运算放大器基本原理ppt课件.ppt

我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物l重点重点 （1 1）理想运算放大器的外部特性；）理想运算放大器的外部特性； （2 2）含理想运算放大器的电阻电路分析；）含理想运算放大器的电阻电路分析； （3 3）一些典型的电路；）一些典型的电路；返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物l 运算放大器运算放大器是一种有着十分广泛用途的电子器件。最早是一种有着十分广泛用途的电子器件。最早开始应用于开始应用于1940年，年，1960年后，随着集成电路技年后，随着集成电路技术的发展，运算放大器逐步集成化，大大降低了术的发展，运算放大器逐步集成化，大大降低了成本，获得了越来越广泛的应用。成本，获得了越来越广泛的应用。5.1 5.1 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型1. 1. 简介简介下 页上 页返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物l 应用应用 信号的运算电路信号的运算电路下 页上 页比例、加、减、对数、指数、比例、加、减、对数、指数、积分、微分等运算。积分、微分等运算。产生方波、锯齿波等波形产生方波、锯齿波等波形 信号的处理电路信号的处理电路 信号的发生电路信号的发生电路有源滤波器、精密整流电路、有源滤波器、精密整流电路、电压比较器、采样电压比较器、采样保持电保持电路。路。返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物l 电路电路输输入入级级偏置偏置电路电路中间级中间级用以电用以电压放大压放大输输出出级级输入端输入端输出端输出端下 页上 页 频带过窄频带过窄 线性范围小线性范围小缺点：缺点：加入负反馈加入负反馈 扩展频带扩展频带 减小非线性失真减小非线性失真优点：优点： 高增益高增益 输入电阻大，输出电阻小输入电阻大，输出电阻小返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物下 页上 页集成运算放大器集成运算放大器返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物l 符号符号7654321+15V15V8 8个管脚：个管脚：2 2：倒向输入端：倒向输入端3 3：非倒向输入端：非倒向输入端4 4、7 7：电源端：电源端6 6：输出端：输出端1 1、5 5：外接调零电位器：外接调零电位器8 8：空脚：空脚单单向向放放大大下 页上 页返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物l电路符号电路符号a a：倒向输入端，输入电压倒向输入端，输入电压ub b：非倒向：非倒向输入端，输入电压输入端，输入电压u+o o：输出端：输出端, , 输出电压输出电压 uo在电路符号图中一般不画出直流电在电路符号图中一般不画出直流电源端，而只有源端，而只有a,b,o三端和接地端。三端和接地端。 图中参考方向表示每一点对地的电压，在接地图中参考方向表示每一点对地的电压，在接地端未画出时尤须注意。端未画出时尤须注意。A：开环电压放大倍数，可开环电压放大倍数，可达十几万倍。达十几万倍。: : 公共端公共端( (接地端接地端) )下 页上 页注意+_+u+u-+_uoao+_udb_+A+返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 在在 a,b 间加一电压间加一电压 ud =u+-u-，可得输出可得输出uo和输和输入入ud之间的转移特性曲线如下：之间的转移特性曲线如下：2. 2. 运算放大器的静特性运算放大器的静特性Usat-Usat-Uo/VUd/mV0实际特性实际特性au+u-uoo+_ud_+A+b下 页上 页返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物Usat-Usat-Uo/VUd/mV0分三个区域：分三个区域：线性工作区：线性工作区：|ud| 则则 uo= Usatud- 则则 uo= -Usat 是一个数值很小的电压，例如是一个数值很小的电压，例如Usat=13V, A =105，则则 = 0.13mV。近似特性近似特性下 页上 页注意返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3. 3. 电路模型电路模型输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻当当: : u+= 0, 则则uo=Au当当: : u= 0, 则则uo=Au4. 4. 理想运算放大器理想运算放大器下 页上 页+_A(u+-u-)RoRiu+u-uo在线性放大区，将运放电路作如下理想化处理：在线性放大区，将运放电路作如下理想化处理： Auo为有限值，则为有限值，则ud=0 , ,即即u+=u-，两个，两个输入端之间相当于短路输入端之间相当于短路( (虚短路虚短路) ) Ri i+=0 , i=0。 即从输入端看进去，元即从输入端看进去，元件相当于开路件相当于开路( (虚断路虚断路) )。 Ro 0返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5.2 5.2 比例电路的分析比例电路的分析1. 1. 倒向比例器倒向比例器运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件( (R、C等等) )，使其工作在闭环状态。，使其工作在闭环状态。下 页上 页+_uo+_uiR1RfRL21_+A+21R1RiRfRoAun1+_uoRL运放等效电路运放等效电路+_ui返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物用结点法分析：用结点法分析：( (电阻用电导表示电阻用电导表示) )(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui-Gf un1(Gf+Go+GL)un2 =GoAu1u1= un1整理，得：整理，得：(G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui(-Gf +GoA)un1(Gf+Go+GL)un2 =0解得：解得：iLoffi1foffff1n2o)( )()()(uGGGGGGGAGGGAGGGGuuo下 页上 页21R1RiRfRoAu1+_+_uoRL+_ui2. 2. 