反相比例电路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,6.1.1,反相比例电路,6.1.2,同相比例电路,本节内容,1,集成运算放大器（简称集成运放）是一种理想的增益器件。为了分析方便，把集成运放电路均视为理想器件，应满足：,（,1,）开环电压增益,A,u,=,（,2,）输入电阻,R,i,=,，输出电阻,R,o,=0,（,3,）开环带宽,BW,=,（,4,）同相输入端端压与反相输入端端电压,U,P,=,U,N,时，输出电压,U,o,=0,，无温漂。,因此，对于工作在线性区的理想运算放大器应满足“,虚短,”：即,U,P,=,U,N,；“,虚断,”：即,i,P,=,i,N,=0,本章讨论的即是上述“虚短、”“虚断”四字法则的灵活应用。,2,将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。比例电路是实现输出电压,U,o,与输入电压,U,i,，成一定比例关系的运算电路。一般表达式为：,其中,k,为比例系数。根据输入信号的不同接法，比例电路有三种基本形式：反相输入、同相输入和差动输入。,3,6.1.1,反相比例电路,1,、反相比例电路组成,电路的反馈,组态,是：电压并联负反馈,电路的反馈网络：,如图所示反向比例运算电路的组成下图所示。由图可见，输入电压,u,i,通过电阻,R,1,加在运放的反向输入,端。,R,f,是沟通输出和输入,的通道。,图,6,1,反相比例运算电路,4,（,1,）运放两个输入端电压相等并等于,0,，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。,（,2,）,u,N,=,u,P,，而,u,P,=0,，反相端,R,1,没有真正接地，故称“,虚地,”,点。,（,3,）电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为,R,1,，输出电阻近似为零。,因反向比例运算电路带有负反馈网络，所以，集成运放工作在线性工作区。利用“,虚断,”和“,虚短,”的概念可分析输出电压和输入电压的关系。,反相比例电路的特点：,5,2,、,反相比例电路电压放大倍数,由虚断得：,I,+,=,I,=0,及,I,f,=,I,1,，,U,+,=,I,+,R,0,=0(V),由虚短可知：,U,=,U,+,=0(V),，,即“虚地”,6,T,形网络反向比例运算电路中的平衡电阻为：,如果要求放大倍数,100,，,R,1,=,R,2,=,R,4,=100k,，则：,R,3,=1.01k,3,、,反相比例电路特例,T,形网络反向比例运算电路,T,形网络反向比例运算放大器：,将反向比例运算放大器电路中的电阻,R,f,被,R,2,、,R,3,和,R,4,电阻所组成的,T,形网络替代。,7,T,形网络反向比例运算放大器的放大倍数：,当,R,3,=,时，该式与的结论相同。,T,形网络电路的输入电阻也是,R,1,，但引入,R,3,以后，使电路的反馈系数减小，电压放大倍数增加，用较小的反馈电阻，可以得到较大的电压放大倍数。,6.1.2,同相比例电路,1,、同相比例电路电路组成,电路的反馈网络：,如图所示输入电压,u,i,通过电阻,R,P,加在运放的同向输入端。,R,f,是,沟通输出和输入的通道。,根据虚短的概念有：,9,同相比例电路的特点：,（,1,）输入电阻高；,（,2,）,由于 ，电路的共模输入信号高，,因此集成运放的共模抑制比要求高。,同向比例运算放大器是属于电压串联负反馈放大器。,利用“虚断”和“虚短”的概念可分析输出电压和输入电,压的关系。根据“,虚断,”的概念可得：,根据“,虚短,”的概念可得：,根据电压放大倍数的表达式可得：,2,、同相比例电路电压放大倍数,10,式中的,P,为串联电路的分压比，所以该电路的电压放大倍数为：,两种形式的同向运算电路，电压放大倍数的公式仅相差一个分压比,P,。,3,、,改进型同相比例电路,为了电路的对称性和平衡电阻的调试方便，同向比例运算放大器通常还接成如下图所示的形式。因该电路的,u,+,为：,11,根据式：,可得：,上式说明上图所示电路的电压放大倍数等于,1,，输出电压随着输入电压的变化而变化，具有这种特征的电路称为,电压跟随器,。,4,、同相比例电路特例,电压跟随器,电压跟随器是同相比例运算的特例。假如对普通的同相比例电路，令,R,f,=0,（或,R,1,=,），则电路变成如下图所示的形式。,12,如下图所示的同向比例运算电路，已知,A,u,=10,，且,R,1,=,R,2,。,（,1,）求,R,3,和,R,4,与,R,1,的关系。,（,2,）当输入电压,u,i,=2mV,时，,R,1,的接地点因虚焊而开路，求输出电压,u,o,的值。,解,根据,：,式可得：,已知,R,1,=,R,2,，故,R,3,=,R,4,。将结果代入式：,可得：,R,3,=R,4,=,10,R,1,例题,1,13,当,R,1,的接地点断开时，相当于式 中的,R,1,=,，电路变成电压跟随器。根据电压跟随器输出电压与输入电压相等的特征可得：,14,解,该运算电路由两级运算电路组成，第一个运放,A,1,组成同向比例运算放大器，第二级,A,2,组成反向比例运算放大器，根据多级放大器电压放大,倍数的公式可得：,如下图所示的比例运算电路，已知,A,u,=-33,，且,R,1,=10k,，,R,2,=,R,4,=100k,。求,R,5,和,R,6,的阻值。,例题,2,15,根据,R,P,=,R,N,的关系可得,R,6,的,值为：,解,电压放大被多数为：,R,5,=300k,R,6,=,R,4,/,R,5,=75k,16,17,