含有運算放大器的電阻電路總結(jié)

1、第五章含有運算放大器的電阻電路重點：1、運放的傳輸特性2、比例器、加法器、減法器、跟隨器等運算電路3、含理想運放的運算電路的分析計算難點：熟練計算含理想運放的電路5.1運放的電路模型5.1.1運放的符號運放是具有高放大倍數(shù)的直接耦合放大電路組成的半導(dǎo)體多端實際元件。而在本章中,所講到“運放”圖5-1運放的符號圖5-2運放的新國標(biāo)符號5.1.2運放的簡介一、同相與反相輸入端運放符號中的“+”、"-”表示運放的同相輸入端和反相輸入端，即當(dāng)輸入電壓加在同相輸入端和公共端之間時，輸出電壓和輸入電壓兩者的實際方向相對于公共端來說相同；反之,當(dāng)輸入電壓加在反相輸入端和公共端之間時，輸出電壓和輸入

2、電壓兩者的實際方向相對于公共端來說相反。其意義并不是電壓的參考方向。二、公共端在運放中，公共端往往取定為接地端電位為零，實際中，電子線路中的接地端常常取多條支路的匯合點、儀器的底座或機殼等，輸入電壓、輸出電壓都以之為參考點。有時，電路中并不畫出該接地端，但計算時要注意它始終存在。5.1.3運放的輸入輸出關(guān)系一、運放輸入輸出關(guān)系曲線在運放的輸入端分別同時加上輸入電壓U+和u-（即差動輸入電壓為Ud）時，貝U其輸出電壓Uo為Uo=Au(u-u)=Auud+.-Au+Usat-Usat圖5-3運放輸入輸出關(guān)系曲線實際上，運放是一種單向器件，即輸出電壓受輸入電壓的控制，而輸入電壓并不受輸出電壓的控制。

3、由其輸入輸出關(guān)系可以看出，運放的線性放大部分很窄，當(dāng)輸入電壓很小時，運放的工作狀態(tài)就已經(jīng)進入了飽和區(qū)，輸出值開始保持不變。二、運放的模型+Au(u+-U-)u圖5-4運放的電路模型由運放的這一模型，我們可以通過將運放等效為一個含有受控源的電路，從而進行分析計算例：參見書中P140所示的反相比例器。（學(xué)生自學(xué)）5.1.4有關(guān)的說明在電子技術(shù)中，運放可以用于1.信號的運算一一如比例、加法、減法、積分、微分等2. 信號的處理一一如有源濾波、采樣保持、電壓比較等3. 波形的產(chǎn)生一一矩形波、鋸齒波、三角波等4.信號的測量一一主要用于測量信號的放大5.2具理想運放的電路分析5.2.1含理想運放的電路分析基

4、礎(chǔ)所謂“理想運放”，是指圖中模型的電阻Rin、R0為零，A為無窮大的情況。由此我們可以得出含有理想運放的電路的分析方法。根據(jù)輸入輸出特性，我們可以得出含有理想運放器件的電路的分析原則：虛短一一由于理想運放的線性段放大倍數(shù)為無窮大，即從理論上說，要運放工作在線性區(qū)域，運放的輸入電壓應(yīng)該無窮小，可見工作在線性區(qū)的理想運放的輸入端電壓近似為零，也就是說，輸入端在分析時可以看成是短接的，這就是所謂的“虛短”。在分析計算中，運放的同相端與反相端等電位。虛斷一一由運放的模型可見，當(dāng)運放工作在線性區(qū)內(nèi)時，其輸入電壓近似為零，那么其輸入電流亦近似為零。這樣，我們在分析計算含運放的電路時，可以將運放的兩個輸入端

5、視為開路。虛地*當(dāng)運放的同相端（或反相端）接地時，運放的另一端也相當(dāng)于接地，我們稱其為"虛地”。5.2.2含理想運放的電路分析原則主要應(yīng)用節(jié)點法，結(jié)合上面的分析基礎(chǔ)得出結(jié)論。5.2.3例題一、例1反相比例器已知：求：該電路的輸入輸出關(guān)系。解：由于“虛斷”，則廠=0。因為Ui-uUi-0Uii=一RRRU一一Uo0UoUoiF=一RfRfRf由于“虛短”，理想運放的輸入電流為零，即i=0,所以i=iF：Ui.Uoi=iF=_RRf因此：RfUo=一一UiRi由此可見，當(dāng)可以通過改變電阻R、Rf的大小，從而使得電路的比例系數(shù)改變。該電路正是一個由運放構(gòu)成的反相比例器。注意：其中的Rb是運

