第六章模拟集成运放.docx

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第六章模拟集成运放

第六章模拟集成运放题库一、判断题

运算电路中一般均引入负反馈。

（）

V

在运算电路中，集成运放的反相输入端均为虚地。

（）

x

凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。

（）

V

各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。

（）

x

■

Ad

Kcmr■

Ac

集成运放的共模抑制比（）

V

反相比例运算电路可实现Au>1的放大器。

（）

x

同相运算电路可实现AuV0的放大器。

（）

x

微分运算电路可将三角波电压转换成方波电压。

（）

V

同相求和运算电路可实现函数Y=aXi+bX2+cX3,a、b和c均大于零。

（）

V

同相求和运算电路可实现函数Y=aXi+bX2+cX3,a、b和c均小于零。

（）

x

乘方运算电路可实现函数丫二aX2。

（）

V

微分运算电路可将方波电压转换成三角波电压。

（）

X

结构完全对称的差分放大电路，空载时单端输出电压放大倍数为双端输出时的一半。

（）

V

单端输出的电流源差分放大电路，主要靠电流源的恒流特性来抑制温漂。

（）

V

恒流源电路具有输出电流稳定，交流内阻非常大的特点，因此常用作偏置电路和有源负载。

（）

差分放大电路中单端输出与双端输出相比，差模输出电压减小，共模输出电压增大，共模抑制比下降。

（）

V

直接耦合放大电路存在零点漂移是由于晶体管参数受温度和电压波动影响。

（）

V

集成放大电路采用直接耦合方式的主要原因之一是不易制作大容量电容。

（）

V

单端输出的长尾式差分放大电路，主要靠公共发射极电阻引入负反馈来抑制温漂。

（）

V

二、填空题

差动放大电路具有电路结构—的特点，因此具有很强的—零点漂移的能力。

它能放大—模信号，而抑制—模信号。

对称，抑制，差，共

差分放大电路中，若ui1=+40mV，ui2=+20mV，Aud=-100，Auc=-0.5，，则可

知该差动放大电路的共模输入信号Uic=；差模输入电压Uid=，输出电

压为Uo=。

20mV，30mV，-2.015V

差分放大电路抑制零漂是靠电路结构—和两管公共发射极电阻的很强的—作用。

对称,发射极电阻

差分电路的两个输入端电压分别为Ui=2.00V，Ui2=1.98V，则该电路的差模输入

电压Uid为V，共模输入电压Uic为V。

0.02V，3.98V

当输入信号为零时，输出信号不为零且产生缓慢波动变化的现象称为—。

差分放大电路对之具有很强的—作用。

零点漂移，抑制

理想集成运放中存在虚断是因为差模输入电阻为,流进集成运放的电流近似

为;集成运放工作在线性区时存在有虚短，是指和电位几乎相等。

%,0，同相端，反相端

在双端输入、双端输出的理想差分放大电路中，若两个输入电压Ui1=Ui2，则输

出电压uo=。

若Uii=+50mV，Ui2=+10mV，则可知该差动放大电路的共模

输入信号Uic=；差模输入电压Uid=，因此分在两输入端的一对差模输

入信号为Uidl=，Uid2=。

0，60mV，40mV，30mV，-30mV

放大电路中采用有源负载可以—电压放大倍数。

提高

当差分放大电路输入端加入大小相等、极性相反的信号时，称为输入；当加

入大小和极性都相同的信号时，称为输入。

差模，共模

在深度负反馈放大电路中，基本放大电路的两输入端具有和的特点。

虚短，虚断

对于放大电路，若无反馈网络，称为放大电路；若存在反馈网络，则称为—

—放大电路。

开环，闭环

差动放大电路中发射极电阻的作用是0

提高抑制零点飘移的能力

低频特性较好的级间耦合方式是0

直接耦合

集成运算放大器由四个基本部分组成，它们是,,和输入级，中间放的级，输出级及偏置电路

理想集成运放的Aod=，Kcmr=，rid=，ro=

为了使集成运放工作在线性区，必须在集成运放组成的电路中引入使其

工作在闭环状态0

深度负反馈

集成运放工作在线性区时，其同相输入端的电位与反相输入端的电位相等,即

u+=u—，称为。

集成运放两个输入端的信号电流为零，即1+=I=0，

称为0

虚短，虚断

电压比较器的输出电压，只有和两种状态。

饱和（高电平），截止（低电平）

正弦波振荡电路的四个基本组成部分是、、、—

