電路-第五版-邱關(guān)源,運(yùn)放

第五章含運(yùn)算放大器的電阻電路重點(diǎn)（1）理想運(yùn)算放大器的外部特性；（2）含理想運(yùn)算放大器的電阻電路分析；（3）熟悉一些典型的電路；

運(yùn)算放大器(operationalamplifier)是一種有著十分廣泛用途的電子器件。最早開(kāi)始應(yīng)用于1940年，1960年后，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)算放大器逐步集成化，大大降低了成本，獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。5.1運(yùn)算放大器的電路模型1.簡(jiǎn)介

應(yīng)用主要用于模擬計(jì)算機(jī)，可模擬加、減、積分等運(yùn)算，對(duì)電路進(jìn)行模擬分析。在信號(hào)處理、測(cè)量及波形產(chǎn)生方面也獲得廣泛應(yīng)用。

符號(hào)7654321+15V－15V8個(gè)管腳：2：反相輸入端3：同相輸入端4、7：電源端6：輸出端1、5：外接調(diào)零電位器8：接地+__+u+u-+_uoao+_ud_+A+b電路符號(hào)a：

反向輸入端，輸入電壓u－b：同向輸入端，輸入電壓

u+o：輸出端,輸出電壓

uo在電路符號(hào)圖中一般不畫出直流電源端，而只有a,b,o三端和接地端。其中參考方向如圖所示，每一點(diǎn)均為對(duì)地的電壓，在接地端未畫出時(shí)尤須注意。A：開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)，可達(dá)十幾萬(wàn)倍:公共端(接地端)在

a,b間加一電壓

ud=u+-u-，可得輸出uo和輸入ud之間的轉(zhuǎn)移特性曲線如下：分三個(gè)區(qū)域：①線性工作區(qū)：|ud|

<

=Usat/A,則

uo=Aud=A(u+_u-)②正向飽和區(qū)：③反向飽和區(qū)：ud>

則

uo=Usatud<-

則uo=-Usat2.運(yùn)算放大器的靜特性

是一個(gè)數(shù)值很小的電壓，例如Usat=13V,A=105，則

=0.13mV。Usat-Usat

-

Uo/VUd/mVO實(shí)際特性近似特性au+u-uoo+_ud_+A+b3.電路模型輸入電阻輸出電阻當(dāng):u+=0,則uo=－Au－當(dāng):u－=0,則uo=Au＋在線性放大區(qū)，將運(yùn)放電路作如下的理想化處理：①

A

uo為有限值，則ud=0,即u+=u-，兩個(gè)輸入端之間相當(dāng)于短路(虛短路)；②

Ri

4.理想運(yùn)算放大器i+=0,i－=0。

即從輸入端看進(jìn)去，元件相當(dāng)于開(kāi)路(虛斷路)。+_A(u+-u-)RoRiu+u-＋－uo③

Ro

05.2含運(yùn)算放大器的電路分析1.倒向比例器運(yùn)放開(kāi)環(huán)工作極不穩(wěn)定，一般外部接若干元件(R、C等)，使其工作在閉環(huán)狀態(tài)。R1RiRfRo-Au1+_+_u1+_uo+_uiRL運(yùn)放等效電路21+_uo_+A++_uiR1RfRL12用結(jié)點(diǎn)法分析：(電阻用電導(dǎo)表示)(G1+Gin+Gf)un1-Gfun2=G1ui-Gfun1＋(Gf+Go+GL)un2

=－GoAu1u1=un1整理，得(G1+Gin+Gf)un1-Gf

un2=G1ui(-Gf+GoA)un1＋(Gf+Go+GL)un2

=0解得uiR1RinRfRo－Au1+_+_u1+_uo+_RL運(yùn)放等效電路21因A一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一項(xiàng)的值比(G1+Gi+Gf)(Gf+Go+GL)要大得多。所以，后一項(xiàng)可忽略，得

近似結(jié)果可將運(yùn)放看作理想情況而得到。表明uo/ui只取決于反饋電阻Rf與R1比值，而與放大器本身的參數(shù)無(wú)關(guān)。負(fù)號(hào)表明uo和ui總是符號(hào)相反(反相比例器)。根據(jù)理想運(yùn)放的特性分析：(1)根據(jù)“虛短”：（2）根據(jù)“虛斷”：(1)當(dāng)

R1和Rf

確定后，為使uo不超過(guò)飽和電壓(即保證工作在線性區(qū))，對(duì)ui有一定限制。(2)運(yùn)放工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)極不穩(wěn)定，振蕩在飽和區(qū);工作在閉環(huán)狀態(tài)，輸出電壓由外電路決定。(Rf

接在輸出端和反相輸入端,稱為負(fù)反饋)。

注意u+=u-

=0，i1=ui/R1i2=-uo

/Rfi-=0，i2=i1+_uo_+

++_uiR1RfRLi1i2u+u-5.3含理想運(yùn)算放大器電路的分析處理含有理想運(yùn)放的電路,主要使用下面兩個(gè)規(guī)則:(2)

同相輸入端和反相輸入端的電壓相等(虛短)(1)同相輸入端和反相輸入端的輸入電流均為零(虛斷)2.加法器比例加法器：y=a1x1+a2x2+a3x3

符號(hào)如右圖：u-=u+=0i-=0+_uo_+

+R2Rfi-u+u-R1R3u1u2u3x1a1a2a3-1-yyx2x3i1i2i3if3.正向比例器u+=u-=uii+

=i-=0根據(jù)“虛短”和“虛斷”結(jié)論（1）uo與ui同相（2）當(dāng)R2=

，R1=0時(shí),uo=ui，

為電壓跟隨器（3）輸入、輸出關(guān)系與運(yùn)放本身參數(shù)無(wú)關(guān)。_+

+RiuiR1R2u+u-i-+_uo+_i+應(yīng)用：在電路中起隔離前后兩級(jí)電路的作用。例可見(jiàn)，加入跟隨器后，隔離了前后兩級(jí)電路的相互影響。R2RLR1+_u2+_u1_+

++_u1R1R2RL+_u2A電路課堂練習(xí):P1195-15-25.減法運(yùn)算Rfui1ui2+_uo_+

+R2i-u+u-R1R3i1ifu-=u+i-=i+=0i1=if解得：6.積分運(yùn)算u-=0i-=0iR=iC積分環(huán)節(jié)C+_uo_+

++_uiRiCi-u-iRx-yy-1

7.微分運(yùn)算u-=0i-=0iR=iCC+_uo_+

++_uiRiCi-u-iR練+_uo_+

++_4V4R2Ri1i2u+u-求uo解練+_uo_+

++_