电路教程全攻略4.ppt

第五章 §5-1 运算的电路模型 §5.2 含运算放大器的电路的分析 * * 含有运算放大器的电阻电路 重点掌握： 1. 运放的电路模型： 实际运算放大器 理想运算放大器 2. 运算的分析 方法 1. 电路符号： a： 反向输入端，输入电压 u- b：同向输入端，输入电压 u+ O： 输出端, 输出电压 uo 实际运放均有直流电源端，在电路符号图中一般不画出，而只有a,b,O三端和接地端。 注意：其中参考方向如图所示，每一点均为对地的电压 ，在接地端未画出时尤须注意。) A：开环电压放大倍数， (可达十几万倍) + _ u+ _ + u- + _ uo + _ ud : 公共端(接地端) + _ ud ud u+ u- uo _ + A + a b o b a _ + + O A ud: 净输入量，ud =u+-u- ：“单方向”性质 一、实际运算放大器： 则可得输出uo和输入ud之间的转移特性曲线如下： uo ud O 分三个区域： ①线性工作区： |ud| Uds, 则 uo=Aud ②正向饱和区： ③反向饱和区： ud Uds, 则 uo= Usat ud- Uds, 则 uo= -Usat 2. 运算放大器的外特性： 这里Uds是一个数值很小的电压，例如Usat=13V, A =105，则Uds=0.13mV。 实际特性 Usat -Usat Uds -Uds 近似特性 + _ ud ud u+ u- uo _ + A + a b o 3. 电路模型： Ri ：运算放大器两输入端间的输入电阻。 Ro：运算放大器的输出电阻。 + _ ud ud u+ u- uo _ + A + a b A(u+-u-)=Aud: 运算放大器电压控制电压源的电压 通过测量：Ri、A很大，R0很大 Ri u+ u- + ud _ + _ A(u+-u-) Ro + _ uo 在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理： ① A??、 R0?0 两个输入端之间相当于短路(虚短路) Ri ?? 即从输入端看进去，元件相当于开路(虚开路)。 二、 理想运算放大器： Ri u+ u- + ud _ + _ A(u+-u-) Ro + _ uo u0=A(u+- u- ) ∵ uo为有限值 u+- u-= u0 /A ∴ u+ - u- = 0 ∴ u+= u- 理想化条件：A?? Ri ?? R0?0 0 uo ud 电压转移特性(外特性) Usat -Usat 正向饱和区 ud0 反向饱和区 ud0 理想运放的电路符号 ? i- + _ ud ud u+ u- uo _ + + i+ 一、 实际运算放大器 分析： 运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。 1 + _ uo _ + A + + _ ui R1 Rf RL 2 R1 Ri Rf Ro Au1 + _ + _ u1 + _ uo _ ui RL 运放等效电路 2 1 + 用结点电压法分析：(电阻用电导表示) (G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui -Gf un1+(Gf+Go+GL)un2 =GoAu1 u1=un1 整理，得 (G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui -(Gf +GoA)un1+(Gf+Go+GL)un2 =0 解得 R1 Ri Rf Ro Au1 + _ + _ u1 + _ uo _ ui RL 运放等效电路 2 1 + 因A一般很大，上式中分母中Gf(AGo-Gf)一项的值比(G1+ Gi + Gf) (G1+ Gi + Gf)要大得多。所以，后一项可忽略，得： 此近似结果与运放看作理想情况作比较 表明 uo / ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值，负号表明uo和ui总是符号相反(反相比例器) 二、理想运算放大器分析： “虚短”： u+ = u- =0 “虚断”：i2= i1 注意：(1) 当 R1 和 Rf 确定后，为使 uo 不超过饱和电压(即保 证工作在线性区)，对ui有一定限制（不能太大）。 (2) 运放不能工作在开环状态(极不稳定，振荡在饱和区)，一般工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。 ( Rf 接在输出端和反相输入端,称为负反馈。 ) 1 + _ uo _ + A + + _ ui R1 Rf RL 2 i1 i2 u- u+ u- =0 1. 倒相比例器： (3)u0视作为电源处理 2. 同相比例器 “虚断”： u+ = ui i+ _ + ? +