《电路》课程教学资源（PPT课件）第5章 含有运算放大器的电阻电路

第五章含有运算放大器的电阻电路 §5.1运算放大器的电路模型 §5.1含有理想运放的电路的分析 §5.3集成运放的应用*

第五章 含有运算放大器的电阻电路 §5.1 运算放大器的电路模型 §5.1含有理想运放的电路的分析 §5.3 集成运放的应用*

运算放大器(operational amplifier): 是一种在电路中有着十分广泛用途的电路器件。 最早开始应用于1940年，主要用于模拟计算机，可模 拟加、减、积分等运算，对电路进行模拟分析。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，获得了越来越广泛的应用。 运算放大器基本上是高放大倍数的直接耦合的 放大器（一般内部由20个左右的晶体管组成），可用 来放大直流和频率不太高的交流信号

运算放大器(operational amplifier)： 是一种在电路中有着十分广泛用途的电路器件。 最早开始应用于1940年，主要用于模拟计算机，可模 拟加、减、积分等运算，对电路进行模拟分析。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，获得了越来越广泛的应用。 运算放大器基本上是高放大倍数的直接耦合的 放大器(一般内部由20个左右的晶体管组成)，可用 来放大直流和频率不太高的交流信号

5一1运算放大器的电路模型 运算放大器（简称运放）-是一种包含许多晶体管 的集成电路，它是目前获得广泛应用的一种多端器件。 放大器的作用-是把输入电压放大一定倍数后再输 送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数 或电压增益(A)。 运放-是一种高增益（可达几万倍甚至更高）、高输 入电阻、低输出电阻的放大器。 由于它能完成加法、减法，积分、微分等数学运算而被称 为运算放大器。 用运放可便利地做成许多有用的电路，如放大器，比较器， 震荡器等。它已成为常用的构成电路的“积木块

5－1 运算放大器的电路模型 运算放大器（简称运放）-是一种包含许多晶体管 的集成电路，它是目前获得广泛应用的一种多端器件。 放大器的作用-是把输入电压放大一定倍数后再输 送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数 或电压增益(A)。 运放-是一种高增益（可达几万倍甚至更高）、高输 入电阻、低输出电阻的放大器。 由于它能完成加法、减法，积分、微分等数学运算而被称 为运算放大器。 用运放可便利地做成许多有用的电路，如放大器，比较器， 震荡器等。它已成为常用的构成电路的“积木块”

1.电路符号 a; 反向输入端，输入电压 > 0 b:同向输入端，输入电压ut 0:输出端，输出电压u。 A: 开环电压放大倍数， Ho 可达十几万倍 (其中参考方向如图所示，每 点均为对地的电压，在接地端未 画出时尤须注意。) 0 实际运放均有电源端、公共端（接 Wo 地点)端钮，这些端子在电路符号 图中都不画出，而只有a,b,o三端

1. 电路符号 a： 反向输入端，输入电压 u- b：同向输入端，输入电压 u+ o： 输出端, 输出电压 uo 实际运放均有电源端、公共端(接 地点)端钮，这些端子在电路符号 图中都不画出，而只有a,b,o三端。 (其中参考方向如图所示，每一 点均为对地的电压 ，在接地端未 画出时尤须注意。) A：开环电压放大倍数， 可达十几万倍 º + _ _ + u+ u- º + _uo a o + _ud _+ A + b + _ud u+ u- uo _+ A + a b o

实际运放的符号 理想运放的符号 u.oa u oa u,ob uo u.ob 图中“三角形：△”符号表示“放大器”，A表示放大倍数 a-称为倒向（反相)输入端 运放有两个输入端 高子称为非倒向（同相）输入 和一个输出瑞：O。 输出电压u,与输入电压u极性相反 u。=-Au 输出电压u,与输入电压u极性相同u。=Au+

理想运放的符号： 图中“三角形：”符号表示“放大器” ，A 表示放大倍数。 a-称为倒向（反相）输入端 { b-称为非倒向（同相）输入端 运放有两个输入端 和一个输出瑞：O。 uo   Au  uo  Au  输出电压u0与输入电压u-极性相反 输出电压u0与输入电压u+极性相同 _+  +  u+ u- a b O u0 _+  + A u+ u- a b O u0 实际运放的符号：

