职称论文：试论节点分析法在集成运算放大电路中的应用职称论文：试论节点分析法在集成运算放大电路中的应用.docVIP

试论节点分析法在集成运算放大电路中的应用 摘要：本文利用节点分析法来分析集成运算放大电路，并将较复杂的集成运放电路的难点分解、简化。关键字集成运算放大器?节点分析法虚断虚短1 引言 集成运放是电子电路中极其重要的内容之一，目前在很多模拟电路的教材中，对于集成运放中的比例放大、差动、求和等电路、微积分电路、对数及反对数等基本电路中使用虚断、虚短、虚地和电流等概念来求解相应的输出等，而且在不同的情况下使用了不同的方法。在实践教学中，笔者发现绝大部分同学对于什么时候看作虚地、虚断、虚短［1-4］等分不清楚，而且很容易混淆，对他们理解也比较困难，教学效果不够理想。尤其是对于学时数相对比较少的医学院校来说更是突出。另外，在推导不同情况下的连接时，使用的方法不同，这使得学生更不容易掌握。同时学生对于电流方向的理解也是一个比较难的问题。笔者通过对教学的实践，总结出一种关于集成运放基本电路教学方法供大家探论——节点分析法。—= U+，I + =I _ = 0 。 利用这两 个结论和节点分析就可对集成运算放大器构成的基本电路进行分析。 通过长期的实践发现该方法容易被学生理解和接受。 理想集成运算放大电路的分析要点 在分析由集成运放组成的电路时，要分析集成运放的基本功能，为了突出主要矛盾简化分析程序，常把它看作为理想放大器。也就是它的各项参数均达到理想的最佳值，其主要特点是： （1）开环电压放大倍数Aud （（2）差模输入电阻rid （3）输出电阻r00 （4）共模抑制比KCMR （5）开环通频带 根据这些特点，结合上图所示的实际等效电路，可以总结出几个作为分析由集成运放组成的电路的公式和指导思想： 由图可见：U0=-Aod（U—U+） 在理想情况下Aud （U—U+）=0 U—= U+ 又rid，则 I-=0，I+=0 即集成运放同相输入端和反相输入端的电位几乎相等，近似于短路又不是真正的短路，称为虚短。 I-为集成运放同相输入端电流，I+为集成运放反相输入端电流，输入电流好象断开一样，称为虚断。 “虚短”和“虚断”是一个理想集成运放应具备的特点，它也是我们分析理想集成运放的两大原则： 虚短路原则：理想集成运放同相输入端和反相输入端的输入电流为零，即Ii=0,则I=I-=0。理想集成运放两个输入端之间的电压差为零，即Ud=UP-UN=0，则UN =UP。根据这两个点，再运用节点分析法，就可方便地列出方程，解决所求解的任何问题。 该电路是一差动输入电路，分析电路输出量UO与Ui1 ,Ui2 的关系则I2 =I3 即：，整理得：Up= 设N为节点并对节点N进行分析 由虚短路原则可知：UN=UP=，同时，由节点电流定律得I1 =I4+IN，又由虚断知IN=0，故I1 =I4 求U0 I1= I4= 由上分析知I1 =I4，得= 整理得：U0= - 将UN表达式代入上式可得：U0= - 从表达式可以看出，电路的输出电压UO与两输入端电压差成比例，实现减法运算，减法电路实际上就是一个差分放大电路。、节点分析法在集成运算放大器使用中应注意的几点事项 1）、所讨论的集成运算放大器应接近理想条件。 2）、讨论集成运放时，应灵活运用IN=IP=0，UN =UP，这两个特点。 3）、尽管集成运放的应用电路形式很多，但是节点法分析时基本遵循三个步骤。 （）??? 求UP或（UN）； （）??? 利用UN =UP，求UN 或(UP )； （）??? 求UO与输入电压之间的关系。 、集成运算放大器有三个端子，按节点法应列三个方程，由于UN =UP，只需列两个方程。 利用举例来论证节点分析法 下面通过两道比较典型的例子说明如何运用节点法分析。 例1：电路如图（二）所示，假设运放是理想型的，试求UO与Ui1,Ui2,Ui3的关系。 图二 解：第一步：求=？ 设P为节点，则I1+I2+I3= IP，有虚断可知，IP=0,则I1+I2+I3=0。 即： ?=0 整理得： 假设： 即：第二步：求 =? 由虚短知，第三步：求 =? 设N点为节点，则I4+IN=I5，由虚断可知IN =0，则I4=I5。 即：整理得；将UN的表达式代入则得：i1单独作用时，Ui2=0，Ui3=0 此时，即UP1= （ 其中） UN1 =UP1= 由虚断可知i2单独作用时，UP2= U02=（1+2= （1+ Ui3单独作用时，UP3= U03=（1+3= （1+ 根据叠加原理，U0=U01+U02+U03= （1+ （其中 ） 例2 ：电路如图（三）所示，假设A1、A2为理想型运放，已知R2=R3。 图三 试证明： =（1+ （U2-U1） 证明： 对于A1 第一步：求 =？ ==U1 第二步：求=? 由虚短可知，=UN1 ==U