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第四章 集成运算放大器的应用4-1 集成运放的主要参数和工作点1、理想集成运放的开环差模电压放大倍数为 Aud= ，共模抑制比为 KCMR= ，开环差模输入电阻为 ri= ，差模输出电阻为 r0=0 ，频带宽度为 Fbw= 。 2、集成运放 根据用途不同，可分为 通用型 、 高输入阻抗型 、 高精度型 和 低功耗型 等。3、集成运放的应用主要分为 线性区 和 非线性区 在分析电路工作原理时，都可以当作 理想 运放对待。4、集成运放在线性应用时工作在 负反馈 状态，这时输出电压与差模输入电压满足 关系；在非线性应用时工作在 开环或正反馈 状态，这时输出电压只有两种情况； +U0m 或 -U0m 。5、理想集成运放工作在线性区的两个特点：（1） up=uN ，净输入电压为零 这一特性成为 虚短 ，（2） ip=iN，净输入电流为零 这一特性称为 虚断 。6、在图4-1-1理想运放中，设Ui=25v,R=1.5K，U0=-0.67V,则流过二极管的电流为 10 mA ， 二极管正向压降为 0.67 v。 7、在图4-1-2所示电路中，集成运放是理想的，稳压管的稳压值为7.5V，Rf=2R1则U0= -15 V。 二、判断题1、反相输入比例运算放大器是电压串联负反馈。（ ）2、同相输入比例运算放大器是电压并联正反馈。（ ）3、同相输入比例运算放大器的闭环电压放大倍数一定大于或等于1。（ ）4、电压比较器“虚断”的概念不再成立，“虚短”的概念依然成立。（ ）5、理想集成运放线性应用时，其输入端存在着“虚断”和“虚短”的特点。（ ）6、反相输入比例运算器中，当Rf=R1，它就成了跟随器。（ ）7、同相输入比例运算器中，当Rf=，R1=0，它就成了跟随器。（ ）三、选择题1、反比例运算电路的反馈类型是（B ）。A.电压串联负反馈 B.电压并联负反馈 C.电流串联负反馈2、通向比例运算电路的反馈类型是（A ）。A.电压串联负反馈 B.电压并联负反馈 C.电压串联正反馈3、在图4-1-3所示电路中，设集成运放是理想的，则电路存在如下关系（ B ）。A.uN=0 B.un=ui C.up=ui-i1R24、图4-1-4所示的集成运算放大电路中，输出电压u0等于（ A ）。A.3ui B.-2ui C.-3ui D.2ui5、图4-1-5所示的集成运算放大电路中，输出电压u0等于（ B ）。A.-ui B. ui C.3ui D.-2ui 6、按工作状态呈现的特点，集成运放的应用有（ C ）。A.线性应用 B.非线性应用 C.线性应用和非线性应用7、电路如图4-1-6所示，电压表指示为5V，则被测电阻Rx的阻值为（ A ）。A.1/2R1 B.2R1 C.5R18、关于理想集成运放的错误叙述是（ A ）。A.输入阻抗为零，输出阻抗也为零B.输入信号为零时输出处于零电位C.开环放大倍数无穷大四、简答题理想集成运放具有哪些特性？答 ： 1)开环差模电压放大倍数趋于无穷大 AUd=；2）开环差模输入电阻也趋于无穷大 ri=；3）输出电阻越接近于零越好r0=0；4）共模抑制比越大越好，表明对共模信号的抑制能力越强 KCMR=；5）频带宽度越宽越好fBW=。2、说明集成运放下列参数的意义：（1）开环差模电压放大倍数；（2）输入失调电压；（3）输入失调电流。答：开环差模放大倍数Aud指集成运放在无反馈情况下的茶末电压放大倍数，一般为11031107（60140dB）。输入失调电压Uio指当输入信号为零时，为使输出电压也为零，在输入端所加的补偿电压值。它反映集成运放输入差分放大部分参数的不对称程度，Uio越小越好，一般为毫伏级。输入失调电流 Ios 是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差，Ios=IB1-IB2，通常两个偏置电流之差Ios是很小的。它反映了运放内部差动输入级两个晶体管放大倍数的失配度。