電路12章含運(yùn)算放大器電路ppt課件

1、運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 集成電路元件集成電路元件 作用作用: （附加電路實(shí)現(xiàn)）（附加電路實(shí)現(xiàn)） 放大；運(yùn)算放大；運(yùn)算第十二章第十二章 含運(yùn)算放大器電路分析含運(yùn)算放大器電路分析12-1 運(yùn)算放大器及其等效電路運(yùn)算放大器及其等效電路 一、運(yùn)算放大器一、運(yùn)算放大器 具有高放大倍數(shù)、高輸入阻抗和低具有高放大倍數(shù)、高輸入阻抗和低輸出阻抗的直接耦合電壓放大器。輸出阻抗的直接耦合電壓放大器。三、外形結(jié)構(gòu)三、外形結(jié)構(gòu)二、電路符號(hào)二、電路符號(hào) 通常運(yùn)算放大器有通常運(yùn)算放大器有5個(gè)引出端：正電源端，負(fù)電源端，同相個(gè)引出端：正電源端，負(fù)電源端，同相輸入端，反相輸入端，輸出端。此外還有公共端通常稱為輸入端，反相輸入端，

2、輸出端。此外還有公共端通常稱為“地地”（有源多端器件）（有源多端器件） 為了簡(jiǎn)化電路圖中有時(shí)將正電為了簡(jiǎn)化電路圖中有時(shí)將正電源端，負(fù)電源端源端，負(fù)電源端 和地省略。和地省略。V-V+四、等效電路四、等效電路接地端接地端a端端 反相輸入端反相輸入端b端端 同相輸入端同相輸入端o端端 輸輸 出出 端端AaboV-V+四、等效電路四、等效電路接地端接地端a端端 反相輸入端反相輸入端b端端 同相輸入端同相輸入端o端端 輸輸 出出 端端RiRi 輸入電阻非常大）輸入電阻非常大）RoRo輸出電阻非常?。┹敵鲭娮璺浅Ｐ。〢 開環(huán)電壓放大系數(shù)開環(huán)電壓放大系數(shù) （非常大）（非常大）Aabo+2URiRo+2U五

3、、實(shí)際運(yùn)放輸入輸出關(guān)系五、實(shí)際運(yùn)放輸入輸出關(guān)系12UAU線性工作，輸出開路時(shí)：線性工作，輸出開路時(shí)：)(abUUARi 輸入電阻非常大）輸入電阻非常大）Ro輸出電阻非常小）輸出電阻非常?。〢 開環(huán)電壓放大系數(shù)開環(huán)電壓放大系數(shù) （非常大）（非常大）現(xiàn)象：現(xiàn)象：1、線性工作范圍很??；、線性工作范圍很??；2、要求前級(jí)驅(qū)動(dòng)能力??；、要求前級(jí)驅(qū)動(dòng)能力?。?、具有一定的負(fù)載能力；、具有一定的負(fù)載能力；RiRi 輸入電阻輸入電阻RoRo輸出電輸出電阻阻A 開環(huán)電壓放大系數(shù)開環(huán)電壓放大系數(shù)六、理想運(yùn)算放大器六、理想運(yùn)算放大器理想化條件理想化條件:ARRi00實(shí)際國(guó)產(chǎn)某運(yùn)算放大器實(shí)際國(guó)產(chǎn)某運(yùn)算放大器: 開環(huán)放大

4、系數(shù)開環(huán)放大系數(shù): A=50000 輸入電阻輸入電阻: Ri =1M 輸出電阻輸出電阻: Ro =100理想化條件理想化條件:實(shí)際國(guó)產(chǎn)某運(yùn)算放大器實(shí)際國(guó)產(chǎn)某運(yùn)算放大器: 開環(huán)放大系數(shù)開環(huán)放大系數(shù): A=50000 輸入電阻輸入電阻: Ri =1M 輸出電阻輸出電阻: Ro =100ARRi00七、七、 “虛斷和虛斷和“虛虛短短”因而又稱因而又稱a和和b兩點(diǎn)為兩點(diǎn)為 “虛短虛短”iR Ia=0 Ib=0因而稱因而稱a和和b兩點(diǎn)為兩點(diǎn)為 “虛斷虛斷” 1） 2）AU2為有限值為有限值)(2UaUAUb又 Uba=Ub-Ua=0七、七、 “虛斷和虛斷和“虛虛短短”因而又稱因而又稱a和和b兩點(diǎn)為兩點(diǎn)為

