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1、2023年9月26日星期二,1,第五章 含有运算放大器的电阻电路,内容提要运算放大器的电路模型理想运放的两条重要规则含理想运放电路的分析要点几个典型电路。,http:/,2023年9月26日星期二,2,5-1 运算放大器的电路模型,一、集成运算放大器简介,是一个包含许多晶体管的集成电路，电压放大倍数(输出电压与输入电压的比值）很高。最初主要用于模拟计算机，故称集成运算放大器。如今，集成运算放大器的应用早已超出模拟计算的范踌。它象一个性能很高的晶体管，只要外加少数几个元件，就能方便地完成各种各样的功能。,http:/,2023年9月26日星期二,3,二、集成运放的应用 应用广泛，电路形式千变万化
2、，但从工作状态看，分为线性应用和非线性应用两大类。,1.线性应用 运放工作于线性放大状态。可构成各种电压放大器、有源滤波器 和 比例、加、减、乘、除、指数、对数、微分、积分等线性运算电路；,2.非线性应用 运放工作于开关状态。构成电压比较器、各种非正弦波发生器(方波、三角波、锯齿波)等。,信号处理,模拟运算,http:/,2023年9月26日星期二,4,国产F007内部原理图(对应国外mA741),同相输入端,反相输入端,输出端,正电源,负电源,调零端,调零端,A=105.5,u+,u-,uo,+15V,-15V,http:/,2023年9月26日星期二,5,三、集成运放的输入、外特性、电路模
3、型,uo=-Au-,同相输入：,uo=Au+,u-,u+,1.输入情况,(1)若在两个输入端同时加输入电压 u+和u-,有：uo=A(u+-u-)=A ud,这叫做双端输入。,ud=u+-u-称差动电压。,(2)若只在一个输入端加输入电压，另一端接地，则称为 单端输入。,反相输入：,因此也称差动输入方式。,http:/,2023年9月26日星期二,6,2.外特性(电压传输特性),(1)当|ud|e 时,(2)当|ud|e 时,uoUsat，不再随输入ud的变化而改变,运放处于饱和状态。,A 很大，传输特性很陡，,运放在线性放大状态下工作。,uo=A ud,ud的变化范围非常小。,http:/,
4、2023年9月26日星期二,7,3.运放的电路模型,工作在线性放大状态时的模型,Ri 是输入电阻，一般为1031012W。,Ro 是输出电阻，一般为十几几百W。,用VCVS表示输入电压对uo的控制作用。,开环运行：因内有完整的多级放大器，故不需外围元件，接通电源就能工作。,闭环运行：实用中，必须通过一个(反馈)网络把输出端与反相端连接起来才行。,http:/,2023年9月26日星期二,8,0,5-2 比例电路分析,用结点法分析 uo与ui的关系,+,+,u-,-,uo,=,-,u-,+,+,=,un1=u-，,un2=uo，,uo,消去中间变量 u-并整理,http:/,2023年9月26日
5、星期二,9,1,1,+,一些高精度的集成运放，A可达107。,因A很大，结果足够精确，并说明：,(1)选不同的R1和R2，可获得不同的比例系数，或放大倍数；,(2)集成运放性能稍有改变，比例系数基本不受影响。,0,http:/,2023年9月26日星期二,10,5-3 含理想运放的电路分析,一、理想运放在线性应用时的两条规则,=(u+-u-),=ud,理想运放的参数：A，Ri，Ro=0,Ri,(1)i-=i+=0,输入端相当于开路(“虚断”路)。,0,(2)u+=u-,反相端与同相端相当于短路(“虚短”路)。,http:/,2023年9月26日星期二,11,由规则2,由规则1：i1=i2,二、
6、同相比例电路,虚地,ui,R1,=,uo,R2,-,由规则1：R1、R2为串联，,由分压公式：,uR1=,R1+R2,R1,uo,由规则2：uR1=ui，,uo=,R1,R1+R2,ui,http:/,2023年9月26日星期二,12,则 uo=ui，称电压跟随器。,实际运放的Ri很大，起“隔离”作用，亦称缓冲放大器。,若R2=0,R1断开,当负载发生变化时，输出电压 uo也会跟着发生变化。,插入缓冲放大后，RL的变化不会影响 u2(=uo)。,http:/,2023年9月26日星期二,13,三、反相加法器,i-=0 i1+i2+i3=i,若 R1=R2=R3=Rf则 uo=-(u1+u2+u
7、3),虚地,+,+,=-,uo=-,+,+,若用叠加原理，则可以直接引用反相比例运算的结论。,若用结点电压法:,自导,un1=,+,+,+,虚地,=0,http:/,2023年9月26日星期二,14,=0,=0,R5=R6,-,+,-,=0,(G1-G2)ui=(G3-G4)uo,例53,http:/,2023年9月26日星期二,15,题5-7 求图示电路的uo与us1、us2 之间的关系。,解：,R1,uS1-u-,=,R2,u-uo,R3,u+uS2,=,R4,uo-u+,u+=u-,消去u+、u-并整理得,uo=,G1 G4-G2 G3,(G3+G4)G1 uS1,+(G1+G2)G3 uS2,http:/,
