1、12-1 运算放大器及其等效电路运算放大器及其等效电路 一、运算放大器一、运算放大器 具有具有高放大倍数、高输入阻抗高放大倍数、高输入阻抗和和低输低输出阻抗出阻抗的直接耦合（电压）的直接耦合（电压）放大器。放大器。三、外形结构三、外形结构二、电路符号二、电路符号第十二章第十二章 含运算放大器电路分析含运算放大器电路分析 通常运算放大器有通常运算放大器有5个引出端：个引出端：正电源端，负电源端，同相正电源端，负电源端，同相输入端，反相输入端，输出端。输入端，反相输入端，输出端。此外还有公共端通常称为此外还有公共端通常称为“地地”（有源多端器件）（有源多端器件）为了为了简化简化电路图中有时将电路图
2、中有时将正电正电源端源端，负电源端负电源端 和和地地省略。省略。V-V+三、外形结构三、外形结构 通常运算放大器有通常运算放大器有5个引出端：个引出端：正电源端，负电源端，同相正电源端，负电源端，同相输入端，反相输入端，输出端。输入端，反相输入端，输出端。此外还有公共端通常称为此外还有公共端通常称为“地地”为了为了简化简化电路图中有时将电路图中有时将正电正电源端源端，负电源端负电源端 和和地地省略。省略。V-V+四、等效电路四、等效电路接地端接地端a端端 反相输入端反相输入端b端端 同相输入端同相输入端o端端 输输 出出 端端四、等效电路四、等效电路接地端接地端a端端 反相输入端反相输入端b端
3、端 同相输入端同相输入端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:ARRi00实际国产某运算放大器实际国产某运算放大器: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 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: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=10
4、0 ARRi00五、五、“虚断虚断”和和“虚虚短短”因而又称因而又称a和和b两点为两点为“虚短虚短”iR Ia=0 Ib=0因而称因而称a和和b两点为两点为“虚断虚断”1）2）AU2为有限值为有限值)(2baUUAU又 Ua=Ub五、五、“虚断虚断”和和“虚虚短短”因而又称因而又称a和和b两点为两点为“虚短虚短”六、输入输出特性六、输入输出特性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。虚断和虚短概念虚断和虚短概念很重要很重要iR Ia=0 Ib=0因而称因而称a和和b两点为两点为“虚断虚断”1）2）AU2为有限
5、值为有限值)(2baUUAU又 Ua=Ub1、一般运放器特性一般运放器特性12-2 含运算放大器电路分析含运算放大器电路分析节点法、回路法节点法、回路法虚断、虚短概念虚断、虚短概念 例例1、求输入阻抗、求输入阻抗Zin。İ4İ2İ3İ5İ6İ1Zin例例2、图示电路、图示电路,求输入阻抗求输入阻抗Zin。İ4İ2İ3İ5İ1Zin12-3 简单运算电路简单运算电路一、比例器一、比例器i1i2i2i1y(t)=af(t)fRuuRuii121112112uRRuf虚虚地地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fRuuRuii121112
6、112uRRuf112)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)+.虚虚地地二、加法器二、加法器i3i2i4i1y(t)=af1(t)+bf2(t)+.虚虚地地)(332211uRRuRRuRRufffo)(3214iiii)(332211RuRuRuRufo)(332211uRRuRRuRRufffo)(3214iiii)(332211RuRuRuRufo三、减法器三、减法器y(t)=af1(t)-bf2(t)12三、减法器三、减法器y(t)=af1(t)-bf2(t)12)(1212uuR
7、Ruo21222RRuR111121RuRuo差分放大器差分放大器)(1212uuRRuo21222RRuR111121RuRuo差分放大器差分放大器四、积分器四、积分器i1dftyt)()(i2虚虚地地四、积分器四、积分器i1dftyt)()(i2虚虚地地dtduCi221iRu1dtiCut221dtuRCut121dtduCi221iRu1dtiCut221dtuRCut121五、微分器五、微分器i1i2dtduCi112iRu2dtduRCu12虚虚地地五、微分器五、微分器i1i2dtduCi112iRu2dtduRCu12虚虚地地六、电压跟随器六、电压跟随器12uu 特点特点:输入阻
8、抗大，输出阻抗小；输入阻抗大，输出阻抗小；作用作用:隔离隔离六、电压跟随器六、电压跟随器12uu 特点特点:输入阻抗大，输出阻抗小；输入阻抗大，输出阻抗小；作用作用:隔离隔离12-4 用运算放大器用运算放大器实现受控源实现受控源i1其中其中:=-Rf/R1 i2112uRRuf1u12-4 用运算放大器用运算放大器实现受控源实现受控源u 2=-Rf i1 =r i1其中其中:r=-Rfu1 u1i1i1ri1其中其中:=-Rf/R1 i2112uRRuf1uu 2=-Rf i1 =r i1其中其中:r=-Rfi1ri1 12-5 回转器回转器1221guigui伏安关系：伏安关系：电路符号：电
