电子技术基础课件——第五章
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电力电子技术第五章直流-直流变流电路PPT课件
(5-37) O
i
t
o
当tx<t0ff时，电路为电流断续工作状态， tx<t0ff是电流断续的条件，即
m
1 e 1 e
(5-38)
i
i
1
2
I
20
O
t
tt
t
t
on
1
x
2
t
off
T
c)
图5-3 用于直流电动机回馈能 量的升压斩波电路及其波形
c）电流断续时
16/44
5.1.3 升降压斩波电路和Cuk斩波电路
◆斩波电路有三种控制方式
☞脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变ton。 ☞频率调制：ton不变，改变T。 ☞混合型：ton和T都可调，改变占空比
5/44
5.1.1 降压斩波电路
■对降压斩波电路进行解析
◆基于分时段线性电路这一思想，按V处于通态和处于断态两个过程 来分析，初始条件分电流连续和断续。
◆电流连续时得出
3/44
5.1.1 降压斩波电路
■降压斩波电路（Buck Chopper）
◆电路分析
☞使用一个全控型器件V，若采用晶闸
管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。
☞设置了续流二极管VD，在V关断时
给负载中电感电流提供通道。
☞主要用于电子电路的供电电源，也
可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。
◆工作原理
☞ t=0时刻驱动V导通，电源E向负载
☞输出电流的平均值Io为
EI1 U o I o
Io
Uo R
1
E R
(5-24) (5-25)
☞电源电流I1为
I1
Uo E
Io
数字电子技术基础第五章
4. 画状态转换图和时序图 圆圈内表示 Q2 Q1 Q0 的状态；箭头 表示电路状态转换的方向；箭头上方的 Q2 Q1 Q0 “ x / y ”中，x 表示转换所需的输入变 量取值， y/ 0 表示现态下的输出值。本例 /0 /0 /0 /0 000 001 中没有输入变量，故 010 011 101 x100 处空白。 /1 x/y 现
电路工作前加负脉冲清零；工作时应置 RD = 1。 FF0 1J C1 1K R
FF1 1J C1 1K R
1
Q0
Q1
CP RD
FF2 1J Q2 C1 1K R Q2
Y
EXIT
时序逻辑电路
1. 写方程式 (1) 输出方程 Y = Q2n Q0n (2) 驱动方程 J0 = K0 = 1 J1 = K1 = Q2n Q0n J2 = Q1n Q0n ， K2 = Q0n (3) 状态方程 代入 Q J0 n= K0 = 1 n Q 2 n FF 0 FF FF n +1 n 2 0 1 n n nQ n Q0 =J J Q + K Q n n K = 1 Q + 1 Q 0 0 0 0 Q0 Q0 0 & 1J Q 0 0 1 & 1J 0 =Q 2 2 n 1 1J 代入 J1 = K1 = Q2 Q0n C1 n + K Q nC1 n Q n C1 n Q1n+1 = J Q = Q 1 1 1 1 2 0 Q1 1K 1K & 1K n+ Q n Q n n +K n = Q nQ nQ R R R Q2n+1 = Q K Q JJ 1 0 2 0Q 2 2 2 2 2 2 2 CP 2 RD 代入 J2 = Q1n Q0n ，K2 = Q0n Q0n Y
数字电子技术-锁存器和触发器
状态，初态用Q n表示。
状态次态用Q n+1表示。
第 12 页
1) 工作原理 R=0、S=0 状态不变
0 G1
R
≥1
11
Q
R
0
G1 ≥1
00
Q
G2 ≥1 S
0
0
Q
若初态 Q n = 1
G2 ≥1 S
0
1
Q
若初态 Q n = 0
第 13 页
R=0、S=1 置1
无论初态Q n为0或1，锁存器的次态为1态。 信号消失后 新的状态将被记忆下来。
G4 & Q4
G2
≥1
E
Q
1 G5
≥1
&
Q
D S
Q3 G1 G3
国标逻辑符号
D 1D
Q
E E1
Q
第 24 页
逻辑功能
E
R =S
G4 &
Q4
G2 ≥1
G5 1
≥1 & Q3
D
