2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路运算放大器

电路运算放大器 电路运算放大器 概述 实际运放的电压传输特性(了解)： 设：电源电压±VCC=±10V。 运放的AVO=104 │Ui│≤1mV时，运放处于线性区。 AVO越大，线性区越小， 当AVO→∞时，线性区→0 2 1. 从物理意义上解释低通电路 2. 稳态分析方法 3. 增益与传递函数 4. 复数的模与相角 概述 1.理想运算放大器： 开环电压放大倍数 AV0=∞ 差摸输入电阻 Rid=∞ 输出电阻 R0=0 运算放大器 3 1. 从物理意义上解释低通电路 2. 稳态分析方法 3. 增益与传递函数 4. 复数的模与相角 为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈： 理想运放工作在线性区条件 电路中有负反馈！ 运放工作在线性区分析方法虚短（UP=UN） 虚断（iP=iN=0） 2. 线性区 1.理想运算放大器： 运算放大器 4 1. 从物理意义上解释低通电路 2. 稳态分析方法 3. 增益与传递函数 4. 复数的模与相角 3. 非线性区（正、负饱和输出状态） 运放工作在非线性区的条件： 电路开环工作或引入正反馈！ 运放工作在非线性区的分析方法在第九章讨论 2. 线性区 1. 理想运算放大器： 运算放大器 5 1. 从物理意义上解释低通电路 2. 稳态分析方法 3. 增益与传递函数 4. 复数的模与相角 基本线性运放电路 三种基本组态 1.反相比例运算电路 0 P = v 输出与输入反相 虚短 虚断 P N = v v 平衡电阻 Rf=R1 特例 R2 反号器 Vo=-Vi 三种基本组态 1.反相比例运算电路 例1. R1=10k , Rf=20k , Vi =-1V。求:Vo AV= -（Rf / R1）= -20/10= -2 Vo= AV Vi=(-2)(-1)=2V 特点： 反相端虚地，故共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低 输出电阻小，带负载能力强 要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。 如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M 基本线性运放电路 I P v v = 2.同相比例运算电路 输出与输入同相 虚短 虚断 特例 P N v v = R1=∞ Vo=Vi 电压跟随器 基本线性运放电路 2.同相比例运算电路 例2. R1=10k , Rf=20k , Vi =-1V。求: Av=1+ =1+20/10=3 Rf R1 Vo= Av Vi=(3)(-1)= -3V 特点： 输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强（P30 图.3） V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模 抑制比要求高 基本线性运放电路 _ + Rf R1 R2 vi2 vo R3 vi1 3.差分式放大电路 虚短 虚断 P N v v = 基本线性运放电路 _ + Rf R1 R2 vi2 vo R3 vi1 3.差分式放大电路 叠加定理 特例 减法器 当 则 若继续有 则 Vi1单独 Vi2单独 基本线性运放电路 (VS – VK ) /R1 = (VK– 0) /R2 + (VK– VN) /R3 K R1 R2 R3 Rf (VK – VN ) /R3 = (VN– VO) /Rf P N v v = VO =-2.5Vs P 0 v = 基本线性运放电路 例1：求电路的电压放大倍数Avf vI vO - + A Rf R1 vN vP R2 vI vO - + A Rf R1 vN vP R2 vI vO - + A vN vP vI vO - + A Rf R1 vN vP vI vO - + A Rf R1 vN vP $$