電路第05章-運(yùn)算放大器課件

1、第5章 運(yùn)算放大器5.1 運(yùn)算放大器目 錄5.2 運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例器5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析5.1 運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器是一種放大倍數(shù)很高（通常放大倍數(shù)A105）， 并且可同時(shí)放大直流和交流信號(hào)的放大器。它是一種多端 元件，即通過多個(gè)端點(diǎn)與外部電路相聯(lián)的電路器件。它與 其它元件組合起來，可以加、減、乘、除、微分、積分等 數(shù)學(xué)運(yùn)算，所以可以形象地稱其為運(yùn)算放大器5.1 運(yùn)算放大器+_A_a.bo+_ubua+uo+_ 在具體電路中，我們經(jīng)常碰到這樣一種電路符號(hào)： 電 路 符 號(hào) 它就代表一個(gè)運(yùn)算放大器, ua , ub為輸入電壓, uo為輸出電壓 圖中的a點(diǎn)為反相輸入端（即輸出與輸

2、入反相），b點(diǎn)為同相 輸入端（即輸出與輸入同相），A為放大倍數(shù) 對(duì)于運(yùn)算放大器，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析時(shí)，我們常用VCVS的受 控源模型來替換5.1 運(yùn)算放大器 電 路 模 型.RiA(ub- ua).Roabo+_uo+_.ub+_ua+_iaib.5.1 運(yùn)算放大器 端 口 方 程.RiA(ub- ua).Roabo+_uo+_.ub+_ua+_iaib. 由于運(yùn)算放大器的輸入電阻Ri一般都很大，即Ri106； 輸出電阻Ro一般都很小，即10Ro100。所以將運(yùn)算放大 器作理想化處理，即 ，則 ，此即“虛斷”的概 念，即在電路方程中可以將 代入，在電路圖中不能 將a、b點(diǎn)斷開。 ，則5.1 運(yùn)算放

3、大器 若放大倍數(shù) ，且輸出電壓uo為有限值時(shí)，則有： ，此即“虛短”的概念，即在電路方程中可以用ua= ub 代入，在電路圖中不能將a、b兩點(diǎn)短接。于是理想化下， 運(yùn)算放大器的電路模型即為：.A(ub- ua).abo+_uo+_ub+_ua+_.5.1 運(yùn)算放大器 在使用過程中，運(yùn)算放大器常用下列接法： 常 用 接 法 將正向輸入端接地，此時(shí)ub0，則uo= -Aua+_a.boua+uo+_ia 在理想情況下， ， uo為有限值，則當(dāng) 時(shí)， ，此即“虛地”的概念，即在電路方程中 可以將ua0代入，但在電路圖中，不能將a點(diǎn)直接接地5.1 運(yùn)算放大器 此時(shí)運(yùn)算放大器即可等效為如下的電路模型：+

4、_a.boua+uo+_ia.-Aua.+_uo+_ua+_.ia0.5.1 運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器可以與電阻或電阻、電容組成各種網(wǎng)絡(luò)； 實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)函數(shù) 用 途5.2 運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例器 在運(yùn)算放大器的應(yīng)用中，比例器是一種最常見的用途。 圖示電路即是基本的反相比例器和同相比例器電路+_.RfRs+_+_uiuoab反相比例器5.2 運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例器+_.RfR1+_+_uiuoab同相比例器5.2 運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例器 圖中運(yùn)算放大器均是理想放大器，可利用理想運(yùn)算放大器 的“虛斷”、“虛短”或“虛地”概念進(jìn)行分析+_.RfRs+_+_uiuoab反相比例器 由“虛地”： 由“虛斷

5、”： ,則得：5.2 運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例器+_.RfRs+_+_uiuoab反相比例器 ，即uo與ui的比值為-Rf/Rs，表明uo與ui反相， 故稱為反相比例器 注：此處將運(yùn)算放大器選為理想運(yùn)算放大器，其分析結(jié) 果與教材中對(duì)實(shí)際放大器電路進(jìn)行分析的結(jié)果具有足夠的 近似精確度5.2 運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例器 同理對(duì)同相比例器有： 由“虛短”： 由“虛斷”： ,則得：同相比例器+_.RfR1+_+_uiuoab：uo與ui同相，故稱為同相比例器5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析 含理想運(yùn)放的電路分析方法 分析方法：節(jié)點(diǎn)電壓法 采用概念：“虛短”，“虛斷”，“虛地” 避免問題：對(duì)含有運(yùn)放輸出端的節(jié)點(diǎn)

6、不予列方程 求解次序：由最末一級(jí)的運(yùn)放輸入端開始，逐漸前移5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析 例：圖(a)是電壓跟隨器的線路圖；圖(b)中的運(yùn)算放大器 可作為隔離網(wǎng)絡(luò)。試對(duì)該兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析+_a.bo+_ub+u2+_(a)+_+_u1u2+_NbNa(b)5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析 解：對(duì)圖(a)：根據(jù)KVL有：即輸出電壓等于輸入電壓由“虛短”：+_a.bo+_ub+u2+_(a)5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析對(duì)圖(b)：由圖(a)的分析可知：由“虛斷”： 意味著網(wǎng)絡(luò)Na的信號(hào)可以無損耗地傳輸給網(wǎng)絡(luò)Nb，網(wǎng)絡(luò) Na又可以不受網(wǎng)絡(luò)Nb的負(fù)載效應(yīng)影響，可見運(yùn)算放大器 起到了很好的隔離作用

7、+_+_u1u2+_NbNa(b)5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析 例如：RL.+_u1u2+_R2R1.+ui_(a) 解：圖(a)中：5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析可見RL的影響被隔離圖(b)中：+_+_u1u2+_.RLR2R1ui+_.(b)5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析 例：已知電壓傳輸網(wǎng)絡(luò)如圖所示，試求該網(wǎng)絡(luò)的電壓 傳輸比u2/u1+_.G2+_+_a+_.G1.c.du1u2beG3G5G4G65.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析 解：由“虛地”：對(duì)a點(diǎn)：: “虛斷”對(duì)d點(diǎn)：: “虛斷”即： 可見：對(duì)含運(yùn)算放大器輸出支路的節(jié)點(diǎn)c不列節(jié)點(diǎn)電壓方 程，求解電路的方程組也已經(jīng)夠數(shù)5.3

8、 運(yùn)算放大器的典型電路分析 例：電路如圖所示，試求電壓傳輸比u2/u1+_.R5+_+_ab.R2.R1.R4R3u1u25.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析由“虛地”：對(duì)a點(diǎn)：: “虛斷”對(duì)b點(diǎn)： 解：由于分析含運(yùn)算放大器的電路采用節(jié)點(diǎn)電壓法， 所以：即：5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析 由前述分析可知，理想運(yùn)算放大器的輸入端節(jié)點(diǎn)a既要滿 足“虛地”的概念，又要符合“虛斷”的概念。如果僅從“虛 斷“出發(fā)，將R4、R5看成為串聯(lián)，R3、R4、R5三個(gè)電阻 用一個(gè)等效電阻替代；或由“虛地”出發(fā)，將R2、R4用一 個(gè)并聯(lián)等效電阻替代，都將引起分析錯(cuò)誤?？梢姡瑢?duì)運(yùn)放 輸入端節(jié)點(diǎn)應(yīng)同時(shí)滿足“虛斷”和“虛地”（或“虛短”）概念5.3 運(yùn)算放大器的典型電路分析 例：電路如圖所示，試求電壓傳輸比u2/u1+_+_R5.R6.R4.R3+_.R