S = D G3
G1
D锁存器的功能表 E D Q Q 功能 Q 0 × 不变 不变 保持
1 0 0 1 置0 Q 1 1 1 0 置1
G1
1
Q
1TG
T1 G
1
Q
2
2
G3 C G4 G2
E
1
1
C
1
Q
G2
1
Q
G2
第 26 页
(c) 工作波形
C
D TG TG 1C C
G1 1
TG C
D
Q
E
TG
Q
2
1
电力电子技术5 逆变电路
通过分析，实现有源逆变的条件有两个，应同时满足。 （1）外部条件：要有一个能提供逆变能量的直流电源，且极性必须与
晶闸管的导通电流方向一致，其电压只要稍大于变流器直流侧的平均电 压Ud。 （的2极）性内与部整条流件状：态变时流相电反路，必才须能工把作直在流β功小率于逆9变00区为域交，流使功直率流反端送电电压网U。d 这两个条件缺一不可。 （3）串接大电感
电力电子技术
第五章 逆变电路
第五章 逆变电路
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7
电力器件的换流方式 有源逆变电路 无源逆变电路 电压型逆变电路 电流型逆变电路 负载换流式逆变电路 脉冲宽度调制型逆变电路
第五章 逆变电路
在实际应用中，有些场合需要将交流电转变为大小 可调的直流电——即前面讲过的整流。有时还需要 将直流电转变为交流电——即为逆变。它是整流电 路的逆过程。在一定条件下，一套晶闸管电路既可 用于整流又可用于逆变，这种装置称为变流器。
亦增大，导致
5.2 有源逆变电路
2、重物下放，变流器工作于逆变状 反送电网，这就是有源逆变的工
态
作原理。
在整流状态，电流Id由直流电压Ud产 生，整流电压Ud的波形必须使正面积 大于负面积。当重物下放时，电动
机转速方向相反，产生的电动势E亦
反向，为了防止两电源顺向串接形
成短路，此时Ud方向也要反向，即控 制角大于900，Ud波形出现负面积大 于正面积变成负值，但由于E的作用，
如果将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流 电逆变成同频率的交流电反送到电网去，称为有源 逆变。它用于直流电机的可逆调速、绕线型异步电 动机的串级调速、高压直流输电和太阳能发电等方 面。如果逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接 接到负载，即将直流电逆变成为某一频率或可变频 率的交流电供给负载，称为无源逆变。它用于交流 电机变频调速、感应加热、不间断电源等方面。
晶闸管的导通电流方向一致，其电压只要稍大于变流器直流侧的平均电 压Ud。 （的2极）性内与部整条流件状：态变时流相电反路，必才须能工把作直在流β功小率于逆9变00区为域交，流使功直率流反端送电电压网U。d 这两个条件缺一不可。 （3）串接大电感
电力电子技术
第五章 逆变电路
第五章 逆变电路
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7
电力器件的换流方式 有源逆变电路 无源逆变电路 电压型逆变电路 电流型逆变电路 负载换流式逆变电路 脉冲宽度调制型逆变电路
第五章 逆变电路
在实际应用中，有些场合需要将交流电转变为大小 可调的直流电——即前面讲过的整流。有时还需要 将直流电转变为交流电——即为逆变。它是整流电 路的逆过程。在一定条件下，一套晶闸管电路既可 用于整流又可用于逆变，这种装置称为变流器。
亦增大，导致
5.2 有源逆变电路
2、重物下放，变流器工作于逆变状 反送电网，这就是有源逆变的工
态
作原理。
在整流状态，电流Id由直流电压Ud产 生，整流电压Ud的波形必须使正面积 大于负面积。当重物下放时，电动
机转速方向相反，产生的电动势E亦
反向，为了防止两电源顺向串接形
成短路，此时Ud方向也要反向，即控 制角大于900，Ud波形出现负面积大 于正面积变成负值，但由于E的作用，
如果将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流 电逆变成同频率的交流电反送到电网去，称为有源 逆变。它用于直流电机的可逆调速、绕线型异步电 动机的串级调速、高压直流输电和太阳能发电等方 面。如果逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接 接到负载，即将直流电逆变成为某一频率或可变频 率的交流电供给负载，称为无源逆变。它用于交流 电机变频调速、感应加热、不间断电源等方面。
