《模拟电子技术》集成运算放大器组成的运算电路

《模拟电子技术基础》基本概念复习题一、判断题1、 凡是由集成运算放大器组成的电路都可以利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。

×2、 凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算电路。

√3、 理想运放不论工作在线性区还是非线性区状态都有v N = v P 。

×4、 当集成运放工作在闭环时，可运用虚短和虚断概念分析。

×5、 在运算电路中，同相输入端和反相输入端均为“虚地”。

×6、 在反相求和电路中，集成运放的反相输入端为虚地点，流过反馈电阻的电流基本上等于各输入电流之代数和。

√7、 温度升高后，本征半导体中自由电子和空穴数目都增多，且增量相同。

√8、 因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。

×9、 因为P 型半导体的多子是空穴，所以它带正电。

×10、在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。

√ 11、稳压管工作在截止区时，管子两端电压的变化很小。

× 12、BJT 型三极管是电流控制型有源器件，基极电流i b 与集电极电流i c 的关系为c b i i β=。

×13、放大电路必须加上合适的直流电源才可能正常工作。

√ 14、放大电路工作时所需要的能量是由信号源提供的。

× 15、放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的。

× 16、 由于放大的对象是变化量，所以当输入信号为直流信号时，任何放大电路的输出都毫无变化。

×17、共集电极电路没有电压和电流放大作用。

√ 18、共集放大电路无电压放大作用，但有功率放大作用。

√ 19、只有电路既放大电流又放大电压，才称其有放大作用。

× 20、放大电路中各电量的交流成分是交流信号源提供的。

× 21、射极输出器即是共射极放大电路，有电流和功率放大作用。

× 22、只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。

实 验 报 告一、 实验目的1．研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。

2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

二、实验仪器1、THM-3A 模拟电路实验箱2、SS-7802A 双踪示波器3、MVT-172D 交流数字毫伏表4、数字万用电表5、集成运算放大器μA741×16、电阻10K ×4；100K ×3；1M Ω×17、电容器10μ×1三、原理摘要本实验采用的集成运放型号为μA741（或F007），引脚排列如图8－1所示，它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正、负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十千欧的电位器并将滑动触头接到负电源端。

⑧脚为空脚。

图8－1 μA741管脚图1．集成运放在使用时应考虑的一些问题（1）输入信号选用交、直流量均可， 但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。

做线性运算电路实验时，要注意输入电压的取值应保证运放工作在线性区。

运放工作在线性区与输入电压有关；运放只有工作在深度负反馈时才工作在线性区；当运放工作在非线性区时，输出电压保持不变，其值取决于电源电压，且略小于电源电压。

μA741的输出最大值约在12-13V 左右。

（2）调零。

调零时，将输入端接地，调零端接入电位器R W ，用直流电压表测量输出电压U 0，细心调节R W ，使U 0为零（即失调电压为零）。

（3）消振。

一个集成运放自激时，表现为即使输入信号为零， 亦会有输出，使各种运算功能无法实现，严重时还会损坏器件。

在实验中，可用示波器监视输出波形。

2．理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。

开环电压增益 A ud =∞、 输入阻抗 r i =∞、 输出阻抗 r o =0、 带宽 f BW =∞ 失调与漂移均为零等。

《模拟电⼦技术基础》基本概念复习题及答案《模拟电⼦技术基础》基本概念复习题⼀、判断题1、凡是由集成运算放⼤器组成的电路都可以利⽤“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。

