集成运放电路习题答案.docx

资源描述

集成运放电路习题答案.docx

《集成运放电路习题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《集成运放电路习题答案.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

集成运放电路习题答案.docx

集成运放电路习题答案

324集成运算放大器

1•集成运算放大器的的特点

（1）内部电路采用直接耦合，没有电感和电容，需要时可外接。

（2）用于差动放大电路的对管在同一芯片上制成，对称性好，温度漂移小。

（3）大电阻用晶体管恒流源代替，动态电阻大，静态压降小。

（4）二极管由晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。

2•集成运算放大器的组成

（1）输入级：

是双端输入、单端输出的差动放大电路，两个输入端分别为同相输入端和反相输入端，作用是减小零点漂移、提高输入电阻。

（2）中间级：

是带有源负载的共发射极放大电路，作用是进行电压放大。

（3）输出级：

是互补对称射极输出电路，作用是为了提高电路的带负载能力。

（4）偏置电路：

由各种恒流源电路构成，作用是决定各级的静态工作点。

3•集成运放的理想模型

集成运放的主要参数有：

差模开环电压放大倍数Ado,共模开环电压放大倍数A。

，共模抑制

比Kcmr差模输入电阻rid,输入失调电压U0,失调电压温度系数△U0/△T,转换速率&等。

在分析计算集成运放的应用电路时，通常将运放的各项参数都理想化。

集成运放的理想参数

主要有：

（1）开环电压放大倍数Ado

（2）差模输入电阻rid

（3）输出电阻ro0

（4）共模抑制比KCMr

理想运放的符号以及运放的电压传输特性uoAdouiAdo（uu）如图所示。

△X

U—

UoM

0U+—U_

—uom

（a）理想运放的符号

（b）运放的电压传输特性

图理想运放的符号和电压传输特性

4•运放工作在线性区的分析依据

引入深度负反馈时运放工作在线性区。

工作在线性区的理想运放的分析依据为：

（1）两个输入端的输入电流为零，即ii0，称为“虚断”。

（2）两个输入端的电位相等，即uu，称为“虚短”。

若u0，则u0,即反相输入端的电位为“地”电位，称为“虚地”。

5•运放工作在非线性区的分析依据

处于开环状态或引入正反馈时运放工作在非线性区。

工作在非线性区的理想运放的分析依据

为：

（1）UU时UoUom,UU时U°Uom。

（2）ii0。

325放大电路中的负反馈

1•反馈的基本概念反馈：

将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过某种电路（称为反馈电路）送回到输入回路，从而影响输入信号的过程。

正反馈：

反馈信号增强输入信号。

负反馈：

反馈信号削弱输入信号。

负反馈放大电路的原理框图如图所示。

放大倍数（闭环放大倍数）为：

X。

x_1AF

式中A乞是基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数）

F-是反馈网络的反馈系数。

图负反馈放大电路的原理框图

Xi->

应用瞬时极性法判别反馈极性（判别是正反馈还是负反馈）的方法：

（1）任意设定输入信号的瞬时极性为正或为负（以或标记）。

（2）沿反馈环路逐步确定反馈信号的瞬时极性。

（3）根据反馈信号对输入信号的作用（增强或削弱）确定反馈极性。

晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性如图所示。

出+

△A

+「

（a）晶体管

（b）场效应管

（c）集成运算放大器

图晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性

3.5.2负反馈的类型及其判别

负反馈放大电路有电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈4种类

型。

电压反馈和电流反馈的判别：

电压反馈的反馈信号取自输出电压，反馈信号与输出电压成正比，所以反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即u。

0），则反馈信号消

失；电流反馈的反馈信号取自输出电流，反馈信号与输出电流成正比，所以反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路，反馈信号仍然存在。