《电子技术基础与技能》(张金华主编)-第五章
5.1.1自激振荡的形成
三、自激振荡的建立与稳幅 当输入信号为零时，反馈量等于净输入量。电路通电的瞬间，电路中的 扰动信号中包含一个叫 f o的频率，而如果电路只对频率为 f o 的正弦波产生正
' 反馈过程，则输出信号 u u ，经选频后，电路把 （ u o f i ) uo
持续不停，即不仅要相位相同，而且要振幅相等。
一、相位平衡条件 由于电路存在电抗元件，放大电路和反馈电路都会使信号产生一定的 相移。因此，要维持振荡，电路必须是正反馈，其条件是 0或 A F 2nπ
(n 0， 1， 2， 3， ）
相位平衡条件说明，反馈电压的相位与净输入电压的相位必须相同， 即反馈回路必须是正反馈。
5.1.2 自激振荡产生的条件
二、振幅平衡条件 由放大器输出端反馈到放大器输入端的信号强度要足够大，称为自激 振荡的振幅平衡条件。即
AF≥1
振幅平衡条件说明，要维持等幅振荡，反馈电压的大小必须等于净输 入电压的大小，即 u u ' 。 f i
能识别RC、LC 和石英晶体振荡电路； 了解对RC 和LC 振荡电路的要要求； 会用相位平衡条件判断LC 振荡电路是否振荡； 了解LC 振荡电路振荡频率的计算公式； 通过实训掌握RC正弦波振荡电路的电路组成和振荡条 件。
可以在很小的范围内微调 C2
f0
并联型石英晶体振荡电路
5.2.3 石英晶体振荡电路
四、石英晶体振荡电路 2. 串联型石英晶体振荡电路 电路如图所示，石英晶体谐振器接 在由三极管组成的两个放大器之间，构 成正反馈选频电路。当频率 f 0 等于石英 晶体的串联谐振频率 fs 时，石英晶体阻 抗最小，此时，石英晶体和R串联构成的 反馈为正反馈。而在其他频率上，由于 石英晶体呈现的阻抗很大，没有正反馈， 串联型石英晶体振荡电路
电力电子课件—第五章—斩波技术
直流斩波电路
斩波器的原理
E
Q
+
uO
–
iO
负载RL为理想电阻，Q为开关；
分析：
RL Q接通，则uO=E，RL中流过电流iO；
Q断开，则uO=0，iO=0 。
to uO
n
toff
E
UO
波形：
ton --导通时间 toff --关断时间
直流斩波电路采用斩控方式，比相控
方式性能更佳，因而应用广泛。
5.1.1 降压斩波电路(Buck Chopper)
V D 1 u o
M E M ioiV 1 iD 1
O iD 2 iV 2
t
a )
b )
电流可逆斩波电路及其波形
a） 电路图
b） 波形
V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转 变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作 于第2象限
V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供 电，电动机为电动运行，工作于第1象限
设v通的时间为ton此阶段l上积蓄的能量为升压斩波电路及其工作波形a电路图b波形用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形a电路图b电流连续时c电流断续时51210v2和vd2构成升压斩波电路把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源使电动机作再生制动运行工作于第2象限v1和vd1构成降压斩波电路由电源向直流电动机供电电动机为电动运行工作于第1象限电流可逆斩波电路及其波形a电路图b波形521电流可逆斩波电路11522使v4保持通时等效为下图所示的电流可逆斩波电路向电动机提供正电压可使电动机工作于第12象限即正转电动和正转再生制动状态使v2保持通时v3vd3和v4vd4等效为又一组电流可逆斩波电路向电动机提供负电压可使电动机工作于第34象限桥式可逆斩波电路12
5章-电子技术基础(第3版)-霍亮生-清华大学出版社
（2-12）
5.2.2 半导体三极管的开关特性
三极管的开关特性：
+ucc
uA
R1
A R2
F
uF
+ucc
t
t
0.3V
（2-13）
5.2.2 半导体三极管的开关特性
总结：