9、路符号：1、回转器：、回转器：一种非互易多端元件。一种非互易多端元件。r1221riuriu 12-5 回转器回转器1221guigui伏安关系：伏安关系：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：一种非互易多端元件。一种非互易多端元件。r1221riuriur:回转电阻（回转电阻（）212100uuggii212100iirruug:回转电导（回转电导（S)r:回转电阻（回转电阻（）212100uuggii212100iirruu回转器特点回转器特点: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
10、；4、电量回转作用。、电量回转作用。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 -1221guigui回转器用受控源表示：回转器用受控源表示：1221riuriugu2gu1+ri1-+-ri2 -2、回转器阻抗逆变作用、回转器阻抗逆变作用11IUZin输入阻抗：输入阻抗：22)1(UgIgZLLZg212、回转器阻抗逆变作用、回转器阻抗逆变作用11IUZ
11、in输出阻抗：输出阻抗：输入阻抗：输入阻抗：22)1(UgIgZLZs22IUZoutsZg21LZg21111UgIg阻抗逆变总结阻抗逆变总结电容电容1、阻抗逆变具有可逆性、阻抗逆变具有可逆性soutZgZ21LinZgZ212、逆变后、逆变后Zin和和ZL，Zout和和Zs的性质相反的性质相反电阻电阻电导电导电感电感开路开路短路短路RRg2CZCr2电感电感电容电容LLg20Z串联串联并联并联（书（书P232图图12-18）3、回转器实现模拟电感、回转器实现模拟电感11IUZinLjC 2gCj 练习练习：c=1 F,r=1/g=50k,求求 L=?其中：其中：L=C/g2解：解：2gCL
12、)(2500)1050(10236H(1)接地电感接地电感:(2)浮地电感浮地电感:211UILjU1U1I2I2U2121UIgCjUUgI112UgI21UgIUCjII21gICj112UgUg2gCL 4、用运算放大器实现回转器、用运算放大器实现回转器ABCDEİ1İ2İaİbİcİd5、理想回转器与理想变压器比较、理想回转器与理想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21nuu 211ini1221guiguinnA100010ggA例例1：图示网络，求图示网络，求H参数矩阵。参数矩阵。u1=nu
13、2i2=-ni100nnH H21unu解：解：211ini21ugi 111uuu 222uuu 12nii 2211nuunuu 2nu列求列求u1 和和i2的方程的方程)(2221uununu 0121igu 211igu 本章小结本章小结1 运算放大器及其等效电路运算放大器及其等效电路等效电路等效电路理想运算放大器的理想运算放大器的理想化条件理想化条件“虚短虚短”“虚断虚断”2 含运算放大器电路分析含运算放大器电路分析利用利用节点法节点法、回路法和、回路法和“虚短虚短”、“虚断虚断”概念概念 3 简单运算电路：简单运算电路：比例器比例器（放大器）、（放大器）、加法器、加法器、减法器、减
14、法器、积分器、积分器、微分器、微分器、电压跟随器电压跟随器 4 回转器：回转器：伏安关系、特点、阻抗逆变、伏安关系、特点、阻抗逆变、模拟电感模拟电感、运算放大器运算放大器实现回转器、实现回转器、与理想变压与理想变压器器对比对比12-1，12-2，12-4，12-5，12-7，12-10作业：作业：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21nuu 211ini1221guiguinnA100010ggA12-6、实现负阻抗变换器、实现负阻抗变换器2)伏安特性：伏安特性：1)电路符号：电路符号：1、负阻抗变换器、负阻抗变换器ZL21121ikiuu（K10实数
15、）实数）12-6、实现负阻抗变换器、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21221iiukuVNIC: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）3、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：11IUZin21UU21IICNIC:电流倒置型电流倒置型 k=1负阻抗变换作用负阻抗变换作用LZ例例2：图示电路中，图示电路中，u1=2cos2000t,求求u2(t).211)3000110001500115001(j210001230001U115001U2)1200110001(j212001Uj0110001解：解：02
