5含有运放的电阻电路

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1、2023-3-21第五章：含有运算放大器的电阻电路第五章：含有运算放大器的电阻电路运算放大器的的电路模型运算放大器的的电路模型比例电路的分析比例电路的分析含有理想运算放大器的电路分析含有理想运算放大器的电路分析2023-3-225-1 运算放大器的的电路模型运算放大器的的电路模型根本要求：掌握实际运算放大器和理想运算放大器的特性。根本要求：掌握实际运算放大器和理想运算放大器的特性。运算放大器运算放大器(运放运放)：是一种用集成电路工艺制成的多端元件。：是一种用集成电路工艺制成的多端元件。运算放大器运算放大器NE5532P和和HA17339的封装图的封装图 2023-3-23NE5532P的的外

2、部接线图外部接线图1 12 23 34 45 56 67 78 8+VCC-VCCu-u+Rou 其中：其中：Pin1,Pin5:调零端。调零端。Pin2:反相输入端。反相输入端。Pin3:同相输入端。同相输入端。Pin4:负电源接入端。负电源接入端。Pin6:电压输出端。电压输出端。Pin7:正电源接入端。正电源接入端。Pin8:未用。未用。2023-3-24符号符号一、运放的电路模型和符号一、运放的电路模型和符号实际运放的输入输出特性实际运放的输入输出特性双端输入双端输入 A)(A0duuuu-+差差动动输输入入电电压压 -+-uuudA 开环电压放大倍数开环电压放大倍数 实际运放的输入输

3、出特性曲线实际运放的输入输出特性曲线-VCCud/mVu0正饱和区正饱和区负饱和区负饱和区线性区线性区+VCCu0+-+u u-+2023-3-25 运算放大器参数的典型取值范围运算放大器参数的典型取值范围一、运放的电路模型和符号一、运放的电路模型和符号运算放大器在线性区时的电路模型运算放大器在线性区时的电路模型 ud/mVu0 线性区线性区+VCC-VCCR0RinAudu+-+u-ud+u0-2023-3-26二、理想运放的模型二、理想运放的模型理想化条件理想化条件:1.无穷大的开环增益无穷大的开环增益;2.无穷大的输入电阻无穷大的输入电阻;3.零输出电阻。零输出电阻。uoud0正向饱和区

4、正向饱和区 ud0反向饱和区反向饱和区 ud0-UsatUsat理想运放的外特性理想运放的外特性理想运放的电路模型理想运放的电路模型Audu+-+u-ud+u0-表示理想运放表示理想运放+-+u-u+u0 理想运放的符号理想运放的符号2023-3-27三、理想运放的端口特性三、理想运放的端口特性 1 因为因为Rin ，所以输入电流，所以输入电流0,0ii-+两个输入端相当于开路，所以此性质称为两个输入端相当于开路，所以此性质称为虚断虚断。2 因为因为A，uo为有限值，则为有限值，则 ud=0。所以输入电压所以输入电压 uu+-两个输入端两个输入端相当于短路，所以此性质称为相当于短路，所以此性质

5、称为虚短虚短 单端输入时：一个输入端接地，另一输入端单端输入时：一个输入端接地，另一输入端虚地虚地+-+u-u+u0i-i+-+u-u+u0i-i+2023-3-285-2 比例电路的分析比例电路的分析 运放开环工作极不稳定，一般外部接假设干元件运放开环工作极不稳定，一般外部接假设干元件，使其工作在闭环状态。，使其工作在闭环状态。一、比例倒相器一、比例倒相器inu1R2Ru01i2i+uinRoR-Au1R-uou2Rinu运放等效电路运放等效电路1221211)111(RuuRuRRRinnnin-+ononRAuuRRuR-+-2212)11(1-uun1onuu 212211)111(R

6、uuRuRRRinoin-+-0)11()1(22+-ooouRRuRAR由结点法：由结点法：其中：其中：2023-3-29解方程：解方程：)1(1)111)(11()1(2o22in12o1in2oRRARRRRRRRuRRAuo-+-所以：所以：2oin2122o12ino)1)(1(11RRARRRRRRRRuu-+-00022.1112-RRin0uu设：设：A=50000，Rin=1M，Ro=100，R2=100K，R1=10K那么：那么：12inoRRuu-可见用：可见用：足够精确。足够精确。2023-3-210如按照理想运算放大器计算：如按照理想运算放大器计算：与上述结果相同。与

7、上述结果相同。inu1R2Ru01i2i+u因为：因为：i1=i2 虚断虚断 u-=0=0 虚地虚地12in0RRuu-201inRuRu-所以：所以：2023-3-211 5-3 含有理想运算放大器的电路分析含有理想运算放大器的电路分析对于含有理想运放的电路，其分析常用以下方法：对于含有理想运放的电路，其分析常用以下方法：1 理想运放的两条规那么：理想运放的两条规那么：“虚断虚断 和和“虚短虚短 2 结点电压法结点电压法例例1：正相比例器：正相比例器fR u1R1u+u-i+i-u0R2u-规那么规那么1“虚断虚断0 +-ii规那么规那么2“虚短虚短+-uu1u o22uRRRuf+-+uR

8、RRuf22o12)1(uRRf+如：如：R2=，或：，或：Rf=0电压跟随器电压跟随器:u0=u1 u1 u02023-3-212例例2：加法器：加法器-+u1u0+-iR1三输入加法器三输入加法器u2u3R2R3i1i2i3ifRf根据虚短特性根据虚短特性312123123,uuuiiiRRR根据虚断特性和根据虚断特性和KCL：123fiiiii+根据欧姆定律和根据欧姆定律和KVL，求得输出电压和输入电压的关系：，求得输出电压和输入电压的关系：1231 12233123fffoffRRRuR iuuuk uk uk uRRR-+123fRRRR若若123ouuuu-则：则：加权加法器加权加

9、法器加法器加法器2023-3-213例例3 3：求：求uoi+_uo_+_6VRRu+u-RR+_uo_+_3V1.5RR反相比反相比例器例器V235.10-RRu2023-3-214例例4 4：求：求uoVuVu3 621解：解：Vuuu5.12 243RuuRuuo-331Vuuu3362310-+-+-R+uo_+6V_+_+3V+RRRu4u3u2u1I1I22023-3-215i1=if323RRRuuu+-i2fiRuuRuuo11-解得：解得：11132301RRuRRRRRuuffii2)(-+110321RRuuuRRRRf)(,ii2f-当当例例5：减法器减法器Rfif+_

10、uo_+R2i-u+u-R1R3ui1ui2i1i+u-=u+根据虚短特性：根据虚短特性：i-=i+=0根据虚断特性根据虚断特性：2023-3-216例例6 6：积分运算：积分运算iR=iCdtuRCuio-1dtduCRuoi-i-=0根据虚断特性根据虚断特性：u-=u+=0根据虚短特性：根据虚短特性：dtuudCRuuoi)(-C+_uo_+_uiRiCi-u-iR2023-3-217例例7：微分运算微分运算iC=iRRudtduoi-C i-=0根据虚断特性根据虚断特性：u-=u+=0根据虚短特性：根据虚短特性：RuudtuudCi0)(-dtduRCuio-C+_uo_+_uiRiCi-u-iR