1、53 含運放的電阻電路分析含運放的電阻電路分析一、電壓跟隨器一、電壓跟隨器 圖圖513(a)所示電壓跟隨器是一種最簡單的運放電路。所示電壓跟隨器是一種最簡單的運放電路。 下面采用理想運放線性模型分析幾種常用的運放電路。下面采用理想運放線性模型分析幾種常用的運放電路。圖圖513 工作于線性區的理想運放，其差模輸入電壓工作于線性區的理想運放，其差模輸入電壓ud=0，根，根據據KVL可求得輸出電壓可求得輸出電壓uo與輸入電壓源電壓與輸入電壓源電壓uin的關系的關系 )115( ino uu 它等效于增益為它等效于增益為 l的的VCVS圖圖(b)。該電路的輸出電壓。該電路的輸出電壓uo將跟隨輸入電壓將

2、跟隨輸入電壓uin的變化，故稱為電壓跟隨器。的變化，故稱為電壓跟隨器。 圖圖513 由于該電路的輸入電阻由于該電路的輸入電阻Ri為無限大為無限大(uin=0)和輸出電阻和輸出電阻Ro為零，將它插入兩個雙口網絡之間為零，將它插入兩個雙口網絡之間(圖圖514)時，既不會時，既不會影響網絡的轉移特性，又能對網絡起隔離作用，故又稱為影響網絡的轉移特性，又能對網絡起隔離作用，故又稱為緩沖器。緩沖器。 圖圖514二、反相放大器二、反相放大器 利用理想運放輸入端口的虛短路特性利用理想運放輸入端口的虛短路特性(i-=i+=0)，寫出電，寫出電路中結點路中結點的的KCL方程方程 fo21in1RuiRui 解得

3、解得 )125( in1fo uRRu圖圖515 當當RfR1時，輸出電壓的幅度比輸入電壓幅度大，該電時，輸出電壓的幅度比輸入電壓幅度大，該電路是一個電壓放大器。式（路是一個電壓放大器。式（512）中的負號表示輸出電壓）中的負號表示輸出電壓與輸入電壓極性相反，故稱為反相放大器。與輸入電壓極性相反，故稱為反相放大器。 例如例如, R1=1k ,Rf=10k , uin(t)=8cos t mV時，輸出電時，輸出電壓為壓為 mVcos8010inin1fotuuRRu )125( in1fo uRRu三、同相放大器三、同相放大器 利用理想運放的虛短路特性，寫出圖示電路中結點利用理想運放的虛短路特性

4、，寫出圖示電路中結點的的KCL方程方程 1ino21in1RuuiRui 解得解得 )135( 1in1fo uRRu圖圖516 由于輸出電壓的幅度比輸入電壓的幅度大，而且極性由于輸出電壓的幅度比輸入電壓的幅度大，而且極性相同，故稱為同相放大器。相同，故稱為同相放大器。 例如例如R1=1k ,Rf=10k , uin(t)=8cos t mV時，輸出電壓時，輸出電壓為為 mV cos88111inn1fotuuRRui )135( 1in1fo uRRu在幻燈片放映時，請用鼠標單擊圖片放映錄像。四、加法運算電路四、加法運算電路 利用理想運放的虛短路特性，寫出圖示電路中結點利用理想運放的虛短路特

5、性，寫出圖示電路中結點的的KCL方程方程 3o2S211SRuRuRu 圖圖517 當當R1=R2=R時，上式變為時，上式變為 )(2S1S3ouuRRu 該電路輸出電壓幅度正比于兩個輸入電壓之和，實現該電路輸出電壓幅度正比于兩個輸入電壓之和，實現了加法運算。當了加法運算。當R3 R1=R2時，還能起反相放大作用，是一時，還能起反相放大作用，是一種加法放大電路。種加法放大電路。 解得解得 )145( S223S113o uRRuRRu在幻燈片放映時，請用鼠標單擊圖片放映錄像。五、負阻變換器五、負阻變換器 用外加電源法求出用外加電源法求出 a、b兩端的兩端的VCR關系關系, 從而求得輸從而求得輸