3、简述理想集成运放工作在非线性区时的特点。答：理想运放工作在非线性区时，ibanez为开环或电路引入了正反馈。其特点是：（1）当upuN时， uo=+Uom当upuN时， uo=-Uom五、分析计算题1、由理想运放组成的电流放大器如图4-1-7所示，求：（1）指出反馈类型；（2）求If、IR、Io。解：（1）本电路为电流并联负反馈属于反相放大器。 （2）反相放大器，据虚断特性净输入电流IN=0故If=Is（输入端）对输出端： 2、在途4-1-8中，已知：R1=50K，R2=33K，R3=3K，R4=2K,Rf=100K，求电压放大倍数。 解：解：图4-1-8为反相放大器。同相输出端接地，故输入端为“虚地”点，即up=un=0；又根据“虚断”特性in=0，故有ii=if则： 4-2 信号运算电路 1、集成运放有 反相输入 、 同相输入 和 差分输入 三种输入方式，这三种输入方式是各种 信号运算 电路的基础。2、积分运算电路可将输入的方波变为 负的三角波 输出；微分运算电路当输入电压为矩形波时，则输出信号为 负的线性 波形。二、判断题1、引入负反馈是集成运放线性应用的必要条件。（ ）2、只要改变集成运放的外部反馈元件和输入电路方式，就可获得各种运算电路。（ ）3、集成运放在线性工作状态时，反相输入电路的反相输入端可按“虚地”来处理。（ ）4、理想集成运放的差分输入形式是减法运算电路。（ ）三、选择题1、在图4-2-1所示电路中，Rf=3R，ui=3V，则输出电压uo为（ D ）。A.6V B.-6V C.9V D.-9V2、在图4-2-2所示电路中，从输出端经过R3引至集成运放反相端的反馈是( A )。A.电压串联负反馈 B.电压并联负反馈 C.电流串联负反馈 D.电流并联负反馈3、集成运放工作在线性状态时，在（ B ）电路中，流过反馈电阻的电流等于各输入电流之和。A.减法运算 B.反相加法 C.同相加法四、分析计算题1、图4-2-3所示的集成运放电路中，Rf=100K，如要实现u0=ui1+0.2ui2，求R1、R2的值。解： 2、集成运算放大器如图4-2-4所示，试分析计算在下述两种情况下的Auf：（1）开关S闭合时；（2）开关S断开时。解： 3、电路如图4-2-5a所示，集成运放是理想的，各电阻阻值相等都为R，输入信号波形如图4-2-5b所示，求：（1）u01、u02及u0；（2）画出u0的波形。解：（1）A1为电压跟随器 4、图4-2-6所示集成运放电路的输出电压u0为多少？解：本电路为反相放大器 5、求图4-2-7所示电路中，u0与ui的关系。解：此图为两级反相放大器 6、图4-2-8所示为利用两个集成运算放大器组成的具有较高输入电阻的差动放大电路，试求出u0与ui1、ui2的运算关系式。解：第一级为同相放大器7、电路如图4-2-9所示，已知：Rf=20K，R1=5k，R2=10K，R3=6K,ui=2V，ui2=1V，求：u0=？解：本电路为加法运算电路根据理想特性出自于：shanxishaoqian163.com 8、图4-2-10所示是用来测量两个配对三极管UBE的差值，若测得U0=12V，问那个三极管的UBE较大？相差多少？解：集成运放为减法运算放大器，则 9、理想集成运放构成的积分运算电路如图4-2-11所示。（1）写出uo=f(ui)函数表达式；（2）设R=10，C=0.1uF，ui=2v，电容上初始电压为0，经t=2ms后电路输出电压u0为多少伏？解：10、画出输出电压u0与输入电压ui符合下列关系的集成运放电路图（Rf选定10K，其他电阻参数要计算并标注）。（1）u0=-20ui（2）uo=20(ui2-ui1)解： (2)u0=20(ui2-ui1)应为减法运算电路 4-3 电压比较器与方波发生器一、填空题1、电压比较器 虚短 的特性不再成立，而 虚断 的特性依然成立。2、电压比较器有 单门限电压 比较器， 双门限电压 比较器。