運放電路的重點

1、運放的傳輸特性

2,、比例器,、加法器、減法器,、跟隨器等運算電路

3,、含理想運放的運算電路的分析計算

運放電路的難點

• 熟練計算含理想運放的思路

專欄

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實用電路設計經(jīng)驗、技巧大雜燴

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運放的符號

運放是具有高放大倍數(shù)的直接耦合放大電路組成的半導體多端實際元件。而在本章中,，所講到“運放”,，是指實際運放的電路模型——一種四端元件。其符號為

運放符號

在新國標中,，運放及理想運放的符號分別為

新國標運放符號

運放的簡介

一,、同相與反相輸入端

運放符號中的“+”、“-”表示運放的同相輸入端和反相輸入端,，即當輸入電壓加在同相輸入端和公共端之間時,，輸出電壓和輸入電壓兩者的實際方向相對于公共端來說相同；反之,，當輸入電壓加在反相輸入端和公共端之間時,，輸出電壓和輸入電壓兩者的實際方向相對于公共端來說相反。其意義并不是電壓的參考方向,。

二,、公共端

在運放中,，公共端往往取定為接地端——電位為零，實際中,，電子線路中的接地端常常取多條支路的匯合點、儀器的底座或機殼等,，輸入電壓,、輸出電壓都以之為參考點。有時,，電路中并不畫出該接地端,，但計算時要注意它始終存在。

運放的輸入輸出關系

一,、運放輸入輸出關系曲線

在運放的輸入端分別同時加上輸入電壓U+和U-（即差動輸入電壓為Ud）時,，則其輸出電壓為u_o

運放輸入輸出關系曲線

實際上，運放是一種單向器件,，即輸出電壓受輸入電壓的控制,，而輸入電壓并不受輸出電壓的控制。由其輸入輸出關系可以看出,，運放的線性放大部分很窄,，當輸入電壓很小時，運放的工作狀態(tài)就已經(jīng)進入了飽和區(qū),，輸出值開始保持不變,。

二、運放的模型

運放的模型

由運放的這一模型,，我們可以通過將運放等效為一個含有受控源的電路,，從而進行分析計算。

運放有關的說明

在電子技術中,，運放可以用于

1．信號的運算——如比例,、加法、減法,、積分,、微分等

2．信號的處理——如有源濾波、采樣保持,、電壓比較等

3．波形的產(chǎn)生——矩形波,、鋸齒波、三角波等

4．信號的測量——主要用于測量信號的放大

具理想運放的電路分析基礎

所謂“理想運放”,，是指圖中模型的電阻R_in,、R₀為零，A為無窮大的情況,。由此我們可以得出含有理想運放的電路的分析方法,。根據(jù)輸入輸出特性,，我們可以得出含有理想運放器件的電路的分析原則：

• 虛短——由于理想運放的線性段放大倍數(shù)為無窮大，即從理論上說,，要運放工作在線性區(qū)域,，運放的輸入電壓應該無窮小，可見工作在線性區(qū)的理想運放的輸入端電壓近似為零,，也就是說,，輸入端在分析時可以看成是短接的，這就是所謂的“虛短”,。在分析計算中,，運放的同相端與反相端等電位。
• 虛斷——由運放的模型可見,，當運放工作在線性區(qū)內(nèi)時,，其輸入電壓近似為零，那么其輸入電流亦近似為零,。這樣,，我們在分析計算含運放的電路時，可以將運放的兩個輸入端視為開路,。
• 虛地*——當運放的同相端（或反相端）接地時,，運放的另一端也相當于接地，我們稱其為“虛地”,。

含理想運放的電路分析原則

主要應用節(jié)點法,，結(jié)合上面的分析基礎得出結(jié)論。

例1——反相比例器

已知：

反相比例器

求：該電路的輸入輸出關系,。

解：由于“虛斷”,，則U-=0，因為

由于“虛短”,，理想運放的輸入電流為零,，即i-=0，所以I=If：

由此可見,，當可以通過改變電阻R,、Rf的大小，從而使得電路的比例系數(shù)改變,。該電路正是一個由運放構成的反相比例器,。

注意：其中的R_B是運放出平衡電阻，主要是因為運放內(nèi)部結(jié)構要求兩個輸入段對應的輸出電阻平衡所致,。其他的運放電路中均有此平衡電阻存在

例2——反相器

思考反相器的實現(xiàn)——Uo=Ui

當比例器中的R=Rf時,，Uo=-Ui，即為一個反相器。

例3——加法器

已知：加法器電路如圖所示

加法器

求：該電路的輸入輸出關系,。

解：由于“虛短”,，理想運放的輸入電流為零，即i-=0,，所以i=i1+i2+i3,；

由于“虛斷”，則節(jié)點1的電位為零,。列寫方程：

加法器計算

對節(jié)點1列寫節(jié)點方程（KCL方程）,，有i=i1+i2+i3，所以：

加法器計算

由此可見,，當R1=R2=R3=Rf時,，Uo=-(Ui1+Ui2+Ui3),，其實,，該電路正是一個由運放構成的反相加法器。

例4——減法器

減法器

例5——電壓跟隨器

電壓跟隨器

例6——微分器

微分器

例7——分析較為復雜的運放電路

分析較為復雜的運放電路

求：Uo

解：考慮運放1：

考慮運放2：

考慮運放3：

計算U+：

例8——設計完成一定運算功能的運放電路

已知：利用運放實現(xiàn)運算：Uo=2(Ui1+Ui2)-0.5Ui3

求：完成上述功能的電路（Rf=20K）

解：分析：要完成這樣的設計題,，要求熟悉一些基本的運放計算電路——如比例,、加、減,、反相等,。

設計完成一定運算功能的運放電路

將以上分析綜合起來，可以畫出實現(xiàn)要求運算的電路如下：

例9——非理想運放電路的計算

已知：運放電路如圖所示

求：輸入輸出電壓的關系

解：電路中有四個獨立節(jié)點,，且節(jié)點1的電位已知,，因此，可以對節(jié)點2和3列寫節(jié)點方程

例10——求解微分方程的電子模擬原理電路設計