電路12章含運算放大器電路ppt課件

1、運算放大器運算放大器 集成電路元件集成電路元件 作用作用: （附加電路實現(xiàn)）（附加電路實現(xiàn)） 放大；運算放大；運算第十二章第十二章 含運算放大器電路分析含運算放大器電路分析12-1 運算放大器及其等效電路運算放大器及其等效電路 一、運算放大器一、運算放大器 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、電路符號二、電路符號 通常運算放大器有通常運算放大器有5個引出端：正電源端，負電源端，同相個引出端：正電源端，負電源端，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） 為了簡化電路圖中有時將正電為了簡化電路圖中有時將正電源端，負電源端源端，負電源端 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、、實際運放輸入輸出關(guān)系五、實際運放輸入輸出關(guān)系12UAU線性工作，輸出開路時：線性工作，輸出開路時：)(abUUARi 輸入電阻非常大）輸入電阻非常大）Ro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）現(xiàn)象：現(xiàn)象：1、線性工作范圍很?。?、線性工作范圍很小；2、要求前級驅(qū)動能力?。?、要求前級驅(qū)動能力?。?、具有一定的負載能力；、具有一定的負載能力；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、理想運算放大器六、理想運算放大器理想化條件理想化條件:ARRi00實際國產(chǎn)某運算放大器實際國產(chǎn)某運算放大器: 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:實際國產(chǎn)某運算放大器實際國產(chǎn)某運算放大器: 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兩點為兩點為 “虛短虛短”iR Ia=0 Ib=0因而稱因而稱a和和b兩點為兩點為 “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兩點為兩點為

5、 “虛短虛短”八、輸入輸出特性八、輸入輸出特性2、理想運放器特性、理想運放器特性 - 注注: 虛斷和虛短同時存在。虛斷和虛短同時存在。 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兩點為兩點為 “虛斷虛斷” 1） 2）AU2為有限值為有限值)(2abUUAU又 Ua=Ub1、一般運放器特性、一般運放器特性 12-2 含運算放大器電路分析含運算放大器電路分析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 簡單運算電路簡單運算電路一、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 特點特點:輸入阻抗大，輸出阻抗??；輸入阻抗大，輸出阻抗小；作用作用: 隔離隔離 六、電壓跟隨器六、電壓跟隨器12uu 特點特點:輸入阻抗大，輸出阻抗小；輸入阻抗大，輸出阻抗??；作用作用: 隔離隔離12-4 用運算放大器實現(xiàn)受控源用運算放大器實現(xiàn)受控源i1其中其中: =- Rf / R1 i2112uRRuf1u 12-4 用運算放大器實現(xiàn)受控源用運算放大器實現(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：電路符號：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：電路符號：g : 回轉(zhuǎn)電導回轉(zhuǎn)電導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功率：吸收的瞬時功率：2211)(iuiutp0)(1111guriiu回轉(zhuǎn)器特點回轉(zhuǎn)器特點:1221guigui回轉(zhuǎn)器用受控源表示：回轉(zhuǎn)器用受控源表示：1、不消耗能量不存儲能量、不消耗能量不存儲能量;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)器特點回轉(zhuǎn)器特點:1、不消耗能量不存儲能量、不消耗能量不存儲能

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)器實現(xiàn)模擬電感、回轉(zhuǎn)

12、器實現(xiàn)模擬電感11IUZinLjC 2gCj 練習：練習：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:證明以下兩個二端口等效：證明以下兩個二端口等效：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詳細內(nèi)容見詳細內(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能元件。、移相原因是由于有儲能元件。Vttu)2000cos(2)(1輸入：輸入：輸出：輸出：本章小結(jié)本章小結(jié)1 運算放大器及其等效電路運算放大器及其等效電路等效電路等效電路理想運算放大器的理想化條件理想運算放大器的理