【清华电路原理课件】第5章 含运算放大器的电阻电路
清华大学电路原理课件--电路原理_skja_05
+
u
_
+
Req
u
_
10.0R 3.2e02q1u i iuk Rk 课件
串联电路的总电阻 等于各分电阻之和。
3
2. 电压的分配公式
i +
R1 + u u_k Rk
_
Rn
uk Rki Rk u Rki Rk
uk
Rk Rk
u
Rk u Req
电压与电阻成正比
例 两个电阻分压 i
10.03.2021
G 31
G2
G 12
G 23 G 12 G 23 G 31
G3
G 12
G 31 G 23 G 23 G 31
10.03.2021
课件
G12 G1 G2
G31 G3
G23
Y相邻电导乘积
G
GY
17
同理可得由 Y 电阻关系:
R1
R 12
R 12 R 31 R 23
R 31
R2
R 12
R 23 R 12 R 23 R 31
课件
8
三、电阻的串并联
例1
4
2 3
R
6
R = 4∥(2+(3∥6) )= 2
40 例2
R
30
40 40
R
30 30
30 R = (40∥40)+(30∥30∥30) = 30
10.03.2021
课件
9
四、计算举例
例1
I1 I2 R I3 R
+ 12V_
+
+
2R U_1 2R U_2 2R
第5章含有运算放大器的电阻电路-14页word资料
第5章含有运算放大器的电阻电路重点：1. 理想运算放大器的电路模型和外部特性；2. 含理想运算放大器的电阻电路分析；3. 熟悉一些含有运算放大器的典型电路难点：1. 运算放大器的理想化条件以及虚断路和虚短路的概念2. 应用运算放大器的理想化条件分析含理想运算放大器的电阻电路。
本章与其它章节的联系：本章应用前四章阐述的计算方法结合理想运算放大器特性进行运算和分析。
§5.1 运算放大器的电路模型1. 简介运算放大器是一种多端电子器件，最早开始应用于1940年，首先应用于模拟计算机上，作为基本运算单元，可以完成加减、积分和微分、乘除等数学运算。
自1960年后，随着半导体集成工艺的发展，运算放大器逐步集成化，大大降低了成本，其应用远远超出了模拟计算机的界限，在信号运算、信号处理、信号测量及波形产生等方面获得广泛应用。
集成运算放大器的电路如图5.1所示，可分为输入级、中间级、输出级和偏置电路四个基本组成部分。
图5.1输入级要求其输入电阻高，能抑制干扰信号；中间级主要进行电压放大，要求其电压放大倍数高；输出级与负载相接，要求其输出电阻低，带负载能力强。
2. 运算放大器的电路符号应用运算放大器时感兴趣的是它的外部特性及管脚的用途，图5.2为F007（5G24）运算放大器的符号图，图中的‘三角形'符号表示放大器，其主要管脚的用途是：2号为反相输入端；3 号为同相输入端；4和7号为电源端；6号为输出端；1和5号端子为外接调零电位器。
图 5.2图 5.3在分析运算放大器的放大作用时，在电路符号图中一般不画出偏置电源端，采用图5.3所示的符号，其中：a端：反向输入端。
由此端输入电压u-，则输出信号和输入信号是反向的。
b端：同向输入端。
由此端输入电压u+，则输出信号和输入信号是同向的。
o端：输出端, 输出电压u o图中A 表示开环电压放大倍数，可达十几万倍。
需要注意的是：不要把图中a端和b端的“-”号和“+”号误认为电压参考方向的正负极性，如图所示，电压参考方要另外标出，均为对地的电压，当在接地端未画出时尤须注意。
电路第5章含有运算放大器的电阻电路.
