学习版含运算放大器的电路分析经典课件.ppt

1、课件第五章第五章 含运算放大器的含运算放大器的电路的分析电路的分析 v 重重 点点1.1.运放的传输特性运放的传输特性2.2.比例器、加法器、减法器、跟随器等运比例器、加法器、减法器、跟随器等运算电路算电路3.3.含理想运放的运算电路的分析计算含理想运放的运算电路的分析计算 v 难点难点熟练计算含理想运放的思路熟练计算含理想运放的思路 课件5-1 运放的电路模型运放的电路模型 课件一、一、运放的符号运放的符号 +u-u-_ +uo +uo u+u+_ _ +_+_ +Au +_+_新新国国标标 旧旧国国标标 课件二、二、运放的简介运放的简介 +Au +_ 同相端同相端反相端反相端公共端公共端输

2、出端输出端课件三、三、运放的输入输出关系运放的输入输出关系 1 1、运放输入输出关系曲线、运放输入输出关系曲线 ud +Au +_ u o u d U sat-Usat 课件2 2、运放的模型、运放的模型 a R0 u-+Rin -Au(u+u-)uo u+b -课件四、四、有关的说明有关的说明 在电子技术中，运放可以用于在电子技术中，运放可以用于1信号的运算信号的运算如比例、加法、减法、如比例、加法、减法、积分、微分等积分、微分等2信号的处理信号的处理如有源滤波、采样保如有源滤波、采样保持、电压比较等持、电压比较等课件3波形的产生波形的产生矩形波、锯矩形波、锯齿波、三角波等齿波、三角波等4信

3、号的测量信号的测量主要用于测主要用于测量信号的放大量信号的放大课件5.2 具理想运放的电路分析具理想运放的电路分析 课件一、一、含理想运放的电路分析基础含理想运放的电路分析基础 分析原则：分析原则：l l虚短虚短由于理想运放的线性段放大由于理想运放的线性段放大倍数为无穷大，要运放工作在线性区域，倍数为无穷大，要运放工作在线性区域，运放的输入电压应该无穷小，理想运放运放的输入电压应该无穷小，理想运放的输入端电压近似为零，输入端可以看的输入端电压近似为零，输入端可以看成是短接的成是短接的-“虚短虚短”。课件l l 虚断虚断由运放的模型可见，当运放由运放的模型可见，当运放工作在线性区内时，其输入电压

4、近似为工作在线性区内时，其输入电压近似为零，那么其输入电流亦近似为零。这样，零，那么其输入电流亦近似为零。这样，我们在分析计算含运放的电路时，可以我们在分析计算含运放的电路时，可以将运放的两个输入端视为开路。将运放的两个输入端视为开路。l l 虚地虚地*当运放的同相端（或反相当运放的同相端（或反相端）接地时，运放的另一端也相当于接端）接地时，运放的另一端也相当于接地，我们称其为地，我们称其为“虚地虚地”。课件二、二、含理想运放的电路分析原则含理想运放的电路分析原则 主要应用节点法，结合上面的分析主要应用节点法，结合上面的分析基础得出结论。基础得出结论。课件三、三、例题例题 例例1 1反相比例器

5、反相比例器 RF iF 1 i-ui +-uo RBiR-+课件由于由于“虚断虚断”，则，则 。因为。因为:0uRuRuRuuiiii0FoFoFoFRuRuRuui0课件由于由于“虚短虚短”，理想运放的输入电，理想运放的输入电流为零，即流为零，即:,所以：所以：0iFii FoFiRuiRui因此：因此：iFouRRu1课件 1.其中的其中的RB是运放出平衡电阻，主要是运放出平衡电阻，主要是因为运放内部结构要求两个输入段对是因为运放内部结构要求两个输入段对应的输出电阻平衡所致。应的输出电阻平衡所致。2.当可以通过改变电阻、的大小，从当可以通过改变电阻、的大小，从而使得电路的比例系数改变。该电