数字电路就是利用晶体管的开关作用进行 工作的。晶体管时而从截止跃变到饱和， 时而从饱和跃变到截止；不是工作在饱和 状态，就是工作在截止状态，只是在饱和 和截止两种工作状态转换的瞬间才经过放 大状态。
输出低电平；
信 号
+UCC
R
Vo
输 出
10
信 号
S
在电子电路中，开关S是用半导体二极管或三极 管实现的——二极管或三极管的开关作用。
（2-4）
§5.2 半导体二极管和三极管的开关特性
5.1.1 半导体二极管的开关特性
二极管的单向导电性，即外加正向电压时二极管导 通，外加反向电压时二极管截止。——相当于一个 受外加电压极性控制的开关。
（2-11）
Hale Waihona Puke 5.2.2 半导体三极管的开关特性
IC IB
RB EB
+UCC
RC
＋
T UCE
－
4
UCC3 RC
2
1
IC(mA )
100A
80A
Q1
60A
40A
Q Q2
20A IB=0
3
6
9 12 UCC
UCE(V)
晶体管截止状态的开关作用：
当晶体管截止时，IC≈0，发射极与集电极之间 如同一个开关断开，其间电阻很大。
+UCC
电子技术基础第五章集成运算放大器
V C E V C V E V C C I C R c I B R b V BE
2.差模交流信号分析 :
2.差模交流信号分析 : 画出对差模交流信号的交流通路
理想的直流电压源短路 关键是此处对Ree的处理。 在以前画交流通路时，线性电阻在交流通路中保留，阻值 为线性电阻的交流电阻，因为是线性的，所以交流电阻与 直流电阻相等。
A u c(单 u u o ic ） c 1 1 (b R rb )e 2 R c ()1 e R e2 -R R e ce
4 对任意信号的分析方法
ui1=uic+uid/2 ui2=uic-uid/2 uic = (ui1+ui2)/2 uid=ui1-ui2 uid1= -uid2= uid /2
差模信号和共模信号
• 差模信号：有用的信号，包含着信息，要进行 放大的。
• 共模信号：人为引入的一个信号，不是要放大 的，而是用来描述零漂的大小。直接描述、测 量零漂很麻烦，要先后测量两种不同的环境温 度下的静态工作点，求取它们的差值。从另外 一个角度：在同样的环境温度下，在输入端施 加共模信号，测量输出端的信号，求取共模放 大倍数。
2.1差模输入双端输出
某瞬间的真实方向
uid = uid1-uid2 uid1= -uid2
Ree上交流压降为0。 因此，画差模交流信号交流通路时，Ree可视为短路，
即两管的发射极直接接地。
由uc1= -uc2可知RL两端电位一端为正，一端为负，RL的中点应 是地电位，即每管对地的负载电阻为RL/2.
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。
（6）一般无二极管，用三极管代替(B、C 极接在一起)。
集成运放的组成：输入级
2.差模交流信号分析 :
2.差模交流信号分析 : 画出对差模交流信号的交流通路
理想的直流电压源短路 关键是此处对Ree的处理。 在以前画交流通路时，线性电阻在交流通路中保留，阻值 为线性电阻的交流电阻，因为是线性的，所以交流电阻与 直流电阻相等。
A u c(单 u u o ic ） c 1 1 (b R rb )e 2 R c ()1 e R e2 -R R e ce
4 对任意信号的分析方法
ui1=uic+uid/2 ui2=uic-uid/2 uic = (ui1+ui2)/2 uid=ui1-ui2 uid1= -uid2= uid /2
差模信号和共模信号
• 差模信号：有用的信号，包含着信息，要进行 放大的。
• 共模信号：人为引入的一个信号，不是要放大 的，而是用来描述零漂的大小。直接描述、测 量零漂很麻烦，要先后测量两种不同的环境温 度下的静态工作点，求取它们的差值。从另外 一个角度：在同样的环境温度下，在输入端施 加共模信号，测量输出端的信号，求取共模放 大倍数。
2.1差模输入双端输出
某瞬间的真实方向
uid = uid1-uid2 uid1= -uid2
Ree上交流压降为0。 因此，画差模交流信号交流通路时，Ree可视为短路，
即两管的发射极直接接地。
由uc1= -uc2可知RL两端电位一端为正，一端为负，RL的中点应 是地电位，即每管对地的负载电阻为RL/2.
