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1、第5章 含运算放大器的电阻电路,5.1 运算放大器和它的静态特性,5.2 含运算放大器的电阻电路分析,本章重点, 本章重点, 运算放大器的静态特性, 含运算放大器的电阻电路分析,返回目录,5.1 运算放大器（Operational Amplifier） 和它的静态特性,主要关心的端子： 反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源,1. 端子,2. 电路符号,3. 运算放大器的端电压,a： 反相输入端（inverting input），输入电压 u-。,b：同相输入端（noninverting input） ，输入电压 u+。,o： 输出端（output），输出电压 uo。,A：开环电压放大倍数（
2、open-loop gain）。,Usat,-Usat,Uds,-Uds,线性工作区,|ud| Uds, 则 uo=Aud,正向饱和区,反向饱和区,ud Uds, 则 uo= Usat,ud- Uds, 则 uo= -Usat,这里Uds是一个数值很小的电压。当Usat =13V (Usat一般小于工作电源电压）、 A =105时， Uds= 0.13mV。,分三个区域讨论,ud=u+-u-,运算放大器的静态特性 ：描述输出电压uo和输入端电压ud关系。,4. 运算放大器的端电流,i+i-+ io+ ius+ius-=0,当放大器工作在线性区时（以下讨论均设为该 假定），端电压关系式中不出现直
3、流电源电压。在 电路符号中去掉电源端，以简化符号。,端电流仍是 i+ i-+ io+ ius+ ius-= 0,注意：,5. 电路模型,Ri ：运算放大器两输入端间的输入电阻，通常为1061013 。,Ro：运算放大器的输出电阻，通常为10100 。,在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：, A, uo为有限值，则ud=0 ,即u+=u-，两个输入端之间 相当于短路(虚短路)；, Ri 、Ro0, i+=0 , i-=0。 即从输入端看进去，元件相当于开路（虚开路）。,Usat,-Usat,理想运放的静态特性,6. 理想运算放大器,正向饱和区 ud0,反向饱和区 ud0,返回目录,5.2
4、 含运算放大器的电阻电路分析,1. 反相比例器（inverting amplifier）,以下分析中均假设运算放大器工作在线性区。,用节点电压法分析（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,因A一般很大，上式分母中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,此近似结果可将运放看作理想情况而得
5、到。,上式表明 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）。,由理想运放构成的反相比例器：,“虚短”： u+ = u- =0，i1= ui /R1 i2= -uo /Rf,“虚断”： i-= 0，i+=0， i2= i1,（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。,（2）运放不能工作在开环状态（极不稳定，振荡在饱和），一般工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。,注意：,2. 加法器（summing amplifier）,若,则,实现了加法运算,3. 同相放大器（noninverting amplifier）,4. 减法器（difference amplifier）,叠加计算：,u1单独作用：反相比例器,u1、 u2共同作用时,u2单独作用：同相比例电路,实现了减法运算,5. 电压跟随电路（voltage follower）,特点：, 输入电阻无穷大（虚断）；, 输出电阻为零；,应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。,返回目录,谢谢观看！,