含运算放大器电路分析

1、1运算放大器运算放大器 集成电路元件集成电路元件 作用作用: （附加电路实现）（附加电路实现） 放大；运算放大；运算外形结构外形结构第十二章第十二章 含运算放大器电路分析含运算放大器电路分析212-1 运算放大器及其等效电路运算放大器及其等效电路 一、外形结构一、外形结构二、电路符号二、电路符号3三、等效电路三、等效电路接地端接地端a端端 正向输入端正向输入端b端端 负向输入端负向输入端o端端 输输 出出 端端RiRi 输入电阻输入电阻RoRo输出电阻输出电阻A 开环电压放大系数开环电压放大系数4四、理想运算放大器四、理想运算放大器理想化条件理想化条件:实际国产某运算放大器实际国产某运算放大器

2、: 开环放大系数开环放大系数: A=50000 输入电阻输入电阻: Ri =1M 输出电阻输出电阻: Ro =100 RiRoARRi00电路符号电路符号5五、五、 “虚断虚断”和和“虚短虚短”1) Ia=0 Ib=0 “虚断虚断”2) U1=0 “虚短虚短”六、输入输出特性六、输入输出特性1、一般运放器特性一般运放器特性2、线性运放器特性线性运放器特性3、理想运放器特性理想运放器特性 - 注注: 虚断不是实断；虚短不是实短；虚断不是实断；虚短不是实短；输入电压、电流为零的器件称为零口器输入电压、电流为零的器件称为零口器 。612-2 含运算放大器电路分析含运算放大器电路分析节点法、回路法节点

3、法、回路法虚断、虚短概念虚断、虚短概念 例例1、图示电路，求输入阻抗、图示电路，求输入阻抗Zin 。İ4İ2İ3İ5İ6İ1解：解：İ3= İ2 根据根据“虚短虚短”与与“虚断虚断”，有，有RUI12İ5= İ412U311ICj1UCRjUU11RI21621CRjURİ5= Rİ6İ5= İ6 = İ4 = İ1211inCRjIUZ7例例2、图示电路、图示电路, 求输入阻抗求输入阻抗Zin 。İ4İ2İ3İ5İ1解：解： 根据根据“虚短虚短”与与“虚断虚断”，有有Cj1RUI1554II0IRIR43Cj1RUIII1543RUI12321IIICj1RURU11211inCRjRIUZ

4、812-3 简单运算电路简单运算电路一、比例器一、比例器y(t)=af(t)111Rui 12iif2112RiRiu11f2u)RR1 (u111Rui 12iif22Riu 11f2uRRu9二、加法器二、加法器i3i2i4i1ny(t)=af1(t)+ bf2(t)+.111Rui 222Rui333Rui)iii (i3214f4oRiu )uRRuRRuRR(u33f22f11f210三、减法器三、减法器ny(t)=af1(t)-bf2(t)120uR1)R1R1(uR1o2121110)R1R1(uR122121210uR1uR1uR1o22111)uu(RRu1212o11四、积

5、分器四、积分器i1dftyt)()(i2111Rui 12iidtduCic211RuC2uu duCR1ut1212五、微分器五、微分器i1dttdfty)()(i2dtduCi1112ii22Riu 1cuu dtduRCu12六、电压跟随器六、电压跟随器12uu特点特点:输入阻抗大；输入阻抗大； 输出阻抗小输出阻抗小 作用作用: 隔离隔离1312-4 运算放大器应用运算放大器应用u 2 = Rf i2 =- Rf i1 一、实现受控源一、实现受控源i1i1ri1i2例例1：实现：实现CCVS111Rui 12ii例例2：实现：实现VCVS1122u)RR1(u12uu14二、实现回转器二

6、、实现回转器1221guigui伏安特性：伏安特性：电路符号：电路符号：g : 回转电导（回转电导（S) 1、回转器：、回转器：r1221riuriur : 回转电阻（回转电阻（ )2121uu0gg0ii2121ii0rr0uu回转器：回转器：非互易多端元件非互易多端元件或或15回转器特点回转器特点:1221guigui回转器用受控源表示：回转器用受控源表示：1、不消耗能量不存储能量、不消耗能量不存储能量;2、非记忆元件；、非记忆元件；3、线性非互易元件；、线性非互易元件；4、电量回转作用。、电量回转作用。1221riuriugu2gu1+ ri1 - +-ri2 -162、回转器阻抗逆变作

7、用、回转器阻抗逆变作用11IUZin输出阻抗：输出阻抗：输入阻抗：输入阻抗：L2inZg1ZZLZs22IUZouts2outZg1Z2121uu0gg0ii22UgIg111UgIg1s11ZIUL22ZIU可见可见回转器具有：回转器具有： 1） 阻抗逆变性；阻抗逆变性； 2）双向性）双向性17回转器阻抗逆变性：回转器阻抗逆变性：0Z Zg1Z2oZoZZLjZCj1Z （短路）（短路）（开路）（开路）RZ 21RRZ2121RRRRZ0Zo2og/CjZ2oLgj1Z2oRg1Z221og)RR(1Z2221ogRgRY2oRgY 2og/CL 2oLgC 2221ogR1gR1Z2212

8、1ogRRRRZ （开路）（开路）（短路）（短路）（电感）（电感）（电容）（电容）（电阻）（电阻）（串联）（串联）（并联）（并联）183、回转器实现模拟电感、回转器实现模拟电感11IUZin(1) 接地电感接地电感:LjC 2gCj其中：其中： L=C/g2 练习练习：c=1 F, r=1/g=50k , 求求 L=? (2) 浮地电感浮地电感:2121UIgCjUUgI10IIUCj21UgI20)Ug(Ug)Ig1(Cj121194、用运算放大器实现回转器、用运算放大器实现回转器ABCDEİ1İ2İaİbİcİd1BUU1CU2U2DUURUUIDCDRUU221RUUIEDDRUUE21

9、2EU2U2Uba1IIIRU2URUU1121RUI21ac2IIIRUUR)U2U2(U21122RU1RUI121221guigui电路分析：电路分析：205、理想回转器与变压器比较、理想回转器与变压器比较理想回转器理想回转器理想变压器理想变压器非互易元件非互易元件, 阻抗逆变换阻抗逆变换互易元件互易元件, 阻抗变换阻抗变换21nuu211ini1221guiguinnA100010ggA21三、实现负阻抗变换器三、实现负阻抗变换器21121ikiuu2) 伏安特性：伏安特性： 1) 电路符号：电路符号：CNIC :电流倒置型电流倒置型1、负阻抗变换器、负阻抗变换器21221iiukuV

10、NIC : 电压倒置型电压倒置型2、负阻抗变换作用、负阻抗变换作用ZL11).1(IUZin1kZLLinZkZ2).2(（K10实数）实数）（K20实数）实数）223、用运算放大器实现负阻抗变换器、用运算放大器实现负阻抗变换器İ1İ2ZLİaİb伏安关系：伏安关系：11IUZin2121IIUU CNIC负阻抗变换器负阻抗变换器 （ k=1）负阻抗变换作用负阻抗变换作用LZ1aII2bII0IRIRba电路分析：电路分析：baII22IU1001A非互易元件非互易元件, 负阻抗变换负阻抗变换23例例1：图示网络，求图示网络，求H参数矩阵。参数矩阵。00nnH H21nuu电路分析：电路分析：)uu(n2212ig1u21ig1u211uuu212ig1)ig1u(n12nii212221121121uihhhhiu2121ui0nn0iu解：解