電路原理一章

1-7運算放大器運算放大器（簡稱運放）是將多個晶體管、電阻、二極管等集成在一起的多端電路器件。它是一種高電壓放大倍數、高輸入電阻、低輸出電阻的放大器。

一、運算放大器

運放器件的電氣圖形符號如圖(a)所示。運放在正常工作時，需將一個直流正電源和一個直流負電源與運放的電源端E+和E-相連[圖(b)]。兩個電源的公共端構成運放的外部接地端。abo二、運算放大器的電路符號及說明1.符號2.說明a：倒向輸入端，輸入電壓b：非倒向輸入端，輸入電壓o：輸出端,輸出電壓uo在電路符號圖中一般不畫出直流電源端，而只有a、b、o三端和接地端。A：開環(huán)電壓放大倍數，可達十幾萬倍。:公共端(接地端)+__++_uoao+_udb_+A+倒（反）相輸入端，它的對“地”電壓與輸出端對“地”的電壓極性永遠相反。若在a、b端同時加輸入電壓u-和u+，則有：其中:ud為加在同相、反相輸入端之間的電壓，稱為差動輸入電壓。+__++_uoao+_udb_+A+非倒（同）相輸入端，它對地的電壓與輸出端對“地”的電壓極性永遠相同。

注意

圖中每一點的電壓均表示每一點對地的電壓，在接地端未畫出時尤須注意。Usat-Usat

-

uo/Vud/mVo分三個區(qū)域：①線性工作區(qū)：|ud|

<

則

uo=Aud②正向飽和區(qū)：③反向飽和區(qū)：ud>

則

uo=Usatud<-

則

uo=-Usat

是一個數值很小的電壓，例如Usat=13V,A=105，則

=0.13mV。近似特性注意實際特性三、運放的輸入-輸出轉移特性曲線四、工作在線性區(qū)的運放電路模型參數名稱典型值范圍理想值A電壓放大倍數105

–108

Ri輸入電阻106

–1013

Ro輸出電阻10–100

0Vcc電源電壓5–24V

運放的典型取值范圍五、兩種線性運放：1.理想運放（1）條件：（2）特點：稱為“虛短”稱為“虛斷”①②（3）理想運放的符號及轉移特性2.有限增益運放：（1）條件：（2）特點：(3)有限增益運放模型的符號和轉移特性曲線A(4)電路模型六、含有運算放大器電路的分析例1

圖示電路是同相比例放大器。試分析輸出電壓與輸入電壓之間的關系。同相比例放大器解：根據“虛斷”和“虛短”，有i1=i2，u-=ui，因此：結論：輸出和輸入電壓是同相的，且比值大于1。改變R1和R2的值，就可改變輸出和輸入電壓的比值。同相比例放大器R2=0R1=

該電路被稱為電壓跟隨器，或單位增益放大器?？偨Y：處理運放時要注意的幾點：理想運放：有限運放所列方程為結點的電流方程連接輸入輸出的結點例2書P19

例1-7-1電路分析：求解各支路的電壓、電流和功率。IU=RIP=UI1-8支路分析法一、支路分析法：電路分析的一種方法二、種類支路電流法和支路電壓法※支路電流法：以各支路電流為未知量列寫電路方程分析電路的方法。支路電壓法：以各支路電壓為未知量列寫電路方程分析電路的方法。R1R2R3R4R5R6+–i2i3i4i1i5i6uS1234獨立方程數應為b=6個。b=6n=4根據KCL列方程結點2：–

i2+i3+i4=0結點3：–

i4

–

i5+i6=0結點4：–

i1

–

i3+i5=0(流出為正，流入為負)這4個方程是不獨立的結點1：i1+i2

–i6=0三、舉例說明支路電流法：1.例題：求各支路電流解：獨立結點：與獨立KCL方程對應的結點。參考結點：被劃去的結點通常被設為電路的參考結點。對有n個結點的電路，只有n-1個獨立的KCL方程。任意劃去其中一個方程，剩余的就是獨立方程。一般情況：＊選取方法：任意選取一參考結點，其余的就是獨立結點。R1R2R3R4R5R6+–i2i3i4i1i5i6uS12343選定圖示的3個回路列寫KVL方程。12R1i1+R5i5+R6i6–uS=0–R1i1+R2i2+R3i3=0–R3i3+R4i4–R5i5=0由KVL所能列寫的獨立方程數為：

l=b-(n-1)上例

l=b-(n-1)=3

i1+i2–i6=0–i2+i3+i4=0–i4–i5+i6=0KCL–R1i1+R2i2+R3i3=0–R3i3+R4i4–R5i5=0

R1i1+R5i5+R6i6–uS=0KVLR1R2R3R4R5R6+–i2i3i4i1i5i6uS12346個未知數，6個獨立方程，可求出各支路電流獨立回路：獨立KVL方程所對應的回路。(2)每增選一個回路使這個回路至少具有一條新支路。平面電路：可以畫在平面上，不出現支路交叉的電路。123問題：如何保證所選回路是獨立的？(1)對平面電路，b–(n–1)個網孔即是一組獨立回路。(1)標定各支路電流參考方向；(2)選定(n–1)個結點，列寫其KCL方程；(3)選定b–(n–1)個獨立回路，列寫其KVL方程；(元件特性代入)(4)求解上述方程，得到b個支路電流。2.支路電流法列寫方程的一般步驟：US1=5V，R1=500

，R2=1000

，R3=1000

，=50。求各支路電流。I1I3US1R1R2R3ba+–I2

I1例1結點a：–I1+I2+I3=0(1)n–1=11個KCL方程：解(3)I2=50I1I1I35V50010001000ba+–I250I1(2)b–(n–1)=22個KVL方程：12回路1:500I1－1000I2+U

=5回路2:1000I3I2－U=0U+–I1=0.0971mAI3=4.95mAU=9.806VI2=4.854mA聯立求解方程(1)、(2)、(3)，得122個KCL方程-

i1-i2+i3=0(1)-

i3+i4

-

i5=0(2)例2列寫求解圖示電路的支路電流方程(含理想電流源支路)。i1i3uSiSR1R2R3ba+–+–i2i5i4ucR4n=3選c為參考結點。解R1

i1-R2i2=uS(3)R2

i2+R3i3

+

R4

i4=0(4)b=5，由于i5=iS為已知，只需2個KVL方程。所以在選擇獨立回路時，可不選含獨立電流源支路的回路。選回路1，2列KVL方程。i5=iS(5)

3.支路電流法的特點：支路電流法列寫的是KCL和KVL方程，所以方程列寫方便、直觀，但方程數較多，宜于在支路數不多的情況下使用。四、電路的簡化1.電橋電路：（1）電橋平衡的定義：RgR3R5R1R2R4+–i2i3i4i1i5i6uS當Ig=0時，稱為電橋平衡（2）平衡條件：（3）平衡電橋電路的簡化：簡化一：Ig=0,將此支路斷開R3R5R1R2R4+–i2i3i4i1i5i6uSRgR