电路分析电路分析返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物iLoffi1foffoff1n2o)( )()()(uGGGGGGGAGGGAGGGGuu因因A一般很大，上式分母中一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一项的值一项的值比比(G1+ Gi + Gf) (G1+ Gi + Gf)要大得多。所以要大得多。所以i1fif1ouRRuGGuuo / ui只取决于反馈电阻只取决于反馈电阻Rf与与R1比值，而与放大器比值，而与放大器本身的参数无关。负号表明本身的参数无关。负号表明uo和和ui总是符号相反总是符号相反( (倒向倒向比例器比例器) )。下 页上 页表明返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 根据根据“虚短虚短”： 根据根据“虚断虚断”：i1fouRRu u+ = u- =0， i1= ui/R1 i2= -uo /Rfi-= 0，i2= i1下 页上 页以上近似结果可将运放看作理想情况而得到。以上近似结果可将运放看作理想情况而得到。由理想运放的特性：由理想运放的特性：注意i1i2+_uo+_uiR1RfRL21_+返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物当当R1 和和Rf 确定后，为使确定后，为使uo不超过饱和电压不超过饱和电压( (即保即保证工作在线性区证工作在线性区) )，对，对ui有一定限制。有一定限制。运放工作在开环状态极不稳定，振荡在饱和区运放工作在开环状态极不稳定，振荡在饱和区; ;工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。 ( (Rf 接在输出端和反相输入端接在输出端和反相输入端, ,称为负反馈称为负反馈) )。 下 页上 页注意i1fouRRu+_uo+_uiR1RfRL21_+返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 加法器加法器比例加法器比例加法器：y =a1x1+a2x2+a3x3 ，符号如下图：符号如下图：ui1/R1+ ui2 /R2+ ui3 /R3 =-uo /Rfuo= -(Rf /R1 ui1 +Rf /R2 ui2+Rf /R3 ui3)u-= u+=0i-=0 x1a1a2a3-1-yyx2x3下 页上 页+_uoR2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2ui3_+2. 2. 典型电路典型电路返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 非倒向比例器非倒向比例器u+= u-= uii+= i-= 0uo =(R1 + R2)/R2 ui =(1+ R1/R2) ui(uo-u-)/R1= u-/R2根据根据“虚短虚短”和和“虚断虚断” uo与与ui同相同相 当当R2=，R1=0时，时， uo=ui，为电压跟随器为电压跟随器 输入、输出关系与运放本身参数无关。输入、输出关系与运放本身参数无关。下 页上 页结论RiuiR1R2u+u-i-+_uo+_i+_+返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 电压跟随器电压跟随器 输入阻抗无穷大输入阻抗无穷大( (虚断虚断) )； 输出阻抗为零；输出阻抗为零；应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。 uo= ui。电电路路A电电路路B下 页上 页特点+_+_uiuo_+返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物例例12122uRRRu12122uRRRu 可见，加入跟随器后，隔离了前后两级电路的可见，加入跟随器后，隔离了前后两级电路的相互影响。相互影响。A电电路路下 页上 页R2RLR1+_u2+_u1+_u1R1R2RL+_u2_+返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 减法运算减法运算u-=u+i-=i+=0i1= if323i2RRRuuufRuuRuuio1i11解得：解得：1113230)1 (RRuRRRRRuufifi2 11 ii203f21)( , RRuuuRRRRf当当下 页上 页+_uoR2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2i1if_+返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物求输出电压求输出电压uo解解RuR244o下 页上 页例例1+_uo_+_4V4R2Ri1i2u+u-V20u倒向比例电路倒向比例电路返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物求输出电压求输出电压uo解解V2230iuRRu下 页上 页例例2+_uo+_6VRRiu+u-RR_+_uo_+_3V3/2RR化简电路化简电路返 回我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物例例3 3求输出电压求输出电压uoV3 V621uu解解V5 . 12/243uuuRuuRuuo331V3362310uuu下 页上 页返 回+uo+6VR_+3V+RRRu4u3u2u1_+_+我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物设计一个用运放和电阻组成的电路，其输出设计一个用运放和电阻组成的电路，其输出电压为：电压为：2xyz 其中其中x、y、z 分别表示三个输入电压的值，设分别表示三个输入电压的值，设x、y、z不超过不超过10V, ,同时要求每一个电阻的功率不超过同时要求每一个电阻的功率不超过0.5W，确定各电阻的值。，确定各电阻的值。+_uo_+RRR2RuzuxRuy例例4 4解解下 页上 页返 回精品课件精品课件！精品课件精品课件！我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物上 页+_uo_+RaRfRzRbuzuxRyuy解解RuuRPxy100)32(12RyRuuRPx100)32(12zRzRuuuRuuRPyxxf91600)34(1)32(12z2oRRRRRRRfbazy2a2baRa)(RRRuPxbb2baRb9400)(RRRRuPx89.88 56.355bRR返 回