第五章含有运算放大器的电阻电路讲稿

发布时间：2020-03-04 00:43:23 来源：范文大全收藏本文下载本文手机版

第五章含有运算放大器的电阻电路

运算放大器是一种广泛应用的多端元件。一般放大器的作用是把输入信号放大一定的倍数后再输出出去。输出电压与输入电压的比称为电压放大倍数或电压增益。运算放大器是一种增益很高的放大器，通常可达到几万—几百万，而且运算放大器可同时放大直流和一定频率的交流信号，并能完成微分、积分、加法等运算，故称为运放。实际上，运放的应用早已超出了这个范围。

第一节

运算放大器的电路模型

一、运放的电路模型：

不同类型的运算放大器内部结构不同，我们暂不介绍。只注意它的外部接线端及其功能。如图5-1-1。

两个输入端，a为反向输入端，b为正向输入

端。一个输出端，输出电压为u0。E+、E为保证运放内部的晶体管正常工作的偏置电压。实际上在分析运放的工作时，不考虑电源，因此一般不再画出。如图5-1-2。

运放的输入信号可以加在正向输入端和地之间，可以加在反向输入端和地之间，也可以在两个输入端同时加入信号，形成差动输入，分别如图5-1-3（a）、（b）、（c）。

（a）中：输出电压的开环放大倍数。

（b）中：输出电压u0= - Auin （c）中：输出电压u0=A（u

u0=Auin 其中A为运放

-u-）= Aud 运放是一种单向元件，只有在输入端加入信号时，输出电压才有放大作用，如果反之，

1 就不能实现放大作用。图中的的三角形符号就表示这种单方向。

二、输入—输出特性曲线：

输出电压与输入电压之间的关系可用图5-1-4来描述。

特性曲线表明：当输入电压的绝对值从零增加时，

u0—ud为线性关系，其斜率取决于A的值，由于A很大，

因此曲线很陡，当输入电压较大时，输出电压趋于饱和，Usat不再变化，此饱和值略低于直流偏置电压，此曲线称为运放的外特性曲线。外特性一般与输出电流大小无关。理想运放可以用受控源来描述。如图5-1-5。

其Rin为运放的输入电阻，R0为输出电阻。

Rin一般很大，约几十千欧—几兆欧。R0一般很小，为几十欧—上百欧姆。例如常用的741运放，其输入电阻2兆欧，输出电阻75欧，开环放大倍数A为20万倍。

在理想的情况下，可认为Rin近似无穷大，即输入端相当于开路—称为虚断路，故输入电流为零；输出电阻R0近似为零，开环放大倍数A近似无穷大，而输出电压u0为有限值，因此输入电压ud=u+-u-近似为零。即输入端象接地一样，称为虚短路。因此，理想运放工作在近似零输入电压、零输入电流的工作状态。

实际上，运放的工作情况是很复杂的，如A随频率的增高而下降等。为分析问题方便，本章在分析电路时，均视为理想运放，而不涉及非线性区的工作情况。

第二节

具有运算放大器的比例电路

具有运放的比例电路如图5-2-1。

输出电压通过电阻Rf反馈到输入端，由于Rf

的存在，电路的输入电压

uin与运放的反向输入电

压不同，为了分析工作原理，画出受控源等效电路，

如图5-2-2。

应用结点电压法求输入、输出电压之间的关系。

uin1111'()uu0RRfRSSRfRin整理'1u'(11)uAu0RRRR0f0fuin1111'()uu0RRfRSSRfRin消去中间变量A111（）u'()u00R0RfR0Rfu0RR1ffRRRuinRSRS（10）（1ff)RfRSRin1RA0Rf适当选取Rs、Rf之值，则u0u1n(Rf)

由此可见，输出电压、输入电压之比取决Rs于Rf和Rs 之比。

本题也可以把运放作为理想运放来处理，可以得到相同的结果。由图5-2-1，根据虚断路、虚短路，可得：

u0uuinu'u'u0uR由于u'0 所以 in即 0f。 RSRfRSRfuinRS可见，后一种方法简单。

第三节具有理想运算放大器电路的分析

一、加法器，电路如图5-3-1。

二、积分电路，如图5-3-2。

根据理想运放的输入电流等于零，则i1i2即u1dudc2c(u0)RSdtdt输出电压u01RSC

2(0)u()du01t设u2(0)=0 则输出电压与输入电压为积分关系，选择不同的RS和C，可获得不同幅度的输出电压。

三、负阻抗变换器电路，如图5-3-3。

四、复杂运放电路的分析，如图5-3-4

本章必做作业：5-1，5-2，5-3，5-4，5-6。

直流电阻电路分析教案