u-
i-
-
-
∞
ud
+
uo
u+
+
i+
+
Ri
规则① i- = i+ = 0
输入端相当于断路。 (“虚断”路)
A
uo A
=
ud
=(u+-u-)
=
0
规则② u+ = u-
反相端与同相端相当于短路。 (“虚短”路)
分析方法：合理地运用这两条规则，并与结点
运算放大器的电路模型； 理想运算放大器两个规则的应用； 典型电路分析。
2020年3月7日星期六
2
§5-1 运算放大器的电路模型
1. 集成运算放大器简介
是一个包含许多晶体管的电子器 件，最早开始应用于1940年，主 要用来实现对模拟量进行数学运 算的功能，故称集成运算放大器。
1960年后，随着集成电路技术的发展，运算放大器 逐步集成化，大大降低了成本，获得了广泛的应用。 如今，集成运算放大器的应用早已超出模拟计算的 范踌。它象一个性能很高的晶体管，只要外加少数 几个元件，就能方便地完成各种各样的功能。
2020年3月7日星期六
10
6. 运算放大器的外特性
加 ud = u+ - u- ，得输出 uo 与 ud之间的特性曲线。
u- - - A
ud
+
uo
u+ + +
曲线分三个区域：
①线性工作区(放大状态) |ud| < ，uo = A ud
uo/V 实际特性 Usat
②正向饱和区(开关状态) ud > ，uo= Usat
第5章含有运算放大器的电阻电路
第5章含有运算放大器的电阻电路1.运算放大器的电路模型2.比例电路分析3.含理想运算放大器的电路分析第5-1页■1一、运算放大器的电路模型1.运算放大器正电输调空源出零脚端端端a)双列直插式b)圆壳式运算放大器的常见外形741运放的外形图作用:(1) 电压放大；(2)加、减、积分等运算第5-2页■调反同负零相相电端端端源端741运放的管脚图2运放符号：反相输入端a 同相输入端bE+正电源端o 输出端“地”或公共端+ +负电源端E -+ +新国标符号第5-3页+旧国标符号3■2.运放的外部特性a u_ _ A o ud + uo b + + u+ ud =u+-u-：差动输入电压分三个区域：uo/VUsat-O- Usatud/mV外特性曲线①线性工作区：|ud| , uo=Aud ②正向饱和区：ud , uo= Usat ③反向饱和区：ud - , uo= -Usat第5-4页■4信号输入方式：差动输入单端输入u0 =A（u+- u-）+ + u0 -uu 0u0 = - Au- 输出电压反相+uA+ u0u 0u0 = Au+ 输出电压同相第5-5页■53.电路模型uRin u+输入电阻( 1MΩ)Ro＋+ _uo－A(u+-u-)输出电阻(100Ω)运放的特点：高增益（A＞105）高输入电阻低输出电阻输出电压u0为有限值（＜15V）第5-6页■64.理想运算放大器在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：① A② Rin_ u- _ ud + + i u+ ++uo③ Ro 0输入端特性（1）虚断：i+=i－=0 ∵ Rin （2）虚短：u+ = u∵u0 =A （u+- u-）有限，A第5-7页■7二、比例电路的分析例：图示电路为倒向比例器，求输出电压uo与输入电压ui 之比。
Rf R11_ ++ ui _A +2+ RL uo _第5-8页■法1：运放用电路模型代替Rf R1 1 + ui _ Rin + R o u1 + _ -Au 1 _2用结点电压法分析+ uo _ (G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1uiRL-Gf un1＋(Gf+Go+GL)un2=-GoAu1u1=un1求解方程，得到：uo un2 G1 Gf Gf ( AGo Gf ) Gf ( AGo Gf ) (G1 Gi Gf ) (Gf Go GL ) ui第5-9页■9闭环电压放大倍数：uo ui G1 Gf Rf R1表明闭环电压放大倍数只取决于Rf与R1比值，而与运放本身的参数无关。
讲义第5章集成运算放大电路
第5章集成运算放大电路（上一章介绍的用三极管、场效应管等组成的放大电路称为分立元件电子电路。
）集成电路：如果在一块微小的半导体基片上，将用晶体管（或场效应管）组成的实现特定功能的电子电路制造出来，这样的电子电路称为集成电路。
（集成电路是一个不可分割的整体，具有其自身的参数及技术指标。
模拟集成电路种类较多，本章主要介绍集成运算放大电路。
）本章要求：（1）了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。
（2）理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。
（3）理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理。
（4）理解电压比较器的工作原理和应用。
5.1集成运算放大器简介5.1.1集成运算放大器芯片集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。
是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。
集成运算放大器简称运放，是一种多端集成电路。