6、入電阻入電阻Rab。利用理想運放的虛短路特性，再用觀察法列出。利用理想運放的虛短路特性，再用觀察法列出 )155( o2122 uRRRuu圖圖518 得到得到 uRRuuRRRu21221o 代入代入KVL方程方程 uRRuiRuiRu21fof 解得解得 )165( 1f2ab RRRiuR 當當R1=R2時時 fabRR tURRRusa212 例如例如R1=R2=1k , Rf=10k , Usat=10V，且運放輸入端，且運放輸入端ab兩點間電壓兩點間電壓u0.5V時，時，Rab=-10k 。 上式表明該電路可將正電阻上式表明該電路可將正電阻Rf變換為一個負電阻。為了變換為一個負電阻

7、。為了實現負電阻，要求運放必須工作于線性區，即實現負電阻，要求運放必須工作于線性區，即 ， 由式由式(515)可求得負電阻上的電壓應滿足可求得負電阻上的電壓應滿足 tUusao 例例55 圖圖519(a)電路中的運放工作于線性區，試用疊加定電路中的運放工作于線性區，試用疊加定 理計算輸出電壓理計算輸出電壓uo。 S112ouRRu S212S2212121212o1uRRuRRRRRRuRRu )175( )(1S2S12ooo uuRRuuu 解：工作于線性區的運放模型是線解：工作于線性區的運放模型是線性電阻元件，可以應用疊加定理。性電阻元件，可以應用疊加定理。 圖圖(b)是一個反相放大器，

8、求得是一個反相放大器，求得 圖圖(c)是一個同相放大器電路，求得是一個同相放大器電路，求得 該電路的輸出正比于兩個電壓之該電路的輸出正比于兩個電壓之差，是一個減法放大電路。差，是一個減法放大電路。 XT5-14 circuit data 元件 支路 開始 終止 控制 元 件 元 件 類型 編號 結點 結點 支路 符 號 符 號 V 1 1 0 Us1 OA 2 1 2 3 3 0 R 4 2 0 Rf R 5 2 3 R1 R 6 3 4 R1 R 7 4 6 Rf V 8 5 0 Us2 OA 9 4 5 10 6 0 獨立結點數目 = 6 支路數目 = 10 - 結 點 電 壓 , 支 路

9、 電 壓 和 支 路 電 流 - RfUs2+R1Us2-R1Us1-RfUs1 V6 = - R1 - 獨立電源 V 1 = Us1 單獨作用 - -R1-Rf V6 /Us= - R1 - 獨立電源 V 8 = Us2 單獨作用 - Rf+R1 V6 /Us= - R1 * 符 號 網 絡 分 析 程 序 ( SNAP 2.11 ) 成電 七系-胡翔駿 *習題5-14)(1(1S2S1fooouuRRuuu 514 電路中的運放工作于線性區，試用疊加定理求輸出電壓的表達式。 在幻燈片放映時，請用鼠標單擊圖片放映錄像。 名名 稱稱時間時間 名名 稱稱時間時間 1 1鐵心變壓器的電壓波形鐵心變壓器的電壓波形5:012 2鐵心變壓器的電壓電流關系鐵心變壓器的電壓電流關系2:403 3鐵心變壓器變比的測量鐵心變壓器變比的測量2:354 4鐵心變壓器的電阻變換鐵心變壓器的電阻變換1:355 5鐵心變壓器的阻抗匹配鐵心變壓器的阻抗匹配2:146 6鐵心變壓器的頻率特性鐵心變壓器的頻率特性4:057 7ACACDCDC變換器變換器2:488 8運算放大器實驗運算放大器實驗1:569 9運放加法電路運放加法電路2:531010運放減法