第6章 理想变压器和理想运算放大器精选文档.ppt

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1、第6章 理想变压器和理想运算放大器本讲稿第一页，共二十七页6.1 理想变压器理想变压器 理想变压器是根据普通变压器的电气特性抽象出来的一种理想电路理想变压器是根据普通变压器的电气特性抽象出来的一种理想电路元件。在变压器输入端加上交流信号时，输出端可以得到不同电压值元件。在变压器输入端加上交流信号时，输出端可以得到不同电压值的交流信号。的交流信号。本讲稿第二页，共二十七页一一.变压器变压器 变压器是一种由多个绕制在磁性材料骨架上的耦合电变压器是一种由多个绕制在磁性材料骨架上的耦合电感组合而成。感组合而成。i2i1+_u2+_u1N2N1n:1+_u1+_u2i1i2电路分析时一般把变压器视为一种

2、双口网络元件，电路分析时一般把变压器视为一种双口网络元件，u1对应端口对应端口(输入口输入口)称为变压器初级，称为变压器初级，u2对应端口对应端口(输出口输出口)称为变压器次级。称为变压器次级。本讲稿第三页，共二十七页i2i1+_u2+_u1N2N1两个定义：两个定义：变压器的匝数比变压器的匝数比n n=N1/N2变压器的同名端变压器的同名端“”当两个电流分别从两个线圈的对应端子流入，如果所产生的磁当两个电流分别从两个线圈的对应端子流入，如果所产生的磁场相互加强时，则这两个对应端子称为同名端。同名端常用一对场相互加强时，则这两个对应端子称为同名端。同名端常用一对“”标注。标注。同名端表明了线圈

3、的相互绕法关系。当同名端表明了线圈的相互绕法关系。当u1 和和u2 的的“+”端均选在标有端均选在标有“”的端钮上时，表示的端钮上时，表示u1 和和u2 极性相同。极性相同。本讲稿第四页，共二十七页二二.理想变压器理想变压器理想变压器是由实际变压器抽象出来的理想器件模型理想变压器是由实际变压器抽象出来的理想器件模型其主要性能特点为：其主要性能特点为：1.理想变压器初次级电压比等于匝数比理想变压器初次级电压比等于匝数比,与电流无关。与电流无关。i2i1+_u2+_u1N2N1根据电磁感应定律：根据电磁感应定律：当当1=2(理想条件之一理想条件之一)时时本讲稿第五页，共二十七页2.理想变压器既不消

4、耗能量，也不储存能量，即理想变压器既不消耗能量，也不储存能量，即n:1+_u1+_u2i1i2 理想变压器的理想变压器的3个理想条件个理想条件为：全耦合为：全耦合(无漏磁无漏磁)、电感量为无、电感量为无穷大、无功率损耗。穷大、无功率损耗。理想变压器的理想变压器的3个主要功能个主要功能为：变压、变流、变阻抗。变压器在为：变压、变流、变阻抗。变压器在电路中广泛应用于信号、功率传递及阻抗变换。电路中广泛应用于信号、功率传递及阻抗变换。理想变压器主要特点理想变压器主要特点三无加三变三无加三变本讲稿第六页，共二十七页三三.理想变压器的理想变压器的VCR特性特性n:1+_u1+_u2i1i2n:1+_u1

5、+_u2i1i21.i1、i2 流入同名端流入同名端2.i1、i2 流入异名端流入异名端本讲稿第七页，共二十七页i2RLn:1+_u1+_u2i1n2RL等效等效RR三三.理想变压器的理想变压器的电阻变换特性电阻变换特性本讲稿第八页，共二十七页i2RLn:1+_u1+_u2i1同样同样R结论：结论：电阻变换性质与同电阻变换性质与同名端无关名端无关利用理想变压器的电阻利用理想变压器的电阻(阻抗阻抗)变换性，可以：变换性，可以：实现负载与含源线性网络的匹配；实现负载与含源线性网络的匹配；建立初级或次级等效电路，以便将含理想变压器的电路建立初级或次级等效电路，以便将含理想变压器的电路化为不含理想变压

6、器的电路。化为不含理想变压器的电路。本讲稿第九页，共二十七页五五.含理想变压器的电路分析含理想变压器的电路分析2:13+_6V12+_u0i1i2+_u1+_u2例例采用双口网络的分析采用双口网络的分析方法进行分析，列方方法进行分析，列方程程KVL已知理想变已知理想变压器压器VCR方法一方法一本讲稿第十页，共二十七页+_126V223=12 i12:13+_6V12+_u0i1i2+_u1+_u2方法二方法二利用理想变压器的阻抗变换特性利用理想变压器的阻抗变换特性本讲稿第十一页，共二十七页方法三方法三2:1+_6V12i1i2+_u1+_u22:13+_6V12+_u0i1i2+_u1+_u2