5、 “虛短虛短”八、輸入輸出特性八、輸入輸出特性2、理想運(yùn)放器特性、理想運(yùn)放器特性 - 注注: 虛斷和虛短同時(shí)存在。虛斷和虛短同時(shí)存在。 虛斷和虛短概念很重要虛斷和虛短概念很重要iR Ia=0 Ib=0因而稱因而稱a和和b兩點(diǎn)為兩點(diǎn)為 “虛斷虛斷” 1） 2）AU2為有限值為有限值)(2abUUAU又 Ua=Ub1、一般運(yùn)放器特性、一般運(yùn)放器特性 12-2 含運(yùn)算放大器電路分析含運(yùn)算放大器電路分析KVL，KCL虛斷、虛短概念虛斷、虛短概念 例例1、求輸入阻抗、求輸入阻抗Zin 。?1?2?2?1?3?1Zin2U1U1U3I1U 例例2、圖示電路、圖示電路, 求輸入阻抗求輸入阻抗Zin 。?4?

6、2?3?5?1Zin 12-3 簡(jiǎn)單運(yùn)算電路簡(jiǎn)單運(yùn)算電路一、比例器一、比例器i1i2i2i1y(t)=af(t)fRuuRuii121112112uRRuf虛虛地地112)1 (uRRuf12iifRuRu211（放大器）（放大器）同相大器同相大器反相大器反相大器 fRuuRuii121112112uRRuf112)1 (uRRuf12iifRuRu211同相大器同相大器反相大器反相大器二、加法器二、加法器i3i2i4i1y(t)=af1(t)+ bf2(t)+.虛虛地地 二、加法器二、加法器i3i2i4i1y(t)=af1(t)+ bf2(t)+.虛虛地地)(332211uRRuRRuRRu

7、fffo)(3214iiii)(332211RuRuRuRufo )(332211uRRuRRuRRufffo)(3214iiii)(332211RuRuRuRufo三、減法器三、減法器y(t)=af1(t)-bf2(t)12 三、減法器三、減法器y(t)=af1(t)-bf2(t)12)(1212uuRRuo21222RRuR111121RuRuo差分放大器差分放大器 )(1212uuRRuo21222RRuR111121RuRuo差分放大器差分放大器四、積分器四、積分器i1dftyt)()(i2虛虛地地 四、積分器四、積分器i1dftyt)()(i2虛虛地地dtduCi221iRu1dti

8、Cut221dtuRCut121 五、微分器五、微分器i1i2dtduCi112iRu2dtduRCu12虛虛地地六、電壓跟隨器六、電壓跟隨器12uu 特點(diǎn)特點(diǎn):輸入阻抗大，輸出阻抗??；輸入阻抗大，輸出阻抗??；作用作用: 隔離隔離 六、電壓跟隨器六、電壓跟隨器12uu 特點(diǎn)特點(diǎn):輸入阻抗大，輸出阻抗?。惠斎胱杩勾?，輸出阻抗小；作用作用: 隔離隔離12-4 用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)受控源用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)受控源i1其中其中: =- Rf / R1 i2112uRRuf1u 12-4 用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)受控源用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)受控源u 2 = - Rf i1 = r i1其中其中: r=- Rfu1 u1i1i

9、1ri1其中其中: =- Rf / R1 i2112uRRuf1uu 2 = - Rf i1 = r i1其中其中: r=- Rfi1ri1 12-5 回轉(zhuǎn)器回轉(zhuǎn)器1221guigui伏安關(guān)系：伏安關(guān)系：電路符號(hào)：電路符號(hào)：1、回轉(zhuǎn)器：、回轉(zhuǎn)器： 一種非互易多端元件。一種非互易多端元件。r1221riuriu 12-5 回轉(zhuǎn)器回轉(zhuǎn)器1221guigui伏安關(guān)系：伏安關(guān)系：電路符號(hào)：電路符號(hào)：g : 回轉(zhuǎn)電導(dǎo)回轉(zhuǎn)電導(dǎo)S)1、回轉(zhuǎn)器：、回轉(zhuǎn)器： 一種非互易多端元件。一種非互易多端元件。r1221riuriur : 回轉(zhuǎn)電阻（回轉(zhuǎn)電阻（ ）212100uuggii212100iirruu回轉(zhuǎn)方向回轉(zhuǎn)

