含運(yùn)算放大器電路分析

1、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)算外形結(jié)構(gòu)外形結(jié)構(gòu)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212-1 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、外形結(jié)構(gòu)一、外形結(jié)構(gòu)二、電路符號(hào)二、電路符號(hào)3三、等效電路三、等效電路接地端接地端a端端 正向輸入端正向輸入端b端端 負(fù)向輸入端負(fù)向輸入端o端端 輸輸 出出 端端RiRi 輸入電阻輸入電阻RoRo輸出電阻輸出電阻A 開環(huán)電壓放大系數(shù)開環(huán)電壓放大系數(shù)4四、理想運(yùn)算放大器四、理想運(yùn)算放大器理想化條件理想化條件:實(shí)際國產(chǎn)某運(yùn)算放大器實(shí)際國產(chǎn)某運(yùn)算放大器

2、: 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 =100 RiRoARRi00電路符號(hào)電路符號(hào)5五、五、 “虛斷虛斷”和和“虛短虛短” Ia=0 Ib=0 “虛斷虛斷”2) U1=0 “虛短虛短”六、輸入輸出特性六、輸入輸出特性1、一般運(yùn)放器特性一般運(yùn)放器特性2、線性運(yùn)放器特性線性運(yùn)放器特性3、理想運(yùn)放器特性理想運(yùn)放器特性 - 注注: 虛斷不是實(shí)斷；虛短不是實(shí)短；虛斷不是實(shí)斷；虛短不是實(shí)短；輸入電壓、電流為零的器件稱為零口器輸入電壓、電流為零的器件稱為零口器 。612-2 含運(yùn)算放大器電路分析含運(yùn)算放大器電路分析節(jié)點(diǎn)法、回路法節(jié)點(diǎn)法、

3、回路法虛斷、虛短概念虛斷、虛短概念 例例1、圖示電路，求輸入阻抗、圖示電路，求輸入阻抗Zin 。?4?2?3?5?6?1解：解：?3= ?2 根據(jù)根據(jù)“虛短虛短”與與“虛斷虛斷”，有，有RUI12?5= ?412U311ICj1UCRjUU11RI21621CRjUR?5= R?6?5= ?6 = ?4 = ?1211inCRjIUZ7例例2、圖示電路、圖示電路, 求輸入阻抗求輸入阻抗Zin 。?4?2?3?5?1解：解： 根據(jù)根據(jù)“虛短虛短”與與“虛斷虛斷”，有有Cj1RUI1554II0IRIR43Cj1RUIII1543RUI12321IIICj1RURU11211inCRjRIUZ81

4、2-3 簡單運(yùn)算電路簡單運(yùn)算電路一、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、減法器三、減法器ny(t)=af1(t)-bf2(t)120uR1)R1R1(uR1o2121110)R1R1(uR122121210uR1uR1uR1o22111)uu(RRu1212o11四、積分器

5、四、積分器i1dftyt)()(i2111Rui 12iidtduCic211RuC2uu duCR1ut1212五、微分器五、微分器i1dttdfty)()(i2dtduCi1112ii22Riu 1cuu dtduRCu12六、電壓跟隨器六、電壓跟隨器12uu特點(diǎn)特點(diǎn):輸入阻抗大；輸入阻抗大； 輸出阻抗小輸出阻抗小 作用作用: 隔離隔離1312-4 運(yùn)算放大器應(yīng)用運(yùn)算放大器應(yīng)用u 2 = Rf i2 =- Rf i1 一、實(shí)現(xiàn)受控源一、實(shí)現(xiàn)受控源i1i1ri1i2例例1：實(shí)現(xiàn)：實(shí)現(xiàn)CCVS111Rui 12ii例例2：實(shí)現(xiàn)：實(shí)現(xiàn)VCVS1122u)RR1(u12uu14二、實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)器二、實(shí)

6、現(xiàn)回轉(zhuǎn)器1221guigui伏安特性：伏安特性：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：r1221riuriur : 回轉(zhuǎn)電阻（回轉(zhuǎn)電阻（ )2121uu0gg0ii2121ii0rr0uu回轉(zhuǎn)器：回轉(zhuǎn)器：非互易多端元件非互易多端元件或或15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 -162、回轉(zhuǎn)器阻抗逆變作用、

7、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：L2inZg1ZZLZs22IUZouts2outZg1Z2121uu0gg0ii22UgIg111UgIg1s11ZIUL22ZIU可見可見回轉(zhuǎn)器具有：回轉(zhuǎn)器具有： 1） 阻抗逆變性；阻抗逆變性； 2）雙向性）雙向性17回轉(zhuǎn)器阻抗逆變性：回轉(zhuǎn)器阻抗逆變性：0Z Zg1Z2oZoZZLjZCj1Z （短路）（短路）（開路）（開路）RZ 21RRZ2121RRRRZ0Zo2og/CjZ2oLgj1Z2oRg1Z221og)RR(1Z2221ogRgRY2oRgY 2og/CL 2oLgC 2221ogR1gR1Z22121o

8、gRRRRZ （開路）（開路）（短路）（短路）（電感）（電感）（電容）（電容）（電阻）（電阻）（串聯(lián)）（串聯(lián)）（并聯(lián)）（并聯(lián)）183、回轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)模擬電感、回轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)模擬電感11IUZin(1) 接地電感接地電感:LjC 2gCj其中：其中： L=C/g2 練習(xí)練習(xí)：c=1 F, r=1/g=50k , 求求 L=? (2) 浮地電感浮地電感:2121UIgCjUUgI10IIUCj21UgI20)Ug(Ug)Ig1(Cj121194、用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)器、用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)器ABCDE?1?2?a?b?c?d1BUU1CU2U2DUURUUIDCDRUU221RUUIEDDRUUE212E

9、U2U2Uba1IIIRU2URUU1121RUI21ac2IIIRUUR)U2U2(U21122RU1RUI121221guigui電路分析：電路分析：205、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21nuu211ini1221guiguinnA100010ggA21三、實(shí)現(xiàn)負(fù)阻抗變換器三、實(shí)現(xiàn)負(fù)阻抗變換器21121ikiuu2) 伏安特性：伏安特性： 1) 電路符號(hào)：電路符號(hào)：CNIC :電流倒置型電流倒置型1、負(fù)阻抗變換器、負(fù)阻抗變換器21221iiukuVNI

10、C : 電壓倒置型電壓倒置型2、負(fù)阻抗變換作用、負(fù)阻抗變換作用ZL11).1(IUZin1kZLLinZkZ2).2(（K10實(shí)數(shù)）實(shí)數(shù)）（K20實(shí)數(shù)）實(shí)數(shù)）223、用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)負(fù)阻抗變換器、用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)負(fù)阻抗變換器?1?2ZL?a?b伏安關(guān)系：伏安關(guān)系：11IUZin2121IIUU CNIC負(fù)阻抗變換器負(fù)阻抗變換器 （ k=1）負(fù)阻抗變換作用負(fù)阻抗變換作用LZ1aII2bII0IRIRba電路分析：電路分析：baII22IU1001A非互易元件非互易元件, 負(fù)阻抗變換負(fù)阻抗變換23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。00nnH H21nuu電路分析：電路分析：)uu(n2212ig1u21ig1u211uuu212ig1)ig1u(n12nii212221121121uihhhhiu2121ui0nn0iu解：解：