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。
（6）一般无二极管，用三极管代替(B、C 极接在一起)。
集成运放的组成：输入级
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(1) 当u+＞u– uo = +UOM u+＜u– uo = –UOM
(2) 净输入电流为0, i+=i–=0
ii=0
∞
u-
ui
u+
rid A
uo
UO
+UOM
u+ – u–
O
– UOM
7
5.2 基本运算电路
5.2.1 比例运算电路 5.2.2 加法运算电路 5.2.3 减法运算电路 5.2.4 积分和微分电路 5.2.5 对数与指数运算电路
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui 3
当R f R1 R2 R3
uo (ui1 ui 2 ui 3 )
ui 1 ii 1 R1
Rf
ui 2 ii 2 R2
if
ui 3 ii 3 R3
u-
A
uo
u+
R4
16
5.2.3 减法运算电路
图5-6为减法运算电路， 输出信号uo为输入信号ui1、 ui2的差。 其条件是 R1= R2= R3= Rf,该电路可以采用叠 加原理来分析。
电位相等。
uo=Aud(u+-u–) ∵Aud →∞ , uo是定值
反馈网络
i-=0
∞
∴(u+-u–)=0, u+=u–称为“虚短” B、同相输入端与反相输入端净输
入电流为0
u-
ui
u+
rid A
uo
∵ (u+-u–)=0 而 rid=∞
i+=0
∴i+=i–=0 称为“虚断” 这两个概念在集成运放工作线性的
ui
10
1、反相比例运算电路
C、反相比例运算电路主要特点： ((ⅰⅱ))由u于o 引 入 R电R1f压u负i 即反u馈o与，uRi反o=相0带成负比载例能。力强 (ⅲ)引入并联负反馈，输入电阻小，Ri=R1
if
Rf
i1
R1
i1 0
–
∞
ui
u- ui
A+
u+
+
R2
uo
Rf R1
ui
11
2、同相比例运算电路
u+=u-
应用电路中非常重要。
6
5.1.3 理想运放工作于非线性区
1、理想运放工作于非线性区
(运放输入端电压的幅度比较大)
uo≠Aud (u+-u–) 输出端与输入端之间没有负反馈 （即运放工作于开状或引入正反馈）
2、∵Aud = ∞ 只要(u+-u–)为无穷小， 就会使uo到正饱和值+UOM或负的饱 和值–UOM 3、理想运放工作于非线性区，也有 两个重要特点。
(2) 工作原理
A、反相输入端为“虚地”. ∵ u-=u+ 现在u+=0 ∴ u-=0, u端为零电位，但并非真正接地，故称 “虚地”。
B、∵ i’1＝0（虚断） ∴ i1=if ui 0 0 u0
R1
Rf
uo
Rf R1
ui
i1
R1
i1 0 if –
Rf
∞
ui
u- ui
A+
u+
+
R2
uo
Rf R1
18
5.2.3 减法运算电路
当输入电压ui1=0， 只考虑输入电压ui2时， 此电路可以认为 是同相比例运算电路， 则
u
R3 R2 R3
ui 2
uo 2
(1
Rf R1
)u
(1
Rf R1
)( R3 R2 R3
)ui 2
Rf
ui 1 ii 1 R1
if
ii 2 ui 2
R2
`
u
`A
uo
R3
19
(1)电路 A、反相输入端通过R1接地 B、ui通过R2接同相输入端 R2=R1∥Rf 使电路对称 C、Rf引入电压串联负反馈
Rf
R1
u- – ∞
if
i1 i1
A+
ui
R2
u+ +
uo
12
2、同相比例运算电路
(2)工作原理：在理想条件，利用“虚短”与“虚断”概
念u:- u
i1 0
ui
u
u
R1 R1 R f
1
第五章 信号的运算与处理电路
5.1集成运放的两个工作区域 5.2基本运算电路 5.3有源滤波电路 5.4模拟乘法器 5.5电压比较器
2
5.1 集成运放的两个工作区域
5.1.1理想运放
5.1.2理想运放的线性工作区
5.1.3理想运放工作于非线性区
3
5.1.1 理想运放
1、开环差模放大倍数 Aud=∞ 2、差模输入电阻 rid=∞ 3、输出电阻 ro= 0 4、共模抑制比 KCMRR = ∞ 5、上限截止频率 fH = ∞
5.2.3 减法运算电路
