电路基础 第12章 含运算放大器电路分析

输入电压、电流为零的器件称为零口器 。
六、输入输出特性
1、一般运放器特性
2、线性运放器特性
-
3、理想运放器特性
5
{ 12-2 含运算放大器电路分析
节点法、回路法 虚断、虚短概念
例1、图示电路，求输入阻抗Zin 。
İ4
İ5
解： 根据“虚短” 与“虚断”，有
•
•
I2
U1
•
2 U1
R
İ1
İ3= İ2
İ5= İ4
9
三、减法器 y(t)=af1(t)-bf2(t)
1
1 R1
u1
(1 R1
1 R2
)1
1 R2
uo
0
2
1 R1
u2
1 ( R1
1 R2
)2
0
1 2
1 R1
u1
1 R1
u2
1 R2
uo
0
uo
R2 R1
(u 2
u1)
10
四、积分器
t
y(t) f ( )d
i1
u1 R1
i2 i1
i2
i2
C
(2) 浮地电感:
•
•
I1 g U
•
•
I2 g U
•
jC U
I•1
•
I
2
0
jC( 1
•
I1 )
g
•
U2
(g
•
U1 )
0
g
•
U1
j
C g2
•
•
I1 U 2
18
4、用运算放大器实现回转器
电路分析：
İa İb
•
•
UB U1
İd
•
•
UC 2U1
B
•
•
UD U2
İ1
•
•
••
CD
E
•
ID
UC UD
gu1
+
+
-ri2
ri1
-
-
15
2、回转器阻抗逆变作用
输入阻抗：Zin
1 g2ZL
Zin
•
U• 1
1
•
I2
g
•
I1 g U2
输出阻抗： Zout
•
U2
•
I2
1 g2Zs
ZL
i1
i
2
0 g
•
Zout
U2
•
1
•
I1
g
•
I 2 g U1
•
U1
•
Zs
I1
可见回转器具有：
Zs
1） 阻抗逆变性；
2）双向性
u2 ri1
r
g : 回转电导（S)
u1
u
2
0
r
ri1
0
i
2
r : 回转电阻（)
回转器：非互易多端元件
14
回转器特点: 1、不消耗能量不存储能量;
2、非记忆元件；
3、线性非互易元件；
4、电量回转作用。
i1 gu2
回转器用受控源表示：
i2 gu1
u1 ri2 u2 ri1
gu2
2 U1 U2
A
• R•
• R•
•
ID
UD
UE
U2 UE
İc
R
R
•
•
•
UE 2U2 2 U1
İ2
••
•
•
•
I1
•
•
Ia Ib
U1 U2 U1 2 U1
•R
R
•
I2
•
•
•
••
•
Ic
•
Ia
U2
(2
U2
2
U1)
U1
U2
•
R
R
•
U1 R
•
I1
U2
R
•
I2
U1
R
i1 gu 2 i2 gu 1
İ3 İ2
•
İ6
1
•
U1
1 jC
•
I3
•
U1
U1 jCR
•
•
I6
1 2 R
U1 jCR 2
Rİ5= Rİ6
•
İ5= İ6 = İ4 = İ1
Zin
U1
•
jCR 2
I1
6
例2、图示电路, 求输入阻抗Zin 。
İ3
解：根据“虚短”与“虚断”，
有
•
•
I5
R
U1 1
•
•
İ1
I4 I5
İ4
jC
•
•
第十二章 含运算放大器电路分析
运算放大器 ——— 集成电路元件 作用: （附加电路实现） 放大；运算
外形结构
1
12-1 运算放大器及其等效电路
一、外形结构
二、电路符号
2
三、等效电路
Ro Ri
a端 ——— 正向输入端 b端 ——— 负向输入端 o端 ——— 输 出 端 接地端
Ri ———输入电阻 Ro———输出电阻
A ——— 开环电压放大系数
3
四、理想运算放大器
理想化条件:
Ri R0 0 A
电路符号
实际国产某运算放大器:
开环放大系数: A=50000
输入电阻: 输出电阻:
Ri =1M Ro =100
Ro Ri
4
五、 “虚断”和“虚短”
1) Ia=0 Ib=0
2) U1=0
“虚断” “虚短”
注: 虚断不是实断；虚短不是实短；
u2
(1
Rf R1
)u1
i1
u1 R1
u2 i2Rf
u2
Rf R1
u1
8
二、加法器 y(t)=af1(t)+ bf2(t)+….
i4 i1
i2 i3
i1
u1 R1
i3
u3 R3
i2
u2 R2
i4 (i1 i2 i3 )
uo i4Rf
u2
( Rf R1
u1
Rf R2
u2
Rf R3
u3)
19
5、理想回转器与变压器比较 理想变压器
理想回转器
u1 nu2
n 0
i1
1 n
i
2
A 0
1 n
互易元件, 阻抗变换
i1 gu2
A
0
i2 gu1
g
1
g 0
非互易元件, 阻抗逆变换
20
三、实现负阻抗变换器 1、负阻抗变换器
1) 电路符号：
ZL
2) 伏安特性：
u1 u2
i1 k1i2 （K1>0实数） 2、负阻抗变换作用
Zo
(R1
1 R 2 )g2
Zo
R1 R2 R1R 2g 2
Z
Co Lg 2
Lo C / g2
Yo Rg 2
Yo R1g2 R 2g2
Zo
1 R 1g 2
1 R 2g2
17
3、回转器实现模拟电感
(1) 接地电感:
•
j Zin
U1
•
I1
j
C g2
L
其中： L=C/g2
C
练习：c=1F, r=1/g=50k, 求 L=?
一、实现受控源
例1：实现CCVS
i1
u1 R1
i2 i1
u 2 = Rf i2 =- Rf i1
例2：实现VCVS
u2 u1
i1
ri1
i2 i1
u2
(1
R2 R1
)u1
13
二、实现回转器
1、回转器：
电路符号：
伏安特性：i1 gu2
i2 gu1
i1 i 2
Biblioteka Baidu
0 g
gu1
0
u
2
或
u1 ri2
du c dt
u1 R1
i1
u2 uC
u 2
1 CR
t
u1d
11
五、微分器
y(t) df (t) dt
uc u1
i1
C
du1 dt
i2 i1
u2 Ri 2
u2
RC
du1 dt
六、电压跟随器
u2 u1 特点: 输入阻抗大；
输出阻抗小
i2 i1
作用: 隔离
12
12-4 运算放大器应用
g u1
0
u
2
ZL
16
回转器阻抗逆变性：
Zo
1 g2Z
Z 0 （短路） Zo （开路）
Z （开路） Zo 0（短路）
Z jL （电感）
Z
1 jC
（电容）
Z R （电阻）
Z R1 R 2（串联） Z R1R 2（并联）
R1 R2
Zo
1 jLg 2
Zo jC / g2
Zo
1 Rg 2
CNIC :电流倒置型
R I3 R I4 0
İ2
İ5
•
•
I3
•
I4
•
I5
R
U1 1
•
•
I2
U1
R
jC
•
• ••
I1 I2 I3
Zin
U1
•
R
jCR 2
•
•
U1 U1 R R 1
jC
I1
7
12-3 简单运算电路
一、比例器 y(t)=af(t)
i2 i1
i2 i1
i1
u1 R1
u2 i1R1 i2R f