电路(邱关源第五版)课件第五章

应用①信号的运算电路下页上页比例、加、减、对数、指数、积分、微分等运算。产生方波、锯齿波等波形。②信号的处理电路③信号的发生电路有源滤波器、精密整流电路、电压比较器、采样-保持电路。返回电路下页上页①频带过窄。②线性范围小。加入负反馈①扩展频带。②减小非线性失真。优点：①高增益。②输入电阻大，输出电阻小。返回缺点：输入级偏置电路中间级用以电压放大输出级输入端输出端电路符号a：倒向输入端，输入电压u－b：非倒向输入端，输入电压u+o：输出端,输出电压uo在电路符号图中一般不画出直流电源端，而只有a、b、o三端和接地端。图中参考方向表示每一点对地的电压，在接地端未画出时尤须注意。A：开环电压放大倍数，可达十几万倍。:公共端(接地端)下页上页注意+__+u+u-+_uoao+_udb_+A+返回在a、b间加一电压ud=u+-u-，可得输出uo和输入ud之间的转移特性曲线如下：2.运算放大器的静特性Usat-Usat-uo/Vud/mVo实际特性au+u-uoo+_ud_+A+b下页上页返回Usat-Usat-uo/Vud/mVo分三个区域：①线性工作区：|ud|则uo=Aud②正向饱和区：③反向饱和区：ud则uo=Usatud-则uo=-Usat是一个数值很小的电压，例如Usat=13V,A=105，则=0.13mV。近似特性下页上页注意返回3.电路模型输入电阻输出电阻当:u+=0,则uo=－Au－当:u－=0,则uo=Au＋4.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：①A∞uo为有限值，则ud=0,即u+=u-，两个输入端之间相当于短路(虚短路)。②Ri∞i+=0,i－=0。即从输入端看进去，器件相当于开路(虚断路)。③Ro0返回5-2比例电路的分析1.倒向比例器运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件(R、C等)，使其工作在闭环状态。下页上页+_uo+_uiR1RfRL21_+A+21R1RiRfRoAun1++_uoRL运放等效电路+_ui返回用结点法分析(电阻用电导表示)(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui-Gfun1＋(Gf+Go+GL)un2=GoAu1u1=un1整理，得(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui(-Gf+GoA)un1＋(Gf+Go+GL)un2=0解得iLoffi1foffoff1n2o)()()()(uGGGGGGGAGGGAGGGGuu下页上页21R1RiRfRoAu1+_+_uoRL+_ui2.电路分析返回iLoffi1foffoff1n2o)()()()(uGGGGGGGAGGGAGGGGuu因A一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一项的值比(G1+Gi+Gf)(Gf+Go+GL)要大得多。所以i1fif1ouRRuGGuuo/ui只取决于反馈电阻Rf与R1的比值，而与放大器本身的参数无关。负号表明uo和ui总是符号相反(倒向比例器)。下页上页表明返回①根据“虚短”：②根据“虚断”：i1fouRRuu+=u-=0，i1=ui/R1i2=-uo/Rfi-=0，i2=i1下页上页以上近似结果是将运放看作理想情况而得到。由理想运放的特性：注意返回+_uo+_uiR1RfRL21_+∞+i2i1①当R1和Rf确定后，为使uo不超过饱和电压(即保证工作在线性区)，对ui有一定限制。②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。(Rf接在输出端和反相输入端,称为负反馈。)下页上页注意i1fouRRu+_uo+_uiR1RfRL21_+∞+返回下页上页5-3含有理想运算放大器的电路的分析①根据理想运放的性质，抓住以下两条规则：（a）倒向端和非倒向端的输入电流均为零[“虚断（路）”]；（b）对于公共端（地），倒向输入端的电压与非倒向输入端的电压相等[“虚短（路）”]。1.分析方法②合理地运用这两条规则，并与结点电压法相结合。返回①加法器比例加法器：y=a1x1+a2x2+a3x3，符号如下图：ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3=-uo/Rfuo=-(Rf/R1ui1+Rf/R2ui2+Rf/R3ui3)u-=u+=0i-=0x1a1a2a3-1-yyx2x3下页上页+_uoR2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2ui3_+∞+2.典型电路返回②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“虚短”和“虚断”①uo与ui同相。②当R2=∞，R1=0时，uo=ui，为电压跟随器。③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③电压跟随器①输入电阻无穷大(虚断)。②输出电阻为零。应用：在电路中起隔离前、后两级电路的作用。③uo=ui。电路A电路B下页上页特点+_+_uiuo_+∞+返回分压电路12122uRRRu12122uRRRu可见，加入跟随器后，隔离了前后两级电路的相互影响。A电路下页上页R2RLR1+_u2+_u1+_u1R1R2RL+_u2_+∞+返回④减法运算u-=u+i-=i+=0i1=if323i2RRRuuufoi1RuuRuui11解得1f1i1f323i2o)1(RRuRRRRRuu1f1ii2o3f21)(,RRuuuRRRR当下页上页+_uoR2Rfi-u+u-R1R3ui1ui2i1if_+∞+返回求输出电压uo。解RuR244o下页上页例3-1+_uo_+∞++_4V4R2Ri1i2u+u-V2ou倒向比例电路返回求输出电压uo。解V223iouRRu下页上页例3-2+_uo+_6VRRiu+u-RR_+∞++_uo_+∞++_3V3/2RR化简电路返回例3-3求输出电压uo。V3V621uu解V5.12/243uuuRuuRuuo331V3V)36(231ouuu下页上页返回+uo+6VR_+∞+3V+RRRu4u3u2u1_+∞+_+∞+设计一个用运放和电阻组成的电路，其输出电压为2x－y－z。其中x、y、z分别表示三个输入电压的值，设x、y、z不超过10V,同时要求每一个电阻的功率不超过0.5W，确定各电阻的值。+_uo_+∞+RRR2RuzuxRuy例3-4解下页上页返回上页解RuuRPR100)32(12xyyRuuRPR100)32(12xzzRuuuRuuRPR91600)34(1)32(12zyx2xofbyza2fRRRRRRa2baxa)(RRRuPRbb2baxb9400)(RRRRuPR89Ω.8856Ω.355bRR返回+_uo_+∞+RRR2RuzuxRuy