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1、运算放大器 集成电路元件 作用:（附加电路实现）放大；运算,第十二章 含运算放大器电路分析,12-1 运算放大器及其等效电路,一、运算放大器 具有高放大倍数、高输入阻抗和低输出阻抗的直接耦合（电压）放大器。,三、外形结构,二、电路符号,通常运算放大器有5个引出端：正电源端，负电源端，同相输入端，反相输入端，输出端。此外还有公共端通常称为“地”,（有源多端器件）,为了简化电路图中有时将正电源端，负电源端 和地省略。,四、等效电路,接地端,a端 反相输入端b端 同相输入端o端 输 出 端,四、等效电路,接地端,a端 反相输入端b端 同相输入端o端 输 出 端,Ri,Ri 输入电阻（非常大）,Ro,
2、Ro输出电阻（非常小）,A 开环电压放大系数（非常大）,+,五、实际运放输入输出关系,线性工作，输出开路时：,Ri 输入电阻（非常大）,Ro输出电阻（非常小）,A 开环电压放大系数（非常大）,现象：1、线性工作范围很小；2、要求前级驱动能力小；3、具有一定的负载能力；,Ri,Ri 输入电阻,Ro,Ro输出电阻,A 开环电压放大系数,六、理想运算放大器,理想化条件:,实际国产某运算放大器:开环放大系数:A=50000 输入电阻:Ri=1M 输出电阻:Ro=100,理想化条件:,实际国产某运算放大器:开环放大系数:A=50000 输入电阻:Ri=1M 输出电阻:Ro=100,七、“虚断”和“虚短”
3、,因而又称a和b两点为“虚短”,Ia=0 Ib=0,因而称a和b两点为“虚断”,1）,2）,U2为有限值,Uba=Ub-Ua=0,七、“虚断”和“虚短”,因而又称a和b两点为“虚短”,八、输入输出特性,2、理想运放器特性,-,注:虚断和虚短同时存在。虚断和虚短概念很重要,Ia=0 Ib=0,因而称a和b两点为“虚断”,1）,2）,U2为有限值,Ua=Ub,1、一般运放器特性,12-2 含运算放大器电路分析,KVL，KCL虚断、虚短概念,例1、求输入阻抗Zin。,İ1,İ2,İ2,İ1,İ3,İ1,例2、图示电路,求输入阻抗Zin。,İ4,İ2,İ3,İ5,İ1,12-3 简单运算电路,一、比例
4、器,i1,i2,i2,i1,y(t)=af(t),虚地,（放大器）,同相大器,反相大器,同相大器,反相大器,二、加法器,i3,i2,i4,i1,y(t)=af1(t)+bf2(t)+.,虚地,二、加法器,i3,i2,i4,i1,y(t)=af1(t)+bf2(t)+.,虚地,三、减法器,y(t)=af1(t)-bf2(t),三、减法器,y(t)=af1(t)-bf2(t),差分放大器,差分放大器,四、积分器,i1,i2,虚地,四、积分器,i1,i2,虚地,五、微分器,i1,i2,虚地,六、电压跟随器,特点:,输入阻抗大，输出阻抗小；,作用:,隔离,六、电压跟随器,特点:,输入阻抗大，输出阻抗小
5、；,作用:,隔离,12-4 用运算放大器实现受控源,i1,其中:=-Rf/R1,i2,12-4 用运算放大器实现受控源,u 2=-Rf i1=r i1其中:r=-Rf,u1,u1,i1,i1,ri1,其中:=-Rf/R1,i2,u 2=-Rf i1=r i1其中:r=-Rf,i1,ri1,12-5 回转器,伏安关系：,电路符号：,1、回转器：一种非互易多端元件。,r,12-5 回转器,伏安关系：,电路符号：,g:回转电导（S),1、回转器：一种非互易多端元件。,r,r:回转电阻（）,回转方向,不互易,吸收的瞬时功率：,回转器特点:,回转器用受控源表示：,1、不消耗能量不存储能量;2、非记忆元件
6、；3、线性非互易元件；4、电量回转作用。,gu2,gu1,+ri1-,+-ri2-,（r）,反向回转：,或：,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。,2、回转器阻抗逆变作用,输出阻抗：,输入阻抗：,ZL,Zs,阻抗逆变总结,电容,1)、阻抗逆变具有可逆性 与回转方向无关,2)、逆变后Zin和ZL，Zout和Zs的性质相反,电感,开路,短路,电感,电容,3、回转器实现模拟电感,C,练习：c=1F,r=1/g=50k,求 L=?,其中：L=C/g2,解：,(1)接地电感:,(2)浮地电感:,证明以下两个二端口等效：,下面网络A方程：,A方程为
7、：,4、理想回转器与变压器比较,理想回转器,理想变压器,非互易元件,阻抗逆变换,互易元件,阻抗变换,详细内容见P233表12-1,例1：图示网络，求H参数矩阵。,u1=nu2i2=-ni1,解：,例2：图示电路中，u1=2cos2000t,求u2(t).,解：,输入输出比较：1、放大；2、移相；3、移相原因是由于有储能元件。,输入：,输出：,本章小结,1 运算放大器及其等效电路,等效电路,理想运算放大器的理想化条件,“虚短”,“虚断”,2 含运算放大器电路分析,利用节点法、回路法和“虚短”、“虚断”概念,3 简单运算电路：,比例器（放大器）、,加法器、,减法器、,积分器、,微分器、,电压跟随器,4 回转器：,伏安关系、特点、阻抗逆变、,模拟电感、,与理想变压器对比,