集成运放是一种价格低廉、用途广泛的电子器件。
早期，运放主要用来完成模拟信号的求和、微分和积分等运算，故称为运算放大器。
现在，运放的应用已远远超过运算的范围。
它在通信、控制和测量等设备中得到广泛应用。
1、集成电路的概念（1）集成电路：禾U用半导体的制造工艺，把晶体管、电阻、电容及电路连线等做在一个半导体基片上，形成不可分割的固体块。
集成电路优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。
（2）集成电路分类：模拟、数字集成电路；单极型、双极型集成电路，小、中、大、超大规模集成电路。
①模拟集成电路：以电压或电流为变量，对模拟量进行放大、转换、调制的集成电路。
（可分为线性集成电路和非线性集成电路。
）②线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成线性关系的电路，如集成运算放大器。
③非线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成非线性关系的电路，如集成稳压器。
（3）线性集成电路的特点①电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。
②输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。
电路原理课件讲义 Ch5 含运算放大器的电阻电路共25页
电路原理课件讲义 Ch5 含运算放大器的 电阻电路
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 Байду номын сангаас无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
电路原理第5章 含有运算放大器的电阻电路
由于R1＝∞，R2＝0，则uo＝uin，即此电路的输出电压完全“跟随”输 入电压的变化而变化，故称为电压跟随器。 例5.2 图5.7所示电路为反相比例放大器。试求输出电压uo与输 入电压uin之间的关系。 解 按规则2知，流入输入端的电流为零，所以有i1＝i2。 按规则1知，u＋＝u－，而该电路的反相输入端接地，即u－＝0，所以 有u＋＝u－＝0。
时，输出电压与输入电压成正比。
(5.1) 其中Ａ为运放的放大倍数，由于运放的Ａ值是很大的，所以这段直线很 陡。 正向饱和区 当ud＞Ｕdｓ时，输出电压为一正的恒定值，uo＝Ｕｓaｔ
反向饱和区 当ud＜－Ｕdｓ时，输出电压为一负的恒定值，uo＝－Ｕｓaｔ
运放工作在线性工作区时，放大倍数Ａ很大，典型的值为105，即使 输入毫伏级以下的信号，也足以使输出电压饱和，其饱和值Ｕｓaｔ和－Ｕｓaｔ 达到或接近正电源电压或负电源电压值。 图5.3所示为运放的电路模型，其中电压控制电压源的电压为Ａ ＋ (u－u－)，Rin为运放的输入电阻，其值都比较大，Ro为运放的输出电阻， 其值则较低。若运放工作在线性区，由于放大倍数Ａ很大，从式(5.1)
10
11
从式(5.2)可以看出，输出电压和输入电压是比例运算关系，选择不同 的电路参数R1和R2，输出电压uo与输入电压uin的比值将不同，但其比 值一定大于1，更不可能出现负值，即说明输出电压uo与输入电压uin总 是同相的。 将图5.5中的电阻R1改为开路，把电阻R2改为短路，则得到图5������ 所示电路。 6
第5章 含有运算放大器的电阻电路
内容简介 本章介绍一种常用的电路器件——运算放大器，运算放大器是运算放 大器的电路模型，理想运算放大器的条件和分析规则，以及含有理想运 算放大器的电阻电路的分析和计算。
五章含有运算放大器的电阻电路-精品文档
②正向饱和区： O Uds ud ud> Uds, 则 uo= Usat ③反向饱和区： -Usat ud<- Uds, 则 uo= -Usat 这 里 Uds 是 一 个 数 值 很 小 的 电 压 ， 例 如 Usat=13V, A =105，则Uds=0.13mV。
运放具有“单方向”性质(图中 3. 电路模型 uRi
图形符号就代表这种性质)。
u+
Ro + A(u -u ) _ + -
Ri ：运算放大器两输入端间的输入电阻。越大越好 Ro：运算放大器线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理： ① 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)； ② Ri , i+=0 , i-=0。 即从输入端看进去， 元件相当于开路(虚断)。 uo 正向饱和区 uu+ i+ _ ud + i理想运放的电路符号 _ + Usat
因A一般很大，上式中分母中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
G R 1 f u u u o i i G R f 1
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)。 此近似结果可将运放看作理想情况而得到。
uu+
_ ud +
_
A +
o uo
+
b
2. 运算放大器的外特性
uu+
a
_ ud +
uo
_ +