ui 1 ii 1 R1
Rf
ui 2 ii 2 R2
if
ui 3 ii 3 R3
uo
A
R4
15
5.2.2 加法运算电路
2、工作原理：应用u-≈u+≈0 v，所以“-”端为“虚地”
i f i1 i2 i3
uo i f R f
ui 1 ui 2 ui 3
R1
R2
R3
Rf R1
ui 1
Rf
ui 1 ii 1 R1
if
ii 2 ui 2
R2
`
u
`
A
uo
R3
17
5.2.3 减法运算电路
当输入电压ui2=0， 只考虑输入电压ui1时， 此电路是一反相 比例运算电路， 输出电压为
uO 1
Rf R1
ui 1
Rf
ui 1 ii 1 R1 u
if
`
ii 2 ui 2
R2
`
u
A
uo
R3
理想运放
u-
∞
ui
A
u+
uo
4
5.1.2 理想运放的线性工作区
1、工作于线性区中
(1) uo=Aud(u+-u–)
∵Aud → ∞ , 为了保证uo
与(u+-u–) 成线性关系
ui
∴电路中必须引入深度
负反馈
反馈网络
u-
∞
A
u+
uo
5
(2) 工作于线性区理想运 放具有二 个特点
A、同相输入端电位与反相输入端
R1
u-
Rf
–∞
if
ui
i1 i1 0
R2
u+
+
A
+
uo uo (1(1 R01RR)u1f i)uiui
14
5.2.2 加法运算电路
在有些模拟电路中， 如模拟仪表、 电视机、 显示器等常 需要将一些信号作相加运算。 图是加法运算电路。
1、电路： 为了使电路对称以减小零漂的平衡电阻。要求: R4=R1∥R2∥R3∥Rf
8
5.2.1 比例运算电路
1、反相比例运算电路 (1)电路 为图5-3(a) A、ui通过R1加到反相输入端，同相输入端接R2到地。 B、为了使输入端电路对称以减少零漂要求R2=R1∥Rf C、Rf引入电压并联负反馈
if
Rf
i1
R1
N
∞+
up
+
uo
R2
9
1、反相比例运算电路
uo
uo
(
R1 R f R1
)ui
(1 Rf R1
)ui
R1
u-
Rf
–∞
if
ui
i1 i1 0
A +
+
R2
u+
uo
(1
Rf R1
)ui
13
2、同相比例运算电路
(3) 同相比例运算电路的特点
A、uo与ui同相成比例 B、因为是电压负反馈，Ro=0，带负载能力强 C、因为串联负反馈， rif大 D、当Rf=0时，形成电压跟随器， 如图所示
(2) 净输入电流为0, i+=i–=0
ii=0
∞
u-
ui
u+
rid A
uo
UO
+UOM
u+ – u–
O
– UOM
7
5.2 基本运算电路
5.2.1 比例运算电路 5.2.2 加法运算电路 5.2.3 减法运算电路 5.2.4 积分和微分电路 5.2.5 对数与指数运算电路
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui 3
当R f R1 R2 R3
uo (ui1 ui 2 ui 3 )
ui 1 ii 1 R1
Rf
ui 2 ii 2 R2
if
ui 3 ii 3 R3
u-
A
uo
u+
R4
16
5.2.3 减法运算电路
图5-6为减法运算电路， 输出信号uo为输入信号ui1、 ui2的差。 其条件是 R1= R2= R3= Rf,该电路可以采用叠 加原理来分析。
电位相等。
uo=Aud(u+-u–) ∵Aud →∞ , uo是定值
反馈网络
i-=0
∞
∴(u+-u–)=0, u+=u–称为“虚短” B、同相输入端与反相输入端净输
入电流为0
u-
ui
u+
rid A
uo
∵ (u+-u–)=0 而 rid=∞
i+=0
∴i+=i–=0 称为“虚断” 这两个概念在集成运放工作线性的
ui
10
1、反相比例运算电路
C、反相比例运算电路主要特点： ((ⅰⅱ))由u于o 引 入 R电R1f压u负i 即反u馈o与，uRi反o=相0带成负比载例能。力强 (ⅲ)引入并联负反馈，输入电阻小，Ri=R1
if
Rf
i1
R1
i1 0
–
∞
ui
u- ui
A+
u+
+
R2
uo
Rf R1
ui
11
2、同相比例运算电路
u+=u-
应用电路中非常重要。
6
5.1.3 理想运放工作于非线性区
1、理想运放工作于非线性区
(运放输入端电压的幅度比较大)
uo≠Aud (u+-u–) 输出端与输入端之间没有负反馈 （即运放工作于开状或引入正反馈）
