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1第五章含有运算放大器的电阻电路运算放大器是一种广泛应用的多端元件。一般放大器的作用是把输入信号放大一定的倍数后再输出出去。输出电压与输入电压的比称为电压放大倍数或电压增益。运算放大器是一种增益很高的放大器，通常可达到几万—几百万，而且运算放大器可同时放大直流和一定频率的交流信号，并能完成微分、积分、加法等运算，故称为运放。实际上，运放的应用早已超出了这个范围。第一节运算放大器的电路模型一、运放的电路模型：不同类型的运算放大器内部结构不同，我们暂不介绍。只注意它的外部接线端及其功能。如图5-1-1。两个输入端，a为反向输入端，b为正向输入端。一个输出端，输出电压为u0。E+、E-为保证运放内部的晶体管正常工作的偏置电压。实际上在分析运放的工作时，不考虑电源，因此一般不再画出。如图5-1-2。运放的输入信号可以加在正向输入端和地之间，可以加在反向输入端和地之间，也可以在两个输入端同时加入信号，形成差动输入，分别如图5-1-3（a）、（b）、（c）。（a）中：输出电压u0=Auin其中A为运放的开环放大倍数。（b）中：输出电压u0=-Auin（c）中：输出电压u0=A（u+-u-）=Aud运放是一种单向元件，只有在输入端加入信号时，输出电压才有放大作用，如果反之，2就不能实现放大作用。图中的的三角形符号就表示这种单方向。二、输入—输出特性曲线：输出电压与输入电压之间的关系可用图5-1-4来描述。特性曲线表明：当输入电压的绝对值从零增加时，u0—ud为线性关系，其斜率取决于A的值，由于A很大，因此曲线很陡，当输入电压较大时，输出电压趋于饱和，Usat不再变化，此饱和值略低于直流偏置电压，此曲线称为运放的外特性曲线。外特性一般与输出电流大小无关。理想运放可以用受控源来描述。如图5-1-5。其Rin为运放的输入电阻，R0为输出电阻。Rin一般很大，约几十千欧—几兆欧。R0一般很小，为几十欧—上百欧姆。例如常用的741运放，其输入电阻2兆欧，输出电阻75欧，开环放大倍数A为20万倍。在理想的情况下，可认为Rin近似无穷大，即输入端相当于开路—称为虚断路，故输入电流为零；输出电阻R0近似为零，开环放大倍数A近似无穷大，而输出电压u0为有限值，因此输入电压ud=u+-u-近似为零。即输入端象接地一样，称为虚短路。因此，理想运放工作在近似零输入电压、零输入电流的工作状态。实际上，运放的工作情况是很复杂的，如A随频率的增高而下降等。为分析问题方便，本章在分析电路时，均视为理想运放，而不涉及非线性区的工作情况。第二节具有运算放大器的比例电路具有运放的比例电路如图5-2-1。输出电压通过电阻Rf反馈到输入端，由于Rf的存在，电路的输入电压uin与运放的反向输入电压不同，为了分析工作原理，画出受控源等效电路，如图5-2-2。应用结点电压法求输入、输出电压之间的关系。3Sff0fSff0Sfin00f0'f0Sin0f'infS0'0f0'fSin0f'infSRRRRA)RinRRR1RR111RRuu0u)R1R1(uR1RARuuR1u)R1R1R1(RAuu)R1R1(uR1RuuR1u)R1R1R1(）（（消去中间变量）（整理适当选取Rs、Rf之值，则)RR(uusfn10由此可见，输出电压、输入电压之比取决于Rf和Rs之比。本题也可以把运放作为理想运放来处理，可以得到相同的结果。由图5-2-1，根据虚断路、虚短路，可得：Sfin0f0Sin'f0'S'inRRuuRuRu0uRuuRuu即所以由于。可见，后一种方法简单。第三节具有理想运算放大器电路的分析一、加法器，电路如图5-3-1。4二、积分电路，如图5-3-2。)0(ud)(uCR1u)u(dtdcdtducRuii2t01S002S121输出电压即流等于零，则根据理想运放的输入电设u2(0)=0则输出电压与输入电压为积分关系，选择不同的RS和C，可获得不同幅度的输出电压。三、负阻抗变换器电路，如图5-3-3。5四、复杂运放电路的分析，如图5-3-4本章必做作业：5-1，5-2，5-3，5-4，5-6。