基本放大器，正反馈网络，选频网络，稳幅电路

正弦波振荡电路起振时的相位条件是;振幅平衡条件是

*•

AF=1

®a+®b=2nn

在桥式RC正弦波振荡电路中，RC串并联网络既是网络，又是

网络。

桥式RC正弦波振荡电路的振荡频率fo的表达式为。

f=—1—正反馈，选频2二RC

三、单项选择题

选用差分放大电路的主要原因是（）。

A、减小温漂B、提高输入电阻C、稳定放大倍数D、减小失真

A

把差分放大电路中的发射极公共电阻改为电流源可以（）。

A、增大差模输入电阻B、提高共模增益

C、提高差模增益D、提高共模抑制比

D

差分放大电路由双端输入改为单端输入，则差模电压放大倍数（）。

A、不变B、提高一倍C、提高两倍D、减小为原来的一半

A

运放的共模抑制比越大越好，因为它越大，表明运放的（）。

A、放大倍数越稳定B、交流放大倍数越大

C、抑制温漂能力越强D、放大倍数越大

C

若差分电路两输入电压分别为Vii=10mV,Vi2=6mV,则Vid和Vg分别为（）

mV。

A、4，8B、2，8C、4，2D、2，4

A

集成运放电路采用直接耦合方式是因为（）。

A、可获得很大的放大倍数B、可使温漂小

通用型集成运放适用于放大（）。

A、高频信号B、低频信号

C、任何频率信号D、超高频信号

B

集成运放制造工艺使得同类半导体管的（）。

A、指标参数准确B、参数不受温度影响

C、参数一致性好D、指标参数不准确

集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以（）

A、减小温漂B、增大放大倍数

C、提高输入电阻D、减小输入电阻

A

为增大电压放大倍数，集成运放的中间级多采用（）

A、共射放大电路B、共集放大电路

C、共基放大电路D、共漏放大电路

A

直接耦合放大电路存在零点漂移的主要原因是（）

A、电阻阻值有误差

C、晶体管参数受温度影响

C

B、晶体管参数的分散性

D、电源电压不稳定

选用差分放大电路的原因是（）

A、克服温漂

B、提高输入电阻

C、稳定放大倍数

D、放大共模信号

差分放大电路的差模信号是一对大小相等，极性相反的信号，是两个输入端信号的，共模信号是两个输入端信号的（）。

A、差B、和C、平均值、D、乘积

C

用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻Re,将使电路的（

A、差模放大倍数数值增大B、抑制共模信号能力增强

C、差模放大倍数数值减小D、共模抑制比减小

B

欲得到电流－电压转换电路,应在放大电路中引入（）

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

B

欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号,应在放大电路中引入（）

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

C

欲减小电路从信号源索取的电流,增大带负载能力,应在放大电路中引入

（）

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

A

欲从信号源获得更大的电流,并稳定输出电流,应在放大电路中引入（）

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

D

欲将正弦波电压移相+90°,应选用（）。

A、反相比例运算电路B、积分运算电路

C、微分运算电路D、加法运算电路

B

欲将正弦波电压叠加上一个直流量,应选用（）。

A、反相比例运算电路B、积分运算电路

C、微分运算电路D、加法运算电路

欲实现Au=—100的放大电路，应选用（）

A、反相比例运算电路B、积分运算电路

C、微分运算电路D、加法运算电路

A

欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用（）

A、反相比例运算电路B、积分运算电路

C、微分运算电路D、加法运算电路

C

四、计算分析题

电路如图所示，Rei=Re2=100Q,BJT的B=100,Vbe=0.6V，电流源动态输出电阻ro=100kQo

（1）当vii=0.01V,Vi2=0.01V时，求输出电压Vo=voiV02

I

的值；

（2）当C1、C2间接人负载电阻Rl=5.6KQ时，求Vo的值；（3）单端输出

且Rl=*0寸，VO2=?