10、方向212100uuggii212100iirruu0gg0Y00Zrr不互易不互易吸收的瞬時(shí)功率：吸收的瞬時(shí)功率：2211)(iuiutp0)(1111guriiu回轉(zhuǎn)器特點(diǎn)回轉(zhuǎn)器特點(diǎn):1221guigui回轉(zhuǎn)器用受控源表示：回轉(zhuǎn)器用受控源表示：1、不消耗能量不存儲(chǔ)能量、不消耗能量不存儲(chǔ)能量;2、非記憶元件；、非記憶元件；3、線性非互易元件；、線性非互易元件；4、電量回轉(zhuǎn)作用。、電量回轉(zhuǎn)作用。1221riuriugu2gu1+ ri1 - +-ri2 -（r）1221guigui反向回轉(zhuǎn)：反向回轉(zhuǎn)：或：或：1221riuriu回轉(zhuǎn)器特點(diǎn)回轉(zhuǎn)器特點(diǎn):1、不消耗能量不存儲(chǔ)能量、不消耗能量不存儲(chǔ)能

11、量;2、非記憶元件；、非記憶元件；3、線性非互易元件；、線性非互易元件；4、電量回轉(zhuǎn)作用。、電量回轉(zhuǎn)作用。2、回轉(zhuǎn)器阻抗逆變作用、回轉(zhuǎn)器阻抗逆變作用11IUZin輸出阻抗：輸出阻抗：輸入阻抗：輸入阻抗：22)1(UgIgZLZs22IUZoutsZg21LZg21111UgIg阻抗逆變總結(jié)阻抗逆變總結(jié)電容電容1)、阻抗逆變具有可逆性、阻抗逆變具有可逆性 與回轉(zhuǎn)方向無關(guān)與回轉(zhuǎn)方向無關(guān)SsoutZrZgZ1122LLinZrZgZ11222)、逆變后、逆變后Zin和和ZL，Zout和和Zs的性質(zhì)相反的性質(zhì)相反電感電感開路開路短路短路CZCr2電感電感電容電容LLg20Z3、回轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)模擬電感、回轉(zhuǎn)

12、器實(shí)現(xiàn)模擬電感11IUZinLjC 2gCj 練習(xí)：練習(xí)：c=1F, r=1/g=50k, 求求 L=? 其中：其中： L=C/g2解：解：2gCL )(2500)1050(10236H(1) 接地電感接地電感:L(2) 浮地電感浮地電感:證明以下兩個(gè)二端口等效：證明以下兩個(gè)二端口等效：2gCL 1U1I2U2I)(2221IgCjUU21II下面網(wǎng)絡(luò)下面網(wǎng)絡(luò)A方程：方程：1U1I2I2U212221)(IIIgCjUUUgI112UgI21UgIUCjII21gICj212UgUgUgI221IIA方程為：方程為：4、理想回轉(zhuǎn)器與變壓器比較、理想回轉(zhuǎn)器與變壓器比較理想回轉(zhuǎn)器理想回轉(zhuǎn)器理想變壓

13、器理想變壓器非互易元件非互易元件, 阻抗逆變換阻抗逆變換互易元件互易元件, 阻抗變換阻抗變換21nuu 211ini1221guiguinnA100010ggA詳細(xì)內(nèi)容見詳細(xì)內(nèi)容見P233表表12-1例例1：圖示網(wǎng)絡(luò)，求：圖示網(wǎng)絡(luò)，求H參數(shù)矩陣。參數(shù)矩陣。u1=nu2i2=-ni100nnH H21unu解：解：211ini121igu 211igu 21unu 22111ununuuu12nii222)(nuuun 例例2：圖示電路中，：圖示電路中，u1=2cos2000t, 求求u2(t).211)3000110001500115001(j210001230001U115001U2)1200110001(j212001Uj0110001解：解：02VU13542Vttu)1352000cos(24)(2輸入輸出比較：輸入輸出比較：1、放大；、放大；2、移相；、移相；3、移相原因是由于有儲(chǔ)能元件。、移相原因是由于有儲(chǔ)能元件。Vttu)2000cos(2)(1輸入：輸入：輸出：輸出：本章小結(jié)本章小結(jié)1 運(yùn)算放大器及其等效電路運(yùn)算放大器及其等效電路等效電路等效電路理想運(yùn)算放大器的理想化條件理想運(yùn)算放大器的理