） 输出端不写结点方程 因为电流不定 消 , G G G G R u R u R u R u R u 0 R u R u R u 0 u R u R u R u 3 4 1 2 i n 0 4 0 3 0 2 i n 1 i n 3 0 5 0 2 i n 0 4 0 6 0 1 i n − − = − = − − = − − − = − − 2、 1、 • • • • • • • • • • • ③ ① ④ 。 u 0 ② 互导为负，自导不为零， 但un1、un2为零
本章小结:1、理想放大器的两个特点 2、结点电压法的具体应用 作业:5-1、5-2、5-3、5-5
本章小结：１、理想放大器的两个特点 ２、结点电压法的具体应用 作业：５－１、５－２、５－３、５－５