，求Avd2、Avc2和KCMR2的值；（4）电路的差模输入电阻Rid、共模输入电阻Ric和不接Rl时，单端输出的输出电阻Ro2o

+^（+10V）

-r^MOv）

解：

（1）

]2

-2mA:

==ymA=1mA

VT

r|w1=200fl+（1*0）厂

=200O+1018kQ

1x!

0-5

rM+（1

-100X5.6

2.1+（!

+100）xJOOxlO：

?

t

▼43*41

=-43*41x[0+01-（-0.01）[V弋-0.87V

（2）

列心11（轨）]

"_S+

100XI.87

:

1

2.8+（1+100）X100x10

宅-14.5

=-14.5x0r02V=-0.29V

（3）

・1叭

AM+———

皿2s+（W）©

100冥5.§kfir]了

2x[2,8+（1+100）x0?

1]kO

%"曲•vm=2L7xO.02V-0.43V

5.6

2x100

-0,028

2几

2L70+028

=775

（4）

R厂2[比+（】+Q）兀]

=2x[2.8+（I+100）x100x=25.8k£l

心*（Z0）（心十2Q]

二丄x[2-8+（1+100）（100x10_3+2xlOO）]kQ«10.1Mft

电路如图所示，+Vcc=10V,Vee=10V,lo=1mA，电流源动态输出电阻r。

=25

kQ（图中未画出）,Rci=Rc2=10kQ,BJT的B=200,Vbe=0.7V。

（1）当v=vi2=0时，求lc、Ve、VcE1和VcE2；

（2）当Vi1=Vi2=+Vid/2时，求双端输出时的

Avd和单端输出时的Avd1、Avc1、KcMR1的值。

解:

（1）

=—70/2=0.5mA

当订=心=（；时，％=0-卩盹二「0+7V

人口=卩g--咕J，FE=（10-0,5xJO+0+7）V=5.7V

（2）双端输出时

200X10kn

io.7kn~

-186.9

26

200+（1+200）^0=10.7kfttoV*J・

单端输出时

聲二【0kd

2Xr=~2x25kQ

-0.2

A..宀

札十产卜467.25

电路如图所示,设BJT的3=虚=30,萨®=100,Vbei=Vbe2=0.6V,Vbe3=Vbe4=0.7V,试计算双端输入、单端输出时的Rid、Avdl、Avc1及KCMRI的值。

十公（”V）

解:

静态时

=T/e

一丄

■2

100

=I=—=°50n]A=0.005mA

200+101x^jn-5.45kll^=2000+（1+^）^

*£|

时足

+（1+0|）j]

-100x30x6.2

2x（16L4+5.45"x3n

18600_

660.7^

-28

c/?

禺/?

.

00

45

oTCJ-c

TJ

7

*

4M

2

.11

6

X

图所示电路参数理想对称，晶体管的B均为50,bb=iooQ,Ubeq〜0.7。

试计算

Ieq，以及动态参数Ad和Ri

解：

Rw滑动端在中点时Ti管和T2管的发射极静态电流分析如下:

UBEQlEQ号2lEQRe=VEE

EQ

VEEUBEQ

M+2Re

2

:

0.517mA

Ad和Ri分析如下:

rbe=rbb'（^J26mV:

5.18k-

IEQ

-97

BRc

rbe（1「）业

2

R=2%（1JRw:

20.5k'?

设运放是理想的，试分析如图所示正弦波振荡电路：

（1）正确连接A、B、P、N四点，使之成为RC桥式振荡电路;

（2）求出该电路的振荡频率；

（3）若R1=2kQ，试分析Rf的阻值应大于多少？

1）将A和P相连，将B和N相连

2）

11

3_a

2兀RC=2兀汽820><10汇0.02汉10=9.7Hz

Rf

Au—3

3）由R1，所以Rf>4kQ

计算的最后结果数字：

f0=9.7Hz，Rf>4kQ

由集成运放A1和A2构成的电路如图所示，已知R1=60KQ，R2=30KQ，Rf1=

120KQ，R3=R4=20KQ，Rf2=Rs=100KQ，试：

Uii

Ri

Rf1

Rf2

Ui2

AcO

R3

4F

R'