2、∵Aud = ∞ 只要(u+-u–)为无穷小， 就会使uo到正饱和值+UOM或负的饱 和值–UOM 3、理想运放工作于非线性区，也有 两个重要特点。
(2) 工作原理
A、反相输入端为“虚地”. ∵ u-=u+ 现在u+=0 ∴ u-=0, u端为零电位，但并非真正接地，故称 “虚地”。
B、∵ i’1＝0（虚断） ∴ i1=if ui 0 0 u0
R1
Rf
uo
Rf R1
ui
i1
R1
i1 0 if –
Rf
∞
ui
u- ui
A+
u+
+
R2
uo
Rf R1
18
5.2.3 减法运算电路
当输入电压ui1=0， 只考虑输入电压ui2时， 此电路可以认为 是同相比例运算电路， 则
u
R3 R2 R3
ui 2
uo 2
(1
Rf R1
)u
(1
Rf R1
)( R3 R2 R3
)ui 2
Rf
ui 1 ii 1 R1
if
ii 2 ui 2
R2
`
u
`A
uo
R3
19
(1)电路 A、反相输入端通过R1接地 B、ui通过R2接同相输入端 R2=R1∥Rf 使电路对称 C、Rf引入电压串联负反馈
Rf
R1
u- – ∞
if
i1 i1
A+
ui
R2
u+ +
uo
12
2、同相比例运算电路
(2)工作原理：在理想条件，利用“虚短”与“虚断”概
念u:- u
i1 0
ui
u
u
R1 R1 R f
1
第五章 信号的运算与处理电路
5.1集成运放的两个工作区域 5.2基本运算电路 5.3有源滤波电路 5.4模拟乘法器 5.5电压比较器
2
5.1 集成运放的两个工作区域
5.1.1理想运放
5.1.2理想运放的线性工作区
5.1.3理想运放工作于非线性区
3
5.1.1 理想运放
1、开环差模放大倍数 Aud=∞ 2、差模输入电阻 rid=∞ 3、输出电阻 ro= 0 4、共模抑制比 KCMRR = ∞ 5、上限截止频率 fH = ∞
5.2.3 减法运算电路
ui 1 ii 1 R1
Rf
ui 2 ii 2 R2
if
ui 3 ii 3 R3
uo
A
R4
15
5.2.2 加法运算电路
2、工作原理：应用u-≈u+≈0 v，所以“-”端为“虚地”
i f i1 i2 i3
uo i f R f
ui 1 ui 2 ui 3
R1
R2
R3
Rf R1
ui 1
Rf
ui 1 ii 1 R1
if
ii 2 ui 2
R2
`
u
`
A
uo
R3
17
5.2.3 减法运算电路
当输入电压ui2=0， 只考虑输入电压ui1时， 此电路是一反相 比例运算电路， 输出电压为
uO 1
Rf R1
ui 1
Rf
ui 1 ii 1 R1 u
if
`
ii 2 ui 2
R2
`
u
A
uo
R3
理想运放
u-
∞
ui
A
u+
uo
4
5.1.2 理想运放的线性工作区
1、工作于线性区中
(1) uo=Aud(u+-u–)
∵Aud → ∞ , 为了保证uo
与(u+-u–) 成线性关系
ui
∴电路中必须引入深度
负反馈
反馈网络
u-
∞
A
u+
uo
5
(2) 工作于线性区理想运 放具有二 个特点
A、同相输入端电位与反相输入端
R1
u-
Rf
–∞
if
ui
i1 i1 0
R2
u+
+
A
+
uo uo (1(1 R01RR)u1f i)uiui
14
5.2.2 加法运算电路
在有些模拟电路中， 如模拟仪表、 电视机、 显示器等常 需要将一些信号作相加运算。 图是加法运算电路。
1、电路： 为了使电路对称以减小零漂的平衡电阻。要求: R4=R1∥R2∥R3∥Rf
8
5.2.1 比例运算电路
1、反相比例运算电路 (1)电路 为图5-3(a) A、ui通过R1加到反相输入端，同相输入端接R2到地。 B、为了使输入端电路对称以减少零漂要求R2=R1∥Rf C、Rf引入电压并联负反馈
if
Rf
i1
R1
N
∞+
up
+
uo
R2
9
1、反相比例运算电路
uo
uo
(
R1 R f R1
)ui
(1 Rf R1
)ui
R1
u-
Rf
–∞
if
ui
i1 i1 0
A +
+
R2
u+
uo
(1
Rf R1
)ui
13
2、同相比例运算电路
(3) 同相比例运算电路的特点
A、uo与ui同相成比例 B、因为是电压负反馈，Ro=0，带负载能力强 C、因为串联负反馈， rif大 D、当Rf=0时，形成电压跟随器， 如图所示