16第十六章(現(xiàn)代電路理論中的新器件)教程課件

第16章現(xiàn)代電路理論中的新器件集成運算放大器16.1回轉(zhuǎn)器16.2負阻抗變換器16.3首頁本章重點3.負阻抗變換器重點2.回轉(zhuǎn)器返回1.含理想運算放大器的電阻電路分析

運算放大器是一種有著十分廣泛用途的電子器件。最早開始應用于1940年，1960年后，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，運算放大器逐步集成化，大大降低了成本，獲得了越來越廣泛的應用。16.1集成運算放大器1.簡介下頁上頁返回

應用信號的運算電路下頁上頁比例、加、減、對數(shù)、指數(shù)、積分、微分等運算。產(chǎn)生方波、鋸齒波等波形信號的處理電路信號的發(fā)生電路有源濾波器、精密整流電路、電壓比較器、采樣—保持電路。返回

電路輸入級偏置電路中間級用以電壓放大輸出級輸入端輸出端下頁上頁頻帶過窄線性范圍小缺點：加入負反饋擴展頻帶減小非線性失真優(yōu)點：高增益輸入電阻大，輸出電阻小返回下頁上頁集成運算放大器返回

符號7654321+15V－15V8個管腳：2：反向輸入端3：同向輸入端4、7：電源端6：輸出端1、5：外接調(diào)零電位器8：空腳單向放大下頁上頁返回電路符號a：反向輸入端，輸入電壓u－b：非反向輸入端，輸入電壓u+o：輸出端,輸出電壓uo在電路符號圖中一般不畫出直流電源端，而只有a,b,o三端和接地端。圖中參考方向表示每一點對地的電壓，在接地端未畫出時尤須注意。A：開環(huán)電壓放大倍數(shù)，可達十幾萬倍。:公共端(接地端)下頁上頁注意+__+u+u-+_uoao+_udb_+A+返回在

a,b間加一電壓

ud=u+-u-，可得輸出uo和輸入ud之間的轉(zhuǎn)移特性曲線如下：2.運算放大器的靜特性Usat-Usat-Uo/VUd/mV0實際特性au+u-uoo+_ud_+A+b下頁上頁返回Usat-Usat-Uo/VUd/mV0分三個區(qū)域：①線性工作區(qū)：|ud|

<

則

uo=Aud②正向飽和區(qū)：③反向飽和區(qū)：ud>

則

uo=Usatud<-

則

uo=-Usat是一個數(shù)值很小的電壓，例如Usat=13V,A=105，則=0.13mV。近似特性下頁上頁注意返回3.電路模型輸入電阻輸出電阻當:

u+=0,則uo=－Au－當:

u－=0,則uo=Au＋4.理想運算放大器下頁上頁+_A(u+-u-)RoRiu+u-＋－uo在線性放大區(qū)，將運放電路作如下理想化處理：①

Auo為有限值，則ud=0

,即u+=u-，兩個輸入端之間相當于短路(虛短路)②

Ri

i+=0,i－=0。

即從輸入端看進去，元件相當于開路(虛斷路)。③

Ro

0返回5.比例電路的分析(1)反向比例器運放開環(huán)工作極不穩(wěn)定，一般外部接若干元件(R、C等)，使其工作在閉環(huán)狀態(tài)。下頁上頁+_uo+_uiR1RfRL21_+A+21R1RiRfRo-Aun1++_uoRL運放等效電路+_ui返回用結(jié)點法分析：(電阻用電導表示)(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui-Gfun1＋(Gf+Go+GL)un2

=-GoAu1u1=un1整理，得：(G1+Gi+Gf)un1-Gf

un2=G1ui(-Gf+GoA)un1＋(Gf+Go+GL)un2

=0解得：下頁上頁21R1RiRfRo-Au1+_+_uoRL+_ui(2)電路分析返回因A一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一項的值比(G1+Gi+Gf)(G1+Gi+Gf)要大得多。所以uo/ui只取決于反饋電阻Rf與R1比值，而與放大器本身的參數(shù)無關(guān)。負號表明uo和ui總是符號相反(反向比例器)。下頁上頁表明返回根據(jù)“虛短”：根據(jù)“虛斷”：u+=u-