3、双门限电压比较器是在单门限电压比较器中引入了 正反馈 在两种输出状态下有各自的 门限电压 ，从而提高了电路抗干扰的能力。4、方波发生器由 双门限电压 比较器再加上 RC 负反馈电路组成，从输出端可获得 锯齿波 波形，方波的周期为 T=2RCLn（1+2R/R1） 。二、判断题1、电压比较器“虚断”的特性不再成立，“虚短”的特性依然成立。( )2、集成运放的非线性应用可以构成模拟加法、减法、微分、积分等运算电路。( )3、双门限电压比较器中的回差电压与参考电压有关。( )4、集成运放非线性应用时，输出电压只有两种状态等于U0m或等于-U0m。( )5、电压比较器能实现波形变换。( )6、双门限电压比较器具有抗干扰的能力。( ).三、选择题1、电压比较器中，集成运放工作在（ B ）状态。A.放大 B.开怀放大 C.闭环放大2、双门限电压比较器是一个含有（ A ）网络的比较器。A.正反馈 B.负反馈 C.RC3、方波发生器中电容器两端电压为( C )波。A.矩形 B.三角 C.锯齿四、分析画图题1、单门限电压比较器如图4-3-1a所示。已知电源电压为12V，输入电压波形如图4-3-1b所示。（1）画出该电路的电压传输特性曲线。（2）画出输出电压u0的波形。 2、用理想集成运放构成的双门限电压比较器如图4-3-2a所示，已知：Uz=10V，R1=9K，R2=1K，UR=2V。（1）画出该电路的电压传输特性曲线。（2）图4-3-2b所示为输入电压ui的波形，画出输出电压u0的波形。解：（1）当u0=+Uz=+10V则： 当ui=up1=2.8V,U0翻转由+Uz跳为-Uz=-10V： 3、设电压比较器的传输特性如图4-3-3a所示，输入信号波形如图4-3-3b所示，试画出输出信号波形。 4-4 使用集成运放 应注意的问题一、填空题1、集成运放在使用中必须设置 防止电源反接 保护， 输入 保护和 输出 保护。2、集成运放在使用时要注意消振和 调零 ，输入输出端加接 二极管 为防止电源接反也应加接 二极管 。二、判断题1、集成运放使用时必须设置各种保护。（ ）2、有些集成运放须在规定的引脚接RC补偿网络，用来消除自激振荡。（ ）3、集成运放应先调零再消振。（ ）三、分析画图题理想集成运放组成如图4-4-1所示电路，要求：（1）说明集成运放输入端二极管V1、V2的作用。（2）画出该电路的电压传输特性曲线。（3）已知ui=6sint，试画出u0的波形。 解：（1）用二极管对输入信号幅度加以限制。无论信号是正向电压或反向电压超过二极管导通电压，两只二极管中总会有一只导通，从而限制输入信号幅度起到保护作用。（2）电压的传输特性曲线如图4-4-1a)所示（3）已知ui=6sint（v）画出uo波形此时本电路为单门限电压比较器。如下图4-4-1b)所示 4-5 集成运放应用举例 一、分析简答题1、图4-5-1所示是用集成运放组成的温度超限保护电路，KA是继电器，要求该电路在温度超过上限值时继电器动作，自动切换加热源。试说明R4应采用何种温度系数的热敏电阻，并分析该电路的工作原理。答：1)R4因为正温度系数的热敏电阻2）TR4UNUi=Up-UN0，Ui为负利用反相放大原理输出U0为正，三极管V发射结正偏，集电结反偏，处于放大状态Ic出现，当Ic等于一定值时，KA动作，自动切断加热源。 2、图4-5-2所示为一电压监测电路，当输入电压ui大于5V时，发光二级管V1亮；当ui小于4V时，发光二级管V2亮；当4Vui5V时，发光二级管V1、V2都不亮，试简要分析其工作原理。 答：A1为同相输入，Ui5V，Ui为正，输出U01为正，V1正偏，发光二级管V1亮；A2为反相输入，Ui4V,即Ui为负，输出U02为正，V2正偏，发光二级管V2亮。当4VUi5V时，输出U01，U02都为负，V1、V2反偏，所以发光二级管都不亮。 3、图4-5-3所示为采用集成运放 组成的全波线性整流电路，试简要分析其工作原理。略：
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