6、放出平衡電阻，主要是因為運放內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求兩個輸入段對應(yīng)的只是具體的計算不在本課程中輸出電阻平衡所致。其他的運放電路中均有此平衡電阻存在,講述。（模擬電子）二、例2反相器Uo思考反相器的實現(xiàn)當(dāng)比例器中的R=RF時,=UiUo=-ui,即為一個反相器。三、例3加法器已知：加法器電路如圖所示Uo求：該電路的輸入輸出關(guān)系。解：由于“虛短”，理想運放的輸入電流為零，即i0,所以i=ii+i2+i3；由于“虛斷”，則節(jié)點1的電位為零。列寫方程:i3一R3一Ui2-0R3Ui2一R2一Uii-0R2Uii一Ri一E0-U。_UoRf一Rfi=iii2Ui3-0Ui3對節(jié)點1列寫節(jié)點方程i=ii+i2,所以:

7、（KCL方程），有由此可見，當(dāng)R=R2UiiUo=Rf（擋Ri業(yè)業(yè)）&R3=R=Rf時Uo=（Uii*Ui2Ui3）,其實，該電路正是一個由運放構(gòu)成的反相加法器。四、例4減法器Rf->°°JUo五、例5電壓跟隨器六、例6微分器圖5-7電壓跟隨器Uo=u一=Ui=*Uo11dUiuo=-uidtU0=-RCRCdt七、例7分析較為復(fù)雜的運放電路已知：電路如圖所示，其中uh=0.3V,Uii=57,*=1V。100k'.1UiiUi2Ui3Uoi50k'.1IRL=10kQ】0.6Rl50kQ1Uo2100k'.1Uo100k'.1

8、圖5-10較為復(fù)雜的運放電路的分析求：Uo解：考慮運放1:Ui1-000.6u°1所以:Uo1502山1100考慮運放2:5V1V0.6100k100k._(5-1)i因為：200=0.02mA考慮運放3:計算u+：10-ui13100.3=1V3，可以計算得出：u+=1+100kx0.02=3V（也可直接用分壓公所以：Uo2-u=沙50k3V-100k可以計算得出：u1003=2V50100u°1-uu7。12而：50即：5020100所以：u=8V例8設(shè)計完成一定運算功能的運放電路已知：利用運放實現(xiàn)運算：uo=2（ui1ui2）-°.5ui3求：完成上述功能的

9、電路（Rf=20kH）減、反相等。比例電路加法電路解：分析：要完成這樣的設(shè)計題，要求熟悉一些基本的運放計算電路一一如比例、加、減法電接下來，我們分析u。=2(un+Ui2)0.5Ui3的實現(xiàn):Uo1R1=r2=rf=20k”2.U°2-2u0iUo1R-2-(Ui1Ui2)=2(Ui1Ui2)Rf3.4.5.u°3Uo4Uo5-0.5ui3RfRb>ooUiUi3RRbRfUiR=0.5Rf=10k"r=2Rf=40k'.1=(u°2u°3)=-2(Ui1-Ui2)-0.5Ui3】R1=R2=Rf=20k"-u°4UiRf->°°+Rb*UiR=Rf=20k.&將以上分析綜合起來，可以畫出實現(xiàn)要求運算的電路如下:20k20kUi九、例9非理想運放電路的計算已知：運放電路如圖所示UiiTR2Ri34IUo2和3列寫節(jié)點求：輸入輸出電壓的關(guān)系解：電路中有四個獨立節(jié)點，且節(jié)點1的電位已知，因此，可以對節(jié)點方程:十、例10求解微分方程的電子模擬原理電路設(shè)計0.5x0.1sin，t=0，-八次已知：微分方程dt，將sinot作為信號源輸入求：能解出x的模擬原理電路。解：分析：dxdx，、一