=0，i1=ui/R1i2=-uo

/Rfi-=0，i2=i1下頁上頁以上近似結(jié)果可將運放看作理想情況而得到。由理想運放的特性：注意i1i2+_uo+_uiR1RfRL21_++返回當R1

和Rf

確定后，為使uo不超過飽和電壓(即保證工作在線性區(qū))，對ui有一定限制。運放工作在開環(huán)狀態(tài)極不穩(wěn)定，振蕩在飽和區(qū);工作在閉環(huán)狀態(tài)，輸出電壓由外電路決定。(Rf

接在輸出端和反相輸入端,稱為負反饋)。

下頁上頁注意+_uo+_uiR1RfRL21_++返回16.2回轉(zhuǎn)器回轉(zhuǎn)器是一種線性非互易的多端元件，可以用晶體管電路或運算放大器來實現(xiàn)。1.回轉(zhuǎn)器的特性方程下頁上頁回轉(zhuǎn)器的基本特性符號u2i2i1u1-++-電壓電流關(guān)系回轉(zhuǎn)電阻返回下頁上頁u2i2i1u1-++-回轉(zhuǎn)電導或?qū)憺楹喎Q回轉(zhuǎn)常數(shù)，表征回轉(zhuǎn)器特性的參數(shù)。

Z、Y、T參數(shù)Z參數(shù)返回下頁上頁u2i2i1u1-++-Y參數(shù)T參數(shù)結(jié)論回轉(zhuǎn)器是非互易的兩端口網(wǎng)絡。返回回轉(zhuǎn)器另外的表達形式下頁上頁u2i2i1u1-++-任一瞬間輸入回轉(zhuǎn)器的功率為：

功率結(jié)論理想回轉(zhuǎn)器是不儲能、不耗能的無源線性兩端口元件?；剞D(zhuǎn)器的等效電路u2i2i1u1-++-++--ri1-ri2u2i2i1u1-++-gu1gu2返回下頁上頁2.回轉(zhuǎn)器的基本性質(zhì)回轉(zhuǎn)器的逆變性圖示電路的輸入阻抗為：u2i2i1u1-++-ZL或：逆變性返回由于下頁上頁結(jié)論回轉(zhuǎn)器具有把一個電容回轉(zhuǎn)為一個電感的本領(lǐng)，實現(xiàn)了沒有磁場的電感，這為實現(xiàn)難于集成的電感提供了可能性。返回從端口1看，u1、i1關(guān)系為一等效電感關(guān)系，L=r2C.若r=50k,C=1F則等效電感

L=2500H！3.回轉(zhuǎn)器電路實例u2ARRRRRF

C++––RR+–+–u1正是回轉(zhuǎn)器方程u2ARRRRRF

C++––RR+–+–u1下頁上頁例2利用回轉(zhuǎn)器實現(xiàn)理想變壓器。圖示電路的T參數(shù)為：g1i2i1u1-+u2+-g2**n:1+_u1+_u2結(jié)論兩個回轉(zhuǎn)器的級聯(lián)相當于一個變比n=g2/g1的理想變壓器。返回負阻抗變換器（簡稱NIC）是一個能將阻抗按一定比例進行變換并改變其符號的二端口元件，可以用晶體管電路或運算放大器來實現(xiàn)。16.3負阻抗變換器下頁上頁負阻抗變換器的基本特性符號電壓電流關(guān)系電流反向型（CNIC

）+u1i1i2+u2NIC返回下頁上頁或

T參數(shù)+u1i1i2+u2NIC電壓反向型（VNIC

）正阻抗變?yōu)樨撟杩沟男再|(zhì)ZL+u1i1i2+u2NIC返回上頁例負阻抗變換器的k=1、n=1

，求輸入阻抗。結(jié)論jZiNIC12解j0.5Zi0.5等效網(wǎng)絡可以用NIC和RC元件組成的網(wǎng)絡來實現(xiàn)RL或RLC元件組成的網(wǎng)絡。返回電路舉例：R2abcR1+++電流反向型負阻抗變換器經(jīng)常不斷地學習,你就什么都知道。你知道得