2022-2023学年高二物理竞赛课件：比例电路的分析

比例电路的分析 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 + _ ui R1 Rf RL 2 1 _ + A + 2 1 R1 Ri Rf Ro Aun1 + + _ uo RL 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-Gf un2=G1ui -Gf un1＋(Gf+Go+GL)un2 =GoAu1 u1= un1 整理，得： (G1+Gi+Gf)un1-Gf un2=G1ui (-Gf +GoA)un1＋(Gf+Go+GL)un2 =0 解得： 下 页 上 页 2 1 R1 Ri Rf Ro Au1 + _ + _ uo RL + _ ui 2. 电路分析 返 回 因A一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一项的值比(G1+ Gi + Gf) (G1+ Gi + Gf)要大得多。所以 uo / ui只取决于反馈电阻Rf与R1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 根据“虚短”： 根据“虚断”： u+ = u- =0， i1= ui/R1 i2= -uo /Rf i-= 0，i2= i1 下 页 上 页 以上近似结果可将运放看作理想情况而得到。由理想运放的特性： 注意 i1 i2 + _ uo + _ ui R1 Rf RL 2 1 _ +  + 返 回 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。 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 + _ uo + _ ui R1 Rf RL 2 1 _ +  + 返 回 下 页 上 页 5.3 含有理想运算放大器的电路分析 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 合理地运用这两条规则，并与结点电压法相结合。 返 回 加法器 比例加法器：y =a1x1+a2x2+a3x3 ，符号如下图： ui1/R1+ ui2 /R2+ ui3 /R3 =-uo /Rf uo= -(Rf /R1 ui1 +Rf /R2 ui2+Rf /R3 ui3) u-= u+=0 i-=0 x1 a1 a2 a3 -1 -y y x2 x3 下 页 上 页 + _ uo R2 Rf i- u+ u- R1 R3 ui1 ui2 ui3 _ +  + 2. 典型电路 返 回 非倒向比例器 u+= u-= ui i+= i-= 0 uo =[(R1 + R2)/R2 ] ui =(1+ R1/R2) ui (uo-u-)/R1= u-/R2 根据“虚短”和“虚断” uo与ui同相 当R2=，R1=0时， uo=ui，为电压跟随器 输入、输出关系与运放本身参数无关。 下 页 上 页 结论 Ri ui R1 R2 u+ u- i- + _ uo + _ i+ _ +  + 返 回 电压跟随器 ① 输入阻抗无穷大(虚断)； ② 输出阻抗为零； 应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。 ③ uo= ui。 电 路 A 电 路 B 下 页 上 页 特点 + _ + _ ui uo _ +  + 返 回 例 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 R2 RL R1 + _ u2 + _ u1 + _ u1 R1 R2 RL + _ u2 _ +  + 返 回 减法运算 u-=u+ i-=i+=0 i1= if 解得： 下 页 上 页 + _ uo R2 Rf i- u+ u- R1 R3 ui1 ui2 i1 if _ +  + 返 回 $