2.运算放大器的外特性 a U-o 设在a,b间加一电压ua=u+-u-, ud 则可得输出u和输入u之间的 u+o lo 转移特性曲线如下： b 近似特性 分三个区域： Usat ①线性工作区： 实际特性 ludl<Uas=UatA,则u。=Aua ②正向饱和区： OUas ud ud Uas 则u。=Uat ③反向饱和区： -Usat ua<-Uas,则4。=-Uat 这里Us是一个数值很小的电压，例如Usat=l3V, A=105,则Uas=0.13mV

设在 a,b 间加一电压 ud =u+-u-， 则可得输出uo和输入ud之间的 转移特性曲线如下： Usat -Usat Uds -Uds uo O ud 分三个区域： ①线性工作区： |ud | Uds , 则 uo = Usat ud<- Uds , 则 uo = -Usat + _ud u+ u- uo _+ A + a b 2. 运算放大器的外特性 这里Uds是一个数值很小的电压，例如Usat =13V, A =10 5，则Uds =0.13mV。 实际特性 近似特性

运放的外特性 （ua一特性)： a 实际特性 理想特性：A=o∞ W-o- A +Uo人saD ud W+0土 ud b 1 u。=-Au (b端接地) u。=Au (a端接地) 在线性区 u。=A(u+-u_)=Aud u,称为差动输入电压。A为运放的电压放大倍数 U.>u_ 饱和区 u。≈+Uo(am) u<u u。≈-U o(sat)

饱和区 u u o U O (sat ) u   u  u uo  U O(sat ) uo +UO（ sat） -UO（ sat） 实际特性 理想特性：A=   ud d 在线性区 uo  A(u   u  )  Au ud称为差动输入电压。 A为运放的电压放大倍数 uo   Au  uo  Au  （b端接地） （a端接地） 运放的外特性（ud— u0特性）: + _ud u+ u- uo _+ A + a b

运放的电路模型 a U-o- ud +( + ud Rin >A(u+-u)= b 运放具有“单方向”性质（图中图形符号就代表这种性质）。 R:运算放大器两输入端间的输入电阻。 R。:运算放大器的输出电阻。 运放的特点： 理想运放： Rn很高：几十k~几百k2 Rin→o∞ -=I+=0 R很小：几十~几百2 R。→0 A很大：104以上~107 A→00 W-u

运放的电路模型 Rin很高: 几十k  几百k 运放的特点： Ro很小：几十 ~ 几百 A 很大: 104以上~ 107 理想运放： Rin   Ro 0 A  I I 0 u u Ro A(u+ -u-)= uo +— +— u- Rin u+ a b i— i+ +— + ud _ud u+ u- uo _+ A + a b 运放具有“单方向”性质(图中 图形符号就代表这种性质)。 Rin：运算放大器两输入端间的输入电阻。 Ro：运算放大器的输出电阻

由于运放的开环放大倍数很大， 理想运放 输入电阻高，输出电阻小，在分 析时常将其理想化，称为理想运 垫想运放的条件： 在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理： A=00 uo=A(u+-u-) 0 正向饱和区 u≥0 .为有限值，则(u+=山 虚短路 两个输入端之间相当于短路 ud 0 虚开路 1-=1+=0 Usat 虚断路 反向饱和区 ua<0 即从输入端看进去，元件相当于开路 电压转移特性（外特性） R=0 放大倍数与负载无关，可以分开分析

由于运放的开环放大倍数很大， 输入电阻高，输出电阻小，在分 析时常将其理想化，称为理想运 放理。想运放的条件： A   Rin   Ro  0 uo  A(u  u) 放大倍数与负载无关，可以分开分析。 u  u  虚短路 I   I   0 虚开路 虚断路 理想运放 ∵ uo为有限值，则 两个输入端之间相当于短路 即从输入端看进去，元件相当于开路 在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理： + _ud u+ u- uo _+  + i+ i- uo ud 0 Usat -Usat 电压转移特性(外特性) 正向饱和区 ud>0 反向饱和区 ud<0

在运放的线性应用中，运放的输出与输 入之间加了负反馈，运放工作于线性状态。 信号的放大、运算 运放线 性运用 恒压源、恒流源电路

运放线 性运用 信号的放大、运算 恒压源、恒流源电路 在运放的线性应用中，运放的输出与输 入之间加了负反馈，运放工作于线性状态