串联反馈和并联反馈的判别：

串联反馈的反馈信号和输入信号以电压串联方式叠加，即

UdUiUf，以得到基本放大电路的净输入电压Ud，所以反馈信号与输入信号加在两个不

同的输入端；并联反馈的反馈信号和输入信号以电流并联方式叠加，即idiiif，以得到

基本放大电路的净输入电流id，所以反馈信号与输入信号加在同一个输入端。

3.负反馈对放大电路性能的影响

（1）减小放大倍数,

1dA

1__~AF~A

（2）稳定放大倍数，dAf

（3）减小非线性失真。

（4）展宽通频带。

（5）改变输入电阻和输出电阻。

对输入电阻的影响：

串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。

对输出电阻的影响：

电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。

5-1试根据F007运算放大器的电路说明为什么“2”端是反相输入端；“3”端是同相输

入端。

解：

“2”端是反相输入端，从此端输入输出波形与输入波形反相，"“3”端是同相输入

端，从此端输入输出波形与输入波形同相，

5-2判断题图5-48图所示各电路的反馈类型。

a）b）c）

图5-48题5-2图

解：

a）1M电阻：

交直流电流并联负反馈；

和12k电阻：

交直流电流串联负反馈

b）R电阻：

交流电流串联正反馈；

R11，R2电阻：

交直流电流串联负反馈；

R12电阻：

直流电流串联负反馈

c）R:

交流电压串联负反馈；

只1:

交直流电流串联负反馈；只2：

直流电流串联负反馈

5-3电路见图5-9，要求：

（1）指出图中的反馈电路，判断反馈极性（正、负反馈）和类型。

（2）若已知uo3ui，ui/ii7.5k，R=R6求电阻&为多少？

（3）求电路的输入电阻rI

图5-49题5-3图

解：

（1）R＞为第一级的反馈电阻构成并联电压负反馈。

R4、R5为第二级的反馈电压阻构

成串联电压负反馈。

R,为两级间的反馈电阻构成并联电压负反馈

ui3UiUi

（2）iiui

i1i6

R1R6

UiUi

——7.5kRs37.5k

iiUi3Ui

（3）ri=7.5k

5-4分析图5-50中两个电路的级间反馈，试回答：

（1）是正反馈还是负反馈，是直流

反馈还是交流反馈？

何种类型？

（2）各自的电压放大倍数大约是多少?

R>10Ck

100

R5100

a）b）

图5-50题5-4图

解:

（1）a）.R：

交直流电压并联负反馈，b）.民：

电压串联正反馈

⑵a）

u00u。

100100

UiUoUi

110

也11

5-5电路见图5-51，要求：

（1）指出反馈电路，判断反馈的正负及类型；

（2）写出输

出电压u。

与输入电压Ui之间关系的表达式；（3）输入电阻riUi/ii

图5-51题5-5图

解:

（1）Rf：

电压并联负反馈

uhu

代

（3）ri

5-6在图5-52所示的电路中，线性组件A均为理想运算放大器（图5-52e电路中，已知运放的最大输出电压大于IZ,且电路处于线性放大状态），试写出各电路的输出与输入的关

系式。

a）

b）

解:

b）

d）

e）

HI_

AGO

R/2

4A+

Ui2

c）

R1R2

R2R3Uo

c）

0Uo

UoUz

图5-52题5-6图

Uii

RFUz

5-7在图5-53所示的两个电路中A和Aa都是理想的集成运放放大器。

（1）比较这两个电路在反馈方式上的不同。

（2）计算图5-53a电路的电压放大倍数；（3）

若要图5-53a和b两个电路的电压放大倍数相同，则电阻Ra应选多大？

9kr2

9kR5

o_cn

900

U°1

工

-A2

a）

解:

艮、Rs为电压串联负反馈;

Ra为电压串联负反馈

图5-53题5-7图

（1）a）图中的反馈方式为单级反馈,b）图中的反馈方式为级间反馈，

半亍Au1Au110

Au业100

UiUo_U

（R21）uiAu—

（R?