Ai

■4—

Uo1

R4

R5

（1）指出Ai、A2各构成何种基本运算电路；

（2）指出Ai、A2哪些存在“虚短”，哪些存在“虚地”;

（3）写出Uo与Uii、Ui2和Ui3的关系式；

（4）计算平衡电阻R';

（5）若Uii=0.5V,Ui2=—0.5V,Ui3=2V，求Uo。

解：

（1）Ai构成反相加法运算电路，A2构成差动输入比例运算电路

（2）Ai和A2都存在“虚短”，Ai存在“虚地”

Uoi

（3）

Rfi

Ri

Rfi

Uii

R2

Ui2

i20i20

药山-药山—如2

因为R3=R4，Rf2=R5,则

U0

Rs

R4R5

（i¥）Ui3

R3

Rf2

R3

Uoi

」^（i型）Ui3

20i0020

20

-4Ui2）

=5Ui3i0Uii20Ui2

（4）平衡电阻R=Ri//R2//Rfi=60//30//i20=i7.i4KQ

（5）Uo=5ui3+10uii+20ui2=5X2+10X0.5+20X（—0.5）=5V

由集成运放Ai和A2构成的电路如图所示，已知Ri=R4=30KQ，R2=60KQ，

R3=20KQ，R5=i20KQ。

解；

（1）

R2

（1）

⑵

（3）

⑷

指出A1和A2各构成何种基本运算电路；

写出U0与Ui1和Ui2的关系式；

求平衡电阻R6；

若Ui1=0.5V,Ui2=2V，计算输出电压Uo。

A1和A分别为相同相比例放大器和反相比例放大器;

R5R5

珂1R_）Ui2-百u

R4R4

r2

Uo1-（1■二~）Ui1UO

R1

R5

R5

i2o1

i2

（2）

5U2-12Ui1

（3）R6=60K?

（4）Uo=5ui2-12ui=4V

□詈）51

电路如图所示，稳压二极管Dz的稳定电压Uz=5V，其正向导通电压为0.7V,参考电压Ur=—2V

（1）求门限电压Uth;

（2）画出电压传输特性；

（3）已知Ui波形如图所示，对应画出Uo波形。

解:

图中，Ui加到集成运放的反相输入端，所以图是具有输出限幅的反相输入比较器。

因为1—=1+=0,u+=0。

根据叠加定理可求得U—：

61,2UiUr—q

3633

11

令U—=u+，则：

门限电压Uth=+1V。

uiUr（-2）^1V

22时，输出电压Uo发生跳变，所以当Ui>UTH=+1V时，Uo=—Uom，Uo=—0.7V；当Ui

uo=+5V

电压传输特性如图4-22（b）所示，输出电压波形如图4-22（d）所示。

电路如图所示，设运放是理想的，三极管T的Vbe=0.7V。

（1）求出三极管的c、b、e各极的电位值；

（2）若电压表的读数为200mV，试求三极管的B值。

解：

（1）利用虚短的概念，c、b、e各极电位为

忍=^ni=咕=Vt~6V,匕=V,2=片2=0V

（2）三极管的B值

~vni12V-6V[in*t*

=sIx10AsImA

R、6x103Q

F-~=2°°瓷丄2二上=20xi0*6A=20p-A

R、10x101n

电路如图所示，设运放是理想的，v=6V，求运放电路的输出电压vo和各支路的

电流i1，i2，i3，i4，io，iL。

（10分）

略10W

（6V）ij12tn

>?

2=6kn

I股门

low

io-yHr

解：

禾U用虚断、虚短的概念:

Vn=Vp,in=ip=0

vp—

R2

V

R1R2

6=2V

126

Vo=2

R3

Vp=（1冲2=4V

pI10丿

ii

Vi—Vp

=l2

R1

L2：

0.33mA

12k

i3

-Vn

=14:

R3R3

Vp20.2mA

10k

iL

4

0.8mA

Rl5k

Vo

io

=L-i4=[0.8-（-0.2）]=1mA

集成运算放大器构成的运算电路如图示，求电路的输出电压。

（1）求出电路（a）的输出电压。

（4分）

（2）在电路（b）中，设t=0时Vc=0，此时加入Vi=1V，求t=40ms时vo=?