7、利用戴维南等效电路变换利用戴维南等效电路变换(1)求开路电压求开路电压uoc(2)求等效电阻求等效电阻Ro（3）画出戴维南等效电路，计画出戴维南等效电路，计算结果算结果+_33V3本讲稿第十二页，共二十七页六六.理想变压器的功率匹配理想变压器的功率匹配+_80010V8 n:18+_10V800例例1当当 n2RL=R0时匹配，负载获最时匹配，负载获最大功率大功率本讲稿第十三页，共二十七页2:13RL+_9V6i1+_i16例例23+_9V6i1+_i16uoci=0+_36i1+_i16ui+_(1)求开路电压求开路电压uoc(2)求等效电阻求等效电阻Ro1、戴维南等效电路戴维南等效电路本讲

8、稿第十四页，共二十七页2:1+_12V4RL+_16VRL2、根据最大功率传输定理根据最大功率传输定理3、最大功率为最大功率为本讲稿第十五页，共二十七页2:1+_7V2RLi1i2+_u1+_u21212求所示电路中各节点电压和求所示电路中各节点电压和RL吸收功率吸收功率2:12RLi1i2+_u1+_u21212例例3采用增加电流变量方法采用增加电流变量方法本讲稿第十六页，共二十七页2i1+_1:21V i1RL1 2 例例4问图示电路中问图示电路中RL=？RL获得最大功率，且获得最大功率，且PLmax=？采用外加电源法采用外加电源法2i1+_1:21V i11 2+_u2+_u1i2+_u

9、u=u2+1(i1+i2)23i1+u1+1(i1+i2)=1u2=2u1i1=2i2uOC=2V,RO=25 本讲稿第十七页，共二十七页2:14RL1A4i1+_i125:1600+_90V+_u03003A24641:2问问RL=？RL获得最大功获得最大功率，且率，且PLmax=？作业作业6.1作业作业6.2求求u0本讲稿第十八页，共二十七页l 运算放大器运算放大器(operational amplifier)是是一一种种有有着着十十分分广广泛泛用用途途的的电电子子器器件件。最最早早开开始始应应用用于于1940年年，1960年年后后，随随着着集集成成电电路路技技术术的的发发展展，运运算算放

10、放大大器器逐逐步步集集成成化化，大大大大降降低低了了成成本本，获获得得了了越越来来越越广广泛泛的的应应用。用。6.2 运算放大器运算放大器1.简介简介l 应用应用主要用于模拟计算机，可模拟加、减、积分等运主要用于模拟计算机，可模拟加、减、积分等运算，对电路进行模拟分析。在信号处理、测量及算，对电路进行模拟分析。在信号处理、测量及波形产生方面也获得广泛应用。波形产生方面也获得广泛应用。本讲稿第十九页，共二十七页+_u0uu+Vc-Vcl 电路电路符号符号反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端电源端电源端电源端电源端输出端输出端本讲稿第二十页，共二十七页在在两两输输入入端端间间加加电电压压 ud

11、=u+-u-，可可得得输输出出uo和和输输入入ud之之间间的的转转移移特特性性曲曲线线如如下：下：分三个区域：分三个区域：线性工作区：线性工作区：|ud|则则 uo=Usatud-则则 uo=-Usat2.运算放大器的特性运算放大器的特性 是是 一一 个个 数数 值值 很很 小小 的的 电电 压压，例例 如如Usat=13V,A=105，则，则 =0.13mV。Usat-Usat-Uo/VUd/mVO实际特性实际特性近似特性近似特性+_u0uu本讲稿第二十一页，共二十七页3.电路模型电路模型输入电阻输出电阻当当:u+=0,则则uo=Au当当:u=0,则则uo=Au 在线性放大区，将运放电路作如

12、在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：下的理想化处理：A uo为有限值，则为有限值，则ud=0,即即u+=u，两个输入，两个输入端之间相当于短路端之间相当于短路(虚短路虚短路)；Ri 4.理想运算放大器理想运算放大器i+=0,i=0。即从输入端看进去，即从输入端看进去，元件相当于开路元件相当于开路(虚断路虚断路)。+_A(u+-u-)RoRiu+u-uo放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行线性电路时可以分别对每个运放进行。R0 0本讲稿第二十二页，共二十七页l 反相放大器反相放大器(1)根据根据“虚短虚短”：

13、（2）根据）根据“虚断虚断”：i=0，i1=if+_u0uiRfR1R2i1ifi=0u+=u-=0本讲稿第二十三页，共二十七页l 同相放大器同相放大器(1)根据根据“虚短虚短”：（2）根据）根据“虚断虚断”：i=0，i1=ifu+=u-=ui+_u0uiRfR1i1ifi=0本讲稿第二十四页，共二十七页l 模拟加法器模拟加法器+_u0u1RfR1R2i1ifR3i2u2(1)根据根据“虚短虚短”：（2）根据）根据“虚断虚断”：i=0，i1+i2=ifu+=u-=0i=0本讲稿第二十五页，共二十七页+_u0uil 跟随器跟随器本讲稿第二十六页，共二十七页3A4+_+_i2i1+_u2+_u1N2N12i1+_1:21V i1RL1 2 本讲稿第二十七页，共二十七页