6、路正而使得电路的比例系数改变。该电路正是一个由运放构成的反相比例器。是一个由运放构成的反相比例器。注注 意：意：课件例例2 2反相器反相器 RF iF 1 i-ui +-uo RBiR-+iouu FRR 课件例例3 3加法器加法器 ui3 R3 i3 R3 i ui2 1 i-ui1 uoi2i1R2R1-+课件由于由于“虚短虚短”，理想运放的输入电流，理想运放的输入电流为零，即为零，即 ，所以，所以 0i321iiii由于由于“虚断虚断”，则节点，则节点1的电位为零。的电位为零。列写方程：列写方程：333330RuRuiii222220RuRuiii111110RuRuiiiFoFoRuR

7、ui0课件对节点对节点1 1列写节点方程（列写节点方程（KCLKCL方程）方程）有有 ，所以：，所以：321iiii)(332211RuRuRuRuiiiFo由此可见，当由此可见，当 时，时，其实，该电路，其实，该电路正是一个由运放构成的反相加法器。正是一个由运放构成的反相加法器。FRRRR321)(321iiiouuuu课件例例4 4减法器减法器 RF R1ui1 R2 uoui2 R3-+课件例例5 5电压跟随器电压跟随器 uoui图图 5-7 电压跟随器电压跟随器+_ 课件例例6 6积分器和微分器积分器和微分器 iF1 ui1 uo RB-+dtuRCui10 iF1 ui1 uo RB

8、-+dtduRCui10课件例例7分析较为复杂的运放电路分析较为复杂的运放电路 100k 100kui1 50k 1 uo1 50k 33k RL=10k 2 uo 0.6RL 50k 50k 100k 100kui2 3 uo2 100kui3图图 5-10 较较为为复复杂杂的的运运放放电电路路的的分分析析-+-+-+课件考虑运放考虑运放1：1006.0050011oiuu考虑运放考虑运放2：Vuuuiio13.03103106.02111 100k 5V u+i 100k 1V 因为因为mAi02.0200)15(Vku302.01001Vuuo32课件考虑运放考虑运放3：50k3V u+

9、100kVu2310050100100501oouuuu10025021ouVuo8课件例例8 8设计完成一定运算功能的运放电路设计完成一定运算功能的运放电路3215.0)(2iiiouuuukRF20已知：已知：求：求：完成上述功能的电路完成上述功能的电路。课件解：解：步骤步骤1:)(211iiouuu R1 RFui1ui2 R2 uo1 RB-+kRRRF2021课件步骤步骤2:)(2)(2221211012iiiioFouuuuuRRuu RF Rui ui RB-+kRRF105.0课件步骤步骤3:3335.0iFiouRRuu RF Rui ui RB-+kRRF402课件步骤步骤

10、4:5.0)(2)(321324iiiooouuuuuu R1 RFui1ui2 R2 uo1 RB-+kRRRF2021课件步骤步骤5:321455.0)(2iiioouuuuu RF Rui ui RB-+kRRF20步骤步骤:(综合综合)20k 20kui1 20k 20kui2 10k uo1 uo2 20kui3 40k 20k 20k uo3 20k 20k 20k uo4 uo -+-+-+-+-+课件课件例例9 9非理想运放电路的计算非理想运放电路的计算 1 R1 2 R2 ui +3 uo _ +_ A 已知：已知：求：输入输出电压的关系求：输入输出电压的关系解：电路中有四个

11、独立节点，且节点解：电路中有四个独立节点，且节点1 1的的电位已知，因此，可以对节点电位已知，因此，可以对节点2 2和和3 3列写列写节点方程。节点方程。课件已知：已知：，将，将 作作为信号源输入。为信号源输入。求：能解出求：能解出x的模拟原理电路。的模拟原理电路。解：分析解：分析-将方程变形为：将方程变形为：例例1010求解微分方程的电子模拟原求解微分方程的电子模拟原理电路设计理电路设计 0sin1.05.0txdtdxtsintxdtdxsin1.05.0课件1)用加法器实现用加法器实现2)然后用积分器将然后用积分器将 实现出实现出x，而前面的加法，而前面的加法器两个加数量中的器两个加数量中的-0.5x就可以用该就可以用该x的反相比的反相比例得到例得到.dtdxdtdxtsin tsin1.0 x5.0dtdx x R11 0.1sin t R21 R22 R12 C R31 0.5x R23 R13 -dx/dt R32 xsin t R24 x R42 R52 R41 R51 -0.5x R43 R53 -+-+-+-+-+课件