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集成运算放大器分析及反相比例运算电路


汽车电子技术

第四届全国中小学“教学中的互联网搜索”优秀教学案例评选 多媒体教学软件设计

佛山市顺德区胡宝星职业技术学校

叶旭飞

汽车电子技术

第二节 运放分析和反相比例运算电路
一、新课导入:集成运算放大器的简单介绍 二、讲授新课:集成运算放大器的分析 三、

典型运用:反相比例运算电路

四、例题讲解
五、课堂练习

六、课堂小结
七、课后作业
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一、 集成运算放大器的简单介绍
集成运算放大器是由多 级放大电路组成,具有高增 益、高可靠性、低成本、小 尺寸。 1、集成运放的符号: u i– 。 ui+。 – + +
? ?

。 uo
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2、 运算放大器的组成框图

移动鼠标显示

实际运放特点: 输入级:要求输入电阻高。(几百千欧) 中间级:要求电压放大倍数高。 (几万到几百万倍) 输出级:要求输出电阻低,带负载能力强。(几十欧) 偏置电路:提供合适稳定的偏置电流。
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二、集成运算放大器的分析
1、分析理想化运放的特点: (1)输入电阻 ri→∞ (2)电压放大倍数Auf→∞ (3)输出电阻

ro→0

注意:无特殊说明, 今后我们分析的集成 运算放大器均为理想 运算放大器!
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鼠标点击控制

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二、集成运算放大器的分析
2、两条重要的规律
(1) 两个输入端的电压约等于 0
即 u+= u– ? 0 ,称“虚短”

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虚短
i– R1 u– ui++ R2 –


uo +

(2)两个输入端的电流约等于 0 即 i+= i– ? 0 ,称“虚断”

+

?

虚断

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三、反相比例运算电路
1、电路组成 if ui i1R1 u– i–
Rf

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2、分析放大倍数Auf

ui ? u ? u ? ? uo if ? 又因 i1 ? ? R1 Rf – uo + ui ? u ? u ? ? u o + ? 所以 R2 R1 Rf i+ 注:(1)、R1为输入电阻; 因“虚短”, 所以u–=u+ ? 0, (2)、Rf为反馈电阻; 所以 (3)、 R2为平衡电阻; 所以
?
思考:“-”的含 义 上一页 下一页 目录 返回

因“虚断”,i+= i– ? 0 , 所以 i1 = i– +if ? if

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3、结论

(1) Auf为负值,即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加 在反相输入端。(负反馈) (2)Auf 只与外部电阻 R1、Rf 有关,与运放本身 参数无关。
(3)当取R1=Rf,可得uo = -ui ,称为反相器。

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负反馈原理分析
反馈信号使净输入 信号减小—负反馈

Rf

?
?

反馈电路直接从输 出端引出—电压反馈

+ ? ui

R1- R2

+

+ - + uo

输入信号和反馈信号加在 同一输入端—并联反馈

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反相器的输入输出波形

输入波形

输出波形

结论:信号幅值、频率不变,相位相反!
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四、例题讲解

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例:电路如下图所示,已知 R1= 10 k? ,Rf = 50 k? 。 求:Auf ,若ui =0.2V,求 uo 。 if Rf 解:1. Auf = – Rf ? R1 = –50 ? 10 = –5

ui i1 R1 i–
R2 i+

– +

?

?

+

uo

2、 uo = Auf ui = –5 *0.2 V = – 1V

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五、课堂练习

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电路如下图所示,已知 Rf= 120 k? ,如果测得输出电 压uo= 1.5V,输入电压ui =0.5V ,试求: R1的大小。 Rf 解:因为 uo

ui

R1 R2

– +

?

所以

?

+

为什么电阻不要取“-” 号 返回 上一页 下一页 目录

六、课堂小结
1、理想运算放大器的特点

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(1)输入电阻 ri→∞ (2)电压放大倍数 Auf→∞
(3)输出电阻 ro→0 2、两条重要的规律

口诀:两大一小; 四个“0”; “1”相反。
(一家三口,四个碗)

(1) 两个输入端的电压约等于 0 ,即 u+= u– ? 0 ,称“虚短”

(2)两个输入端的电流约等于 0,即 i+= i– ? 0 ,称“虚断”
3、反相运算放大器的放大倍数

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七、课后作业

汽车电子技术

例:电路如下图所示,已知 R1= 10 k? ,Rf = 50 k? 。 1、求: Auf ,若ui =0.2V,求 uo 。 (刚才例题已讲解) 2、若 R1不变,要求Auf为 – 10,则Rf 、 R2 应为 多少? if Rf 解:1. Auf = – Rf ? R1

ui i1 R1 i–

2、 uo = Auf ui + = –5 *0.2 V R2 i+ = – 1V 2. 因 Auf = – RF / R1 = – RF ? 10 = –10 uo
故得 RF = –Auf ? R1 = –(–10) ?10 =100 k?

– +

?

= –50 ? 10 = –5

R2 = 10 ? 100 ? (10 +100) = 9. 1 k?

?

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