反相比例电路.ppt

如果要求放大倍数100，
R1=R2=R4=100k，则： R3=1.01k
uo

-
R2 R4 (1 R1
R2 // R4 R3
)ui
7
T形网络反向比例运算放大 器的放大倍数：
i2

i1

ui R1
,
i2 R2

i3 R3 ,
i3


R2 R3
i2

R2 R3

ui R1
uo i4 R4 i2 R2 , i4 i3 i2

uo


ui R1
( R2 R4 R3

R2

R4 )
当R3=∞时，该式与的结 论相同。T形网络电路的输
入电阻也是R1，但引入R3以 后，使电路的反馈系数减小，
Au

uo ui

R2 R4 R1
(1
R2 // R4 ) R3
电路的反馈组态是： 电压并联负反馈
图6－1反相比例运算电路
4
反相比例电路的特点：
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。
（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）uN= uP，而uP=0，反相端R1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R1，输出电阻近似为零。
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
iN iP 0
压的关系。根据“虚断”的概念可得：
根据“虚短”的概念可得：
u

R1 R1 R f
uo
u
ui
根据电压放大倍数的表达式可得： 同相比例电路的特点：
Au

uo ui
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1 Rf R1
本节内容
6.1.1 反相比例电路 6.1.2 同相比例电路
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 Au= （2）输入电阻Ri= ，输出电阻Ro=0 （3）开环带宽 BW=
（4）同相输入端端压与反相输入端端电压UP=UN 时， 输出电压Uo=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UP=UN ；“虚断”：即iP=iN = 0 本章讨论 的即是上述“虚短、”“虚断”四字法则的灵活应用。
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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 Uo 与输入电压 Ui ，成 一定比例关系的运算电路。一般表达式为：
Uo kU i
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。
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6.1.1 反相比例电路
1、反相比例电路组成
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ui通过电 阻R1加在运放的反向输入 端。Rf是沟通输出和输入 的通道。
Au

R RP
R
(1
Rf R1
)

P(1
Rf R1
)
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。
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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Rf =0（或R1=∞），则电路变成如下图所示 的形式。
根据式：
Au

uo ui
)
可得：
R3=R4=10 R1
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当R1的接地点断开时，相当于式
Au

R4 R2 R4
(1
R3 R1
)
中的R1=∞，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：
uo
u

Pui

R4 R2 R4
ui
1.8mV
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例题2
如下图所示的比例运算电路，已知Au= -33，且 R1=10k，R2= R4=100k。求R5和R6的阻值。
R5=300k
根据RP= RN的关系可得R6的值为：
R6=R4//R5=75k
16
17
5
2、反相比例电路电压放大倍数
由虚断得： I+=I= 0 及 If=I1，U+=I+R0=0(V) 由虚短可知：U=U+=0(V)，即“虚地”
I1
Ui U R1
U1 0 Ui
R1
R1
If
U Uo Rf

0 Uo Rf
Uo Rf
Ui Uo
R1
R1
Uo
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ui通过电 阻RP加在运放的同向输入端。Rf是沟通输出和输 入的通道。
根据虚短的概念有：
uP uN
uo

(1
Rf R1
)ui
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2、同相比例电路电压放大倍数
〖解〗该运算电路 由两级运算电路组 成，第一个运放A1 组成同向比例运算 放大器，第二级A2 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：
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〖解〗电压放大被多数为：
Au

uo ui

uo1 ui
uo uo1

Au1 Au2
(1
R2 )( R1
R5 ) 11 33 R4 100
输出电压uo的值。
〖解〗 根据：
Au

R RP
R
(1
Rf R1
)

P(1
Rf R1
)
式可得
：
Au

R4 R2 R4
(1
R3 R1
)

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RP R2 // R4 RN R1 // R3
已知R1=R2，故R3=R4。将结果代入式：
Au

R4 R2 R4
(1
R3 R1
（1）输入电阻高；
（2）由于 u u ui ，电路的共模输入信号高，
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因此集成运放的共模抑制比要求高。
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：
u

R RP
R
ui

Pu
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：
1
Rf R1
可得：
Au
1
Rf R1
1
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。
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例题1
如下图所示的同向比例运算电路，已知Au=10，且R1=R2。
（1）求R3和R4与R1的关系。
（2）当输入电压ui=2mV时，R1的接地点因虚焊而开路，求


Rf R1
Ui
Au

Uo Ui

Rf R1
6
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Rf被R2、R3和R4电阻所组成 的T形网络替代。
T形网络反向比例运算电路中 的平衡电阻为：
RP RN R1 // R2 // R3 // R4