第5章 含有运算放大器的电阻电路 重点：
1. 理想运算放大器的电路模型和外部特性； 2. 含理想运算放大器的电阻电路分析； 3. 熟悉一些含有运算放大器的典型电路 难点：
1. 运算放大器的理想化条件以及虚断路和虚短路的概念
2. 应用运算放大器的理想化条件分析含理想运算放大器的电阻电路。
本章与其它章节的联系：
本章应用前四章阐述的计算方法结合理想运算放大器特性进行运算和分析。
§5.1 运算放大器的电路模型
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5.1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。
图5.1
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5.2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。
图 5.2
5.3所示的符号，其中：
图 5.3
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 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。
2. 运算放大器的静特性
在 a,b 间加一电压 ud =u+-u-，可得输出uo和输入ud之间的转移特性曲线如下：
§5.2 含运算放大器的电路分析
运算放大器开环工作极不稳定，一般外部接若干元件(R、C 等)，将输出的一部分接回(反馈)到输入中去，使其工作在闭环状态。 1.反向（倒相）比例器
如果输入信号从运算放大器的反向输入端引入，便是反向运算。图5.6是反向比例运算电路。输入信号ui经电阻R1送到反向输入端，而同向输入端接地，输出电压通过电阻Rf反馈到输入电路中。应用运算放大器电路模型，图5.6电路可用图5.7表示。
图 5.6
(1)应用结点法分析法：
图 5.7
(电阻用电导表示)得结点①和②的结点方程：
从中解得：
因A 一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一项的值比(G1+Gi+Gf)(Go+GL+Gf)要大得多。所以，
后一项可忽略，得
表明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(反相比例器)。 (2)根据理想运放的特性分析：
以上近似结果可以通过将运放看作理想运算放大器而得到。根据理想运算放大器的特点，分析时遵循以下两条规则：
?放大器的反向端和同向端的输入电流均为零，称之为“虚断路”； ?放大器的反向端和同向端的输入电压相等，称之为“虚短路”； 合理运用这两条规则，将使分析简化。
对图5.8所示的反向比例电路应用以上两条规则有： (a)根据“虚短”：
所以电流
(b)根据“虚断”：
第5章含有算放大器的电阻电路