解:

（（a）

斑c

（b）

Vo=（1

Rf）Vi2

+一

Ri

Rf

Ri

2一1°1=3V

10

（b）

Vo⑴二-二Vi（t）

+

RiC

1.Vi（t）dt

-201

_20

20103110^4010

--3V

差动放大电路如图所示。

已知:

Rc=RL=10kQ,RE=5kQ,RBi=RB2=4kQ,

+Vcc=+12V,

-Vee=-12V。

设T1、T2的B相等均为50,rbe均为1kQ。

求:

1）画出差模信号和共模信号的交流通路；

2）求出差模电压放大倍数Avd和共模电压放大倍数Ave；

3）计算Kcmr。

9+vcc

解:

1）

差模信号交流通路

共模信号交流通路

Avd

-25

Avc

-0.243

二102.9

（2分）

KCMR-

3）

T1

Rc

1

12A

r92

Avd=

2）差模电压放大倍数Avd：

1（Rc〃Rl）

2（RB1rbe1）

RC

1

T2

Avc

共模电压放大倍数Avc：

2Rg

1

2re

1010、

50（）

1010-_25

2（41）

YRc//Rl）

2[Rbirbei2（1JRe]=「0.243

反相比例运算电路如图所示，R1=30KQ,Rf=90KQ,求电压放大倍数、输入电阻及平衡电阻R'。

〉co

4-

解：

电压放大倍数

代f吕

Ui

输入电阻

旦一理3

30

Ri

rif

=R1=30（k'）

=30//60=20

（2）

同相比例运算电路如图所示，40KQ,若要求电压放大倍数为4,试估算Rf值及平衡电阻R值。

oIZZI解:

细十1p4

且R1=40K；：

所以.Rf=（4-1）尺=340=120k「R=40//20=30

（2）

±2V0

指出各图中的集成运放分别构成何种基本运算电路；

电路如图所示，设集成运放的最大输出电压为

（1）

（2）

（3）

Ui

+

+A2

Uo2

-:

:

+

+A1

（b）

（a）

5R

o3

Ui2

指出图中集成运放A1~A4，哪些存在虚短”哪些存在虚地”若Ui1=1V,Ui2=2V，写出各电路输出电压表达式，并计算各输出电压。

解：

（1）Ai构成同相比例电路；A2构成反相比例电路；

A3构成差动比例电路；A4构成反相加法器电路;

（2）Ai~A4均存在虚短”A2、A2均存在虚地”

RR

Uo1=f丄f（1+二）Ui1=Ui1=2

（3）RRR

R

U02Uj1=—Uj1=—1V

R

5R5R“5R、

Uo3Ui1

（1）Ui2

RR+5RR

=-5Ui15Ui2=-552

=〔5V

Uo4

3R3R

3RUi1FUi2

Ui1-3ui2

2

-3-32

2

-7.5（V）

电路如图所示，R1=R2=R3=Rf2=30KQ,Rf1=90KQo

（1）指出A1、A2各构成何种基本电路；

（2）若ui1=2V，ui2=1V，求输出电压

U0O

Ri

Rfi

CZF

Rf2

R4

+

+Ai

Uol

R5

A00

+

+A2

图4-42

解：

（1）Ai构成同相比例电路；A构成差动比例电路

Uo1

（2）

=（1乌2=8（V）

30

Rf2

Uo2二

亍2

30

Ui2

30

»1一8

Rf2

Uio1

R3

30

Uio1

通用型集成运放一般由几部分电路组成，每一部分常采用哪种基本电路？

通常对每一部分性能的要求分别是什么？

解：

通用型集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四个部分组成。

通常，输入级为差分放大电路，中间级为共射放大电路，输出级为互补电路，偏置电路为电流源电路。

对输入级的要求：

输入电阻大，温漂小，放大倍数尽可能大。

对中间级的要求：

放大倍数大，一切措施几乎都是为了增大放大倍数。

对输出级的要求：

带负载能力强，最大不失真输出电压尽可能大。

对偏置电路的要求：

提供的静态电流稳定。

多路电流源电路如图所示，已知所有晶体管