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一、概念:
電路--是電流的通路,是為了某種需要由某些電工設(shè)備或元件(電氣器件)按一定的方式組合起來的。
電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線及開關(guān)等構(gòu)成。
電源(source):提供能量或信號(hào).
負(fù)載(load):將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量,或?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理.
導(dǎo)線(line)、開關(guān)(switch)等:將電源與負(fù)載接成通路.
二.作用
1.實(shí)現(xiàn)電能的傳輸,分配與轉(zhuǎn)換
2.實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理
三 結(jié)構(gòu)
負(fù)載大小的概念:
負(fù)載增加指負(fù)載取用的電流和功率增加。
四、電路模型:
為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際電路模型化,用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實(shí)際電路中的器件,從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的電路模型。
五、集總參數(shù)元件與集總參數(shù)電路
集總參數(shù)元件:每一個(gè)具有兩個(gè)端鈕的元件中有確定的電流,端鈕間有確定的電壓。
集總參數(shù)電路:由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路。
一個(gè)實(shí)際電路要能用集總參數(shù)電路近似,要滿足如下條件:即實(shí)際電路的尺寸必須遠(yuǎn)小于電路工作頻率下的電磁波的波長(zhǎng)。
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1. 簡(jiǎn)介
運(yùn)算放大器是一種多端電子器件,最早開始應(yīng)用于1940年,首先應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)上,作為基本運(yùn)算單元,可以完成加減、積分和微分、乘除等數(shù)學(xué)運(yùn)算。自1960年后,隨著半導(dǎo)體集成工藝的發(fā)展,運(yùn)算放大器逐步集成化,大大降低了成本,其應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了模擬計(jì)算機(jī)的界限,在信號(hào)運(yùn)算、信號(hào)處理、信號(hào)測(cè)量及波形產(chǎn)生等方面獲得廣泛應(yīng)用。
集成運(yùn)算放大器的電路如圖1所示,可分為輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路四個(gè)基本組成部分。
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圖1 |
輸入級(jí)要求其輸入電阻高,能抑制干擾信號(hào);中間級(jí)主要進(jìn)行電壓放大,要求其電壓放大倍數(shù)高;輸出級(jí)與負(fù)載相接,要求其輸出電阻低,帶負(fù)載能力強(qiáng)。
2. 運(yùn)算放大器的電路符號(hào)
應(yīng)用運(yùn)算放大器時(shí)感興趣的是它的外部特性及管腳的用途,圖2為F007(5G24)運(yùn)算放大器的符號(hào)圖,圖中的‘三角形'符號(hào)表示放大器,其主要管腳的用途是:2號(hào)為反相輸入端;3 號(hào)為同相輸入端;4和7號(hào)為電源端;6號(hào)為輸出端;1和5號(hào)端子為外接調(diào)零電位器。
在分析運(yùn)算放大器的放大作用時(shí), 在電路符號(hào)圖中一般不畫出偏置電源端,采用圖3所示的符號(hào),其中:
a端:反向輸入端。由此端輸入電壓u-,則輸出信號(hào)和輸入信號(hào)是反向的。
b端:同向輸入端。由此端輸入電壓u+,則輸出信號(hào)和輸入信號(hào)是同向的。
o端:輸出端 , 輸出電壓uo
圖中A 表示開環(huán)電壓放大倍數(shù),可達(dá)十幾萬倍。
需要注意的是:不要把圖中a端和b端的“-"號(hào)和“+"號(hào)誤認(rèn)為電壓參考方向的正負(fù)極性,如圖所示,電壓參考方要另外標(biāo)出,均為對(duì)地的電壓,當(dāng)在接地端未畫出時(shí)尤須注意。
3. 運(yùn)算放大器的靜特性
在運(yùn)算放大器的輸入端a 加電壓u-, 輸入端b 加電壓u+,如圖3所示,可得輸出uo和輸入電壓的關(guān)系:
uo和ud之間的傳輸特性曲線如圖4所示,也稱為運(yùn)算放大器的外特性。其傳輸特性可分三個(gè)區(qū)域:
| ①線性工作區(qū): 此時(shí) 則 ②正向飽和區(qū): 此時(shí) 則 ③反向飽和區(qū): 此時(shí) 則 式中e是一個(gè)數(shù)值很小的電壓,例如Usat=13V, A =105 時(shí),則e =0.13mV 。 |
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需要指出的是:運(yùn)算放大器可工作在線性區(qū),也可工作在飽和區(qū),但分析的方法不一樣。當(dāng)運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)是一個(gè)線性放大元件,本章把運(yùn)算放大器的工作范圍限制在線性區(qū)。
4.運(yùn)算放大器的電路模型
圖5給出了運(yùn)算放大器的電路模型,其輸入電阻Ri遠(yuǎn)大于輸出電阻Ro ,輸出電壓u 0近似為受控電壓源的電壓,即:
5.理想運(yùn)算放大器
在線性放大區(qū)分析運(yùn)算放大器時(shí),一般可將它看成是一個(gè)理想運(yùn)算放大器,把運(yùn)放電路作如下的理想化處理:
1) 放大倍數(shù) A→∞
若輸出電壓uo為有限值,則當(dāng)放大倍數(shù)A→∞ 時(shí),必須滿足ud=0 ,即輸入電壓u+=u-,兩個(gè)輸入端之間相當(dāng)于短路(虛短路);
2) 輸入電阻Ri→∞
若輸入電阻Ri→∞ ,則認(rèn)為輸入端電流i+=0,i-=0 。即從輸入端看進(jìn)去,元件相當(dāng)于開路 (虛斷路)。
3) 輸出電阻R0→0
由于實(shí)際運(yùn)算放大器的上述指標(biāo)接近理想化的條件,因此在分析使用理想運(yùn)算放大器代替實(shí)際運(yùn)算放大器所引起的誤差并不嚴(yán)重,在工程上是允許的,但這樣卻使分析過程大為簡(jiǎn)化