运算放大器的电路模型

时间:2023-03-13作者:佚名
1. 简介
  运算放大器是一种多端电子器件,最早开始应用于1940年,首先应用于模拟计算机上,作为基本运算单元,可以完成加减、积分和微分、乘除等数学运算。自1960年后,随着半导体集成工艺的发展,运算放大器逐步集成化,大大降低了成本,其应用远远超出了模拟计算机的界限,在信号运算、信号处理、信号测量及波形产生等方面获得广泛应用。
  集成运算放大器的电路如图1所示,可分为输入级、中间级、输出级和偏置电路四个基本组成部分。
运算放大器的电路模型
图1
  输入级要求其输入电阻高,能抑制干扰信号;中间级主要进行电压放大,要求其电压放大倍数高;输出级与负载相接,要求其输出电阻低,带负载能力强。
2. 运算放大器的电路符号
   应用运算放大器时感兴趣的是它的外部特性及管脚的用途,图2为F007(5G24)运算放大器的符号图,图中的‘三角形'符号表示放大器,其主要管脚的用途是:2号为反相输入端;3 号为同相输入端;4和7号为电源端;6号为输出端;1和5号端子为外接调零电位器。
运算放大器的电路模型
运算放大器的电路模型
图 2
图 3
  在分析运算放大器的放大作用时, 在电路符号图中一般不画出偏置电源端,采用图3所示的符号,其中:
  a端:反向输入端。由此端输入电压u-,则输出信号和输入信号是反向的。
  b端:同向输入端。由此端输入电压u ,则输出信号和输入信号是同向的。
  o端:输出端 , 输出电压uo
  图中A 表示开环电压放大倍数,可达十几万倍。
  需要注意的是:不要把图中a端和b端的“-”号和“ ”号误认为电压参考方向的正负极性,如图所示,电压参考方要另外标出,均为对地的电压,当在接地端未画出时尤须注意。
3. 运算放大器的静特性
  在运算放大器的输入端a 加电压u, 输入端b 加电压u ,如图3所示,可得输出uo和输入电压的关系:运算放大器的电路模型
  u
oud之间的传输特性曲线如图4所示,也称为运算放大器的外特性。其传输特性可分三个区域:

运算放大器的电路模型

①线性工作区:
  此时 运算放大器的电路模型 则 运算放大器的电路模型
②正向饱和区:
  此时 运算放大器的电路模型 则 运算放大器的电路模型
③反向饱和区:
  此时 运算放大器的电路模型 则 运算放大器的电路模型
 式中e是一个数值很小的电压,例如Usat=13V, A =105 时,则e =0.13mV 。
  需要指出的是:运算放大器可工作在线性区,也可工作在饱和区,但分析的方法不一样。当运算放大器工作在线性区时是一个线性放大元件,本章把运算放大器的工作范围限制在线性区。
4.运算放大器的电路模型
  图5给出了运算放大器的电路模型,其输入电阻Ri远大于输出电阻Ro ,输出电压u 0近似为受控电压源的电压,即:
运算放大器的电路模型

当同向输入端接地:
 u
=0, 则 运算放大器的电路模型

当反向输入端接地:
 运算放大器的电路模型, 运算放大器的电路模型
运算放大器的电路模型
图 5 运算放大器的电路模型


5.理想运算放大器
  在线性放大区分析运算放大器时,一般可将它看成是一个理想运算放大器,把运放电路作如下的理想化处理:
   1) 放大倍数 A→
  若输出电压uo为有限值,则当放大倍数A 时,必须满足ud=0 ,即输入电压u =u-,两个输入端之间相当于短路(虚短路);
   2) 输入电阻Ri
  若输入电阻Ri ,则认为输入端电流i =0,i-=0 。即从输入端看进去,元件相当于开路 (虚断路)。
   3) 输出电阻R00
  由于实际运算放大器的上述指标接近理想化的条件,因此在分析使用理想运算放大器代替实际运算放大器所引起的误差并不严重,在工程上是允许的,但这样却使分析过程大为简化。

相关阅读

运放基本电路全解析

我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是这些应用都建立在双电源的基础上,很多时候,电路的设计者必须用单电源供电,但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成...
2023-05-12
运放基本电路全解析

三菱PLC内置电池的寿命及作用

三菱 plc 内置电池的寿命及作用 : 用过三菱 PLC 的朋友一定都知道,所有的三菱 PLC 产品中都会有自带内置的锂电池。那么三菱 PLC 产品中自带的锂电池又是起什么作用呢?以及 PLC 内置的...
2023-03-21

「水电小知识」等电位连接的做法(图)

等电位箱,常常由开发商预先布置在卫生间。由于卫生间环境潮湿,它的作用是连接卫生间中各电气装置和其它装置外露的金属及可导电部分,以减少电位差,确保安全。那怎么连接它...
2023-06-11
「水电小知识」等电位连接的做法(图)

关于2017年11月最新水电装修承包价格,值得参考!

2017最新装修工程承包价格,值得参考水电改造,指根据装修配置,家庭人口,生活习惯,审美观念对原有开发商使用的水路,电路全部或部分更换的装修工序。水电装修是我们房屋装修...
2023-06-11
关于2017年11月最新水电装修承包价格,值得参考!

交流接触器的选型看似简单,实际上大有文章

咱们说下交流接触器的选型需要考虑哪些因素 1.线圈电压:注意,这里说的是线圈电压,不是主触点的电压,很多朋友在初次选接触器的时候会忽视这一点,这里的线圈电压要跟系统所...
2023-04-14
交流接触器的选型看似简单,实际上大有文章

热销商品

江南国标rvv铜芯电缆软线3 4多芯平方rvvp护套信号屏蔽线线缆电线

江南国标rvv铜芯电缆软线34多芯平方rvvp护套信号屏蔽线线缆电线,是一种高性能的电缆产品,适用于各种信号传输和控制场合。该电缆采用优质铜芯,具有优良的导电性能和...
1.96

内六角扳手套装单个内六方螺丝刀进口S2款加长特长平头内6角2.5mm

这款进口S2材质内六角扳手套装,专为精密机械维修与装配设计,采用高品质S2合金钢制造,具备卓越的硬度、耐磨性与抗扭强度,有效防止使用过程中断裂或变形。套装中包含2....
1.4

手术衣一次性防护服打农药防尘实验服参观服加厚透气无纺布隔离衣

手术衣一次性防护服,作为一种重要的医疗防护用品,广泛应用于医院、实验室等场所。它采用加厚透气无纺布制成,具有优良的防尘、防污、防病毒能力,能有效保护医护人员免...
14

欧普照明led灯泡e27/e14大小螺口超亮家用节能灯螺旋暖白光球泡

欧普照明LED灯泡,适用于E27和E14两种常见螺口,是您家用照明的理想选择。这款灯泡采用先进LED技术,亮度超群,瞬间点亮,无需等待,为您提供明亮舒适的光环境。同时,它节能环...
3.59

10副装护目镜打磨劳保防飞溅男女骑行机械实验防风沙灰尘防护眼镜

这款10副装护目镜专为多场景防护设计,适用于打磨、机械加工、实验操作、骑行及户外作业等环境。采用高透光防雾镜片,有效抵御飞溅物、风沙、灰尘及化学液体喷溅,保障...
19.8

网站栏目