1）R2=99k

5-8

电路见图

5-54,

已知Vcc15V，试分别画出S断开和合上时的Uo波形。

ui■—

丄

图5-54题5-8图

解:

S断开时:

S闭合时；—

5-9电路见图

0.5R

5-55，

R100k，求输出电压

4学生都2

Uo与输入电压Ui之间关系的表达式。

图5-55

题5-9

解：

设第二个放大器

A2的输出为

Uo2

对第一个放大器:

对第二个放大器:

Uo2

得出U°2

Uo2Uo

所以uo0.5ui

阻不小于

5-10试设计一电路，

10k。

加法运算电路和输入电压

完成如下运算功能:

Uo5Ui19Ui210Ui3，且要求每路输入电

5-11

UM，Ui2的波形见图5-56，画出输出电压U。

的波形，算

出最大值

Uom

U1i1

Uom4V

5-12

解:

Ui2

图5-56誣5-11图

Ui1Ui2

Ui12Ui2

电路见图5-57，求输出电压Uo与输入电压ui1，ui2

之间运算关系的表达式。

图5-57题5-12图

解：

设第一个放大器A1的输出为uo1

5-13电路见图5-58，试求输出电压

uo与ui之间运算关系的表达式

coo

A1+

>CD

对第一个放大器:

Ui1

Ui1Ui2

Ui1Uo1

对第二个放大器:

Ui2Uo

Uo1Ui

2Ui1Ui2

Ui1Ui2Ui

两式相加得:

111R

RiRR2

图5-58题5-13

解：

设第一个放大器输入为的输出为uM

对第一个放大器：

&—Uouo1

R3R4

0U01

即:

所以有u0

图5-59题5-14图

解：

对第一个放大器：

丄02-°乞土uo18V

203060

对第一个放大器：

20毁2uo26V

3060

Uo1Uo2Uo1Uo

乂有：

uo7V学生5v

6030

5-15运算放大器组成的测量小电流lx的电流表电路见图5-59。

输出端所接的电压表满

量程为5V、500A，若要得到5mA、0.5mA、10A3种量程，试计算弘、耳2、耳3的阻值。

图5-60题5-15图

lUUk

U>3

图5-61题5-16图

解：

对放大

一明

<器

A2：

得出U°1

对放大器

A3：

Uo1

得出％3

100

对放大器

A1：

Uo3

0u01

得出Uo

100

5-17

电路见图

5-62

，已知R|&1

关系的微分方程。

5ui

£R尺，求输出电压U>与输入电压Ui运算

解:

5RF11k

RF1

0.5RF2

Rf1

RF2

0.01

RF3490k

Rf1

RF2

5-16电路见图

5-61，求U。

Uj。

图5-62题5-17图

uiuo

解：

对于第一个运放色一0一

RTKU。

％1

34得出

2Uo

oUo1

对于第二个运放

Uo1

小,duo

得出uo1R2Cf-

du。

5-18设图5-63a中的运算放大器都是理想的，输入电压的波形见图的初始电压为零，试画出Uo的波形。

所以uOuIR2Cf

5-63b，电容器上

100kQ

300kQ

a）

b）

图5-63题5-18图

解:

对于第一个运放—0

100

Uo1

300

得出

Uo13Ui1

对于第二个运放一—

100103

100106d

0Uo2

得出

Uo2

10Ui2dt

对于第三个运放出坠

100100

5-19电路见图5-64，已知运算放大器的最大输出电压幅度为压为6V,正向压降为，要求：

（1）运算放大器A1,A2,A各组成何种基本应用电路；

（2）

得出Uo%1U。

即：

3ui110ui2dt

12V,稳压管VS稳定电

右输入信号U=10sin3t

V,试画出相应的Uo1,Uo2,Uo的波形，并在图中标出有关电压的幅值。

图5-64题5-19图

解:

（1）运算放大器A1：

反相比例放大器；

反相过零比较器；

A3:

电压跟随器。

（2）若输入信号Ui=10sin3tV,试画出相应的uo1,uo2,uo的波形，并在图中标出有关电压的幅值。

=F7=51k，

（1）计算Uo

5-20电路见图6-65，已知R1=Rs=R=,R=1k,F4=&=10k,F

Rb=，晶体管V的卩=80,KA为继电器，其线圈的直流电阻为800。

要求:

的大小；

（2）判断晶体管V的工作状态（截止、放大、饱和）。

图5-65题5-20图

解：

Uo1U02UMUi2

Uo1

戌"r3r2r2

得出

uo1uo210.434mV

85mV

5.3V

Uo2

Ui2

u。

1f&

——得出Uo

Uo1Uo2

15.30.7

0.9mA

72mAIcmax

150.3

B5.1

0.8

所以三极管处在饱和区。

5.3V

14.6mApIB

展开阅读全文