第五章 含有运算放大器的电阻电路 内容提要 本章介绍运算放大器的电路模型它在理 想条件下的外部特征,以及含有运算放大 器的电阻电路的分析另外介绍一些典型 电路
第五章 含有运算放大器的电阻电路 • 内容提要 本章介绍运算放大器的电路模型,它在理 想条件下的外部特征,以及含有运算放大 器的电阻电路的分析.另外介绍一些典型 电路
运算放大器的电路模型凵 比例电路的分析■ 含有理想运算放大器的电路的分析
• 运算放大器的电路模型 • 比例电路的分析 • 含有理想运算放大器的电路的分析
运算放大器的电路模型 E 三角形表示放大器输入端ab 输出端o电源端子E+和E连 接直流偏置电压,以维持运放 内部晶体管正常工作. E 地 图5-1运放的电路图形符号
运算放大器的电路模型 图5-1运放的电路图形符号 - + + E + E - o (a) 三角形表示放大器,输入端a,b 输出端o.电源端子E +和E -连 接直流偏置电压,以维持运放 内部晶体管正常工作. a b 地
·(b)图不考滤偏置电压a端为 到向输入端(也称反向输入 端)当输入电压u加在a端与 公共端之间,且实际方向从a ++u 端指向公共端时,输出电压u 实际方向则自公共端指向o 端,即两者的方向正好相反b 端称为非到向输入端(也称 同向输入端).当输入电压u 加在b端与公共端之间,u与 u的实际方向相对公共端恰 图51运放的电路图形符号好相同
• (b)图不考滤偏置电压.a端为 到向输入端(也称反向输入 端).当输入电压u -加在a端与 公共端之间,且实际方向从a 端指向公共端时,输出电压uo 实际方向则自公共端指向o 端,即两者的方向正好相反.b 端称为非到向输入端(也称 同向输入端).当输入电压u + 加在b端与公共端之间,uo与 u +的实际方向相对公共端恰 好相同. - + + + + + u0 o u - u + 图5-1运放的电路图形符号 (b)
有时为了简化起见, d+)×× 可将(b)中的接地线省 略掉用图(c)表示 图5-1运放的电路图形符号
• 有时为了简化起见, 可将(b)中的接地线省 略掉用图(c)表示. - + + + + + u + - _ u0 o u - (c) 图5-1运放的电路图形符号
如果在a端和b端同时加输入电压u和u,则有 uoA(ut-u-A ud 其中uu-ur,A为运放的电压放大倍数(或 电压增益的绝对值)运放的这种输入情况为 差动输入,u称为差动输入电压 非到向端接地,只在到向端加入输入电压,则 有u=Au,反之,只在非到向端加入输入电压 u+,这时有un=Au
• 如果在a端和b端同时加输入电压u +和u - ,则有 uo=A( u+－u - )=A ud • 其中ud= u+－u - ,A为运放的电压放大倍数(或 电压增益的绝对值).运放的这种输入情况为 差动输入,ud称为差动输入电压. • 非到向端接地,只在到向端加入输入电压,则 有uo =-Au- ,反之,只在非到向端加入输入电压 u + ,这时有uo=A u+
U/V 在-εsu8范围内u2与 的关系用通过原点的 段直线描述,其斜率等于 A.由于放大倍数A值很大 - Umv 所以这段直线很陡当 u|>ε时,输出电压u 趋于饱和图中用±U表 示,此饱和电压值略低于 直流偏置电压值这个关 系曲线称为运放的外特 图5-2运放的uu特性 性
• 在-ε≤ud≥ε范围内,uo与ud 的关系用通过原点的一 段直线描述,其斜率等于 A.由于放大倍数A值很大, 所以这段直线很陡.当 ∣ud∣＞ ε时,输出电压uo 趋于饱和,图中用±Usat表 示,此饱和电压值略低于 直流偏置电压值.这个关 系曲线称为运放的外特 性. Uo /V Ud /mV Usat -Usat ε -ε 图5-2运放的ud -u0特性
本章中把运放的工作 范围限制在线性段, 即设UatUa由 于放大倍数A很大而 /ab A0u)uUa一般为正负十几 伏或几伏这样输入 电压就必须很小运 放的这种工作状态称 为开环运行,A称为开 环放大倍数在运放 的实际应用中通常 图5-3运放的电路模型 为闭环运行
• 本章中把运放的工作 范围限制在线性段, 即设-Usat＜uo＞Usat由 于放大倍数A很大,而 Usat一般为正负十几 伏或几伏,这样输入 电压就必须很小.运 放的这种工作状态称 为开环运行,A称为开 环放大倍数.在运放 的实际应用中,通常 为闭环运行. u - u + a b + _ Rin + _ A(u+ -u - ) u0 + _ R0 图5-3 运放的电路模型
比例电路的分析 R 图5-4为倒向比例器 将运放当作理想运放, 由于R R。=0及 In A A=∞,则i1=2,得:( R )/R1=(u-u)/R2 In 又由于u/u=A,故u ,所以 /R1=-U/R n 2 图5-4倒向比例器
比例电路的分析 • 图5-4为倒向比例器, 将运放当作理想运放, 由于Rin=∞,Ro=0及 A=∞ ,则i1=i2 ,得:(uin-u - ) ／ R1=(u-_ u o ) ／ R2, 又由于uo／u -=-A,故u - =0,所以 • uin／R1=_uo ／R2 + u0 - + + + A ① ② + u -_ _ uin i1 i2 R1 R2 图5-4 倒向比例器 (a)
R 将图(a)用(b)表示由 R 结点电压法解得 D-Aur 0/un≈-R2/R1 u R 显然选择不同的R1R2 In 值,就可获得不同的 u/un值,所以有比例 器的作用
• 将图(a)用(b)表示.由 结点电压法解得: uo／uin≈- R2／R1 显然选择不同的R1 R2 值,就可获得不同的 uo／uin值,所以有比例 器的作用. + _ uin + _ u - + _ -Au- + _ uo R1 R2 Rin ① Ro ② (b)