集成运放电路习题答案.docx

1、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

2、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ro 0(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 uo Adoui Ado(u u )如图所示。Uo X+ p+UoU UoM0 U+ U_uom(

3、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 i i 0，称为“虚断”。(2) 两个输入端的电位相等，即u u，称为“虚短”。若u 0，则u 0 ,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)U U 时 Uo Uom , U U 时 U U om。(2)i i 0。325 放大电路中的负反馈1 反馈的基本概

4、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：AfX。 Ax_ 1 AF式中A 乞是基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数）XdxF -是反馈网络的反馈系数。Xo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

5、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+ A0 -+O +（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

6、，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Ud Ui Uf，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 id ii if，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,Af1 dA1 _AFA(2 )稳定放大倍数，dAfAf(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

7、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12 k 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；

8、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uo 3ui，ui/ii 7.5k ，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。iR,为两级间的反馈电阻构成并联电压负反馈Uiiui 3Ui Ui(2) iiuii1 i6R1 R6Ui UiR67.5k Rs 37.5kii Ui 3UiUi5R1R6(3) ri = 7.5k5-4分析图5-5

9、0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 10Ck100R5 100uoa) 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a)u 0 0 u。100 100AuUoUiUi Uo Ui1 10也11Ui5-5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ri Ui /ii图5-51题5-5图解: （1） Rf ：电压并联负反馈UiUURFCuhu代（3） r

10、i5-6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_AGOR/24 A +uia3RR2IUiUoUi2R2ic)AuR1 R2R2R2 R3Uoc)0 Uo2RUoUoUiAuUo U zAuUoUiUoUo图5-52题5-6图UoUiR2R2UiiR2R2R3RFUz5-7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

11、-53a和b两个电路的电压放大倍数相同，则电阻 Ra应选多大？9k r29k R5UiR1o_cn900U1R61kR3工+-A21ka)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 Au1 Au1 10Au 业 100UiUi Uo_URTUo(R2 1)ui Au (R? 1) R2=99 kUi5-8电路见图5-54 ,已知 Vcc 15 V，试分别画出S断开和合上时的Uo波形。ui 丄X图5-54题5-8图解:S断开时:Ui2RUo6RUoUiS闭合时；R5-9电路见图Ui0.5R5-5

12、5，Uo6RR 100k ，求输出电压UoUi4学生都2Uo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:UiUo2RUo2R得出 U2UiUoUo2 Uo所以 uo 0.5ui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:Uo 5Ui1 9Ui2 10Ui3，且要求每路输入电5-11UM，Ui2的波形见图5-56，画出输出电压U。的波形，算出最大值U omU1i1Uom 4V5-12解:Ui210Uo20Uo图5-56 誣5-11图Ui1 Ui2Ui1 2Ui2电路见图5-57，求输出

13、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uo15-13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01cooA1 +R2CDR1A2R5对第一个放大器:Ui1Ui1 Ui2Ui1 Uo1RR1对第二个放大器:Ui2 UoUo1 Ui2 Ui1 Ui2R2RRUi1 Ui2 Ui两式相加得:Uo1 1 1 RRi R R2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： &Uo uo1R3 R4Ri0 U01R1R2即:Ui&4UoR2所以有u0R2R3图5-59题5-14图解：

14、对第一个放大器： 丄0 2- 乞土 uo1 8V20 30 60对第一个放大器： 2 0毁2 uo2 6V30 60Uo1 Uo2 Uo1 Uo乂有： uo 7V 学生5v60 305-15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、500 A，若要得到5mA、0.5mA、10 A3种量程，试计算 弘、 耳2、耳3的 阻值。图5-60题5-15图UilUUkU3图5-61题5-16图解：对放大一明U5ui R 尺，求输出电压U与输入电压Ui运算解:55 RF1 1kRF150.5 RF29kRf1RF250.01RF3 490kRf1RF2R 35

15、-16电路见图5-61，求 U。U j。图5-62题5-17图UiR3ui uo解：对于第一个运放 色一0一R03RTKU。13 4 得出Ui12Uoo Uo1对于第二个运放Uo1R2小, duo得出 uo1 R2Cf -dtdu。dt5-18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 uO uI R2Cf5-63b，电容器上100k Q300k Qa)b)图5-63题5-18图解:对于第一个运放0100Uo1300得出Uo1 3Ui1对于第二个运放一100 103100 10 6 d0 Uo2得出dtUo210 Ui2dt对于第三个运

16、放出坠100 1005-19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 %1 U。2即：Uo3ui1 10 ui2dt12V,稳压管VS稳定电右输入信号 U = 10sin 3 tiV,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；A :反相过零比较器；A3 :电压跟随器。(2)若输入信号 Ui = 10sin 3 t V,试画出相应的uo1 , uo2 , uo的波形，并在图中标 出有

17、关电压的幅值。=F7= 51k ，(1)计算Uo5-20 电路见图 6-65，已知 R1= Rs=R = , R= 1k , F4 = & = 10 k , FRb=，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：Uo1 U02 UM Ui2Uo1R4戌r3 r2 r2R1得出uo1 uo2 10.4 34mV85mV5.3VR2R3R6UoRbUo2Ui2R5R7u。1 f &R7Uo得出UoUo1 Uo2R4R61 5.3 0.70.9mA172mA Icmax15 0.3B 5.1B0.8所以三极管处在饱和区。5.3V14.6mAp IB