×2、凡是运算电路都可利⽤“虚短”和“虚断”的概念求解运算电路。

√3、理想运放不论⼯作在线性区还是⾮线性区状态都有v N = v P 。

×4、当集成运放⼯作在闭环时，可运⽤虚短和虚断概念分析。

×5、在运算电路中，同相输⼊端和反相输⼊端均为“虚地”。

×6、在反相求和电路中，集成运放的反相输⼊端为虚地点，流过反馈电阻的电流基本上等于各输⼊电流之代数和。

√7、温度升⾼后，本征半导体中⾃由电⼦和空⽳数⽬都增多，且增量相同。

√8、因为N 型半导体的多⼦是⾃由电⼦，所以它带负电。

×9、因为P 型半导体的多⼦是空⽳，所以它带正电。

×10、在N 型半导体中如果掺⼊⾜够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。

√ 11、稳压管⼯作在截⽌区时，管⼦两端电压的变化很⼩。

× 12、BJT 型三极管是电流控制型有源器件，基极电流i b 与集电极电流i c 的关系为c b i i β=。

×13、放⼤电路必须加上合适的直流电源才可能正常⼯作。

√ 14、放⼤电路⼯作时所需要的能量是由信号源提供的。

× 15、放⼤电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的。

× 16、由于放⼤的对象是变化量，所以当输⼊信号为直流信号时，任何放⼤电路的输出都毫⽆变化。

×17、共集电极电路没有电压和电流放⼤作⽤。

√ 18、共集放⼤电路⽆电压放⼤作⽤，但有功率放⼤作⽤。

√ 19、只有电路既放⼤电流⼜放⼤电压，才称其有放⼤作⽤。

× 20、放⼤电路中各电量的交流成分是交流信号源提供的。

× 21、射极输出器即是共射极放⼤电路，有电流和功率放⼤作⽤。

× 22、只要是共射放⼤电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。

实验五 集成运放积分、微分运算电路一、实验目的1、进一步理解运算放大器的基本性质和特点。

2、熟悉集成运放构成的几种运算电路的结构及特点，测定其运算关系。

3、学习区别运算放大器的非线性电路和线性电路，掌握非线性电路的应用。

二、实验原理在自动控制系统中广泛使用比例—积分—微分电路，本实验所涉及的积分运算电路、微分运算电路即是这种电路的基础。

⒈ 积分运算电路基本积分运算电路是以电阻作为输入回路，反馈回路以电容作为积分元件，电路如图5-1所示。

当运算放大器的开环电压增益足够大时，可认为：i C R i =1R v i IR =()td t v d Ci o C −=其中 图5-1 积分运算电路()()()∫+⋅−=01Oio V t d t v RCt v 输入与输出间的关系为：在初始时电容上的电压为零，则 ；当输入信号 是幅度为V 的阶跃电压，则有：()0()t V V i 0=O即：输出电压 是随时间线性减小，见图5-2积分电路的应用时，应注意运算放大器的输入电压和输出电流不允许超过它的额定工作电压U SCM 和工作电流I SCM 。

为了减小输出的直流漂移，若将电容C上并联 一个反馈 图5-2 积分状态图()()t V CR t d V C R t d t V C R t v tti o ⋅−=−=⋅−=∫∫10101111()V t o电阻R F ，电路如图5-4所示。

输入与输出间的关系为：()()∫⋅−≈td t v RCt v io 1由于R F 的加入将对电容产生分流作用，从而导致积分误差。

在考虑克服误差时，一般满足 。

C太小，会加剧积分漂移，C太大，电容漏电也随着增大。

通常取 ， 。

CR C R f 11R R f ≥F C 〉〉μ1≥⒉ 微分运算电路微分运算放大电路是对输入信号实现微分运算，它是积分运算的逆运算。

如图5-3所示为基本微分运算电路；其输出电压为：()图5-3 基本微分运算电路()t d t v d t F o ≈CR v i −从上式可以看出：当输入信号 是三角波时，其输出 既是矩形波。

模电设计性实验报告——集成运算放大器的运用之模拟运算电路重庆科技学院设计性实验报告学院:_电气与信息工程学院_ 专业班级: 自动化1102学生姓名: 罗讯学号: 2011441657实验名称: 集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路完成日期:2013年 6月 20 日重庆科技学院学生实验报告集成运算放大器的基本应用——课程名称模拟电子技术实验项目名称模拟运算电路开课学院及实验室实验日期学生姓名罗讯学号 2011441657 专业班级自动化1102 指导教师实验成绩实验六集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路一、实验目的1、研究有集成运算放大器组成的比例、加法和减法等基本运算电路的功能2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的有些问题二、实验仪器1、双踪示波器;2、数字万用表;3、信号发生器三、实验原理在线性应用方面，可组成比例、加法、减法的模拟运算电路。

1) 反相比例运算电路电路如图6-1所示。

对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻//。

RF 100k1 5 4 R1 10k2 Ui 6 Uo3 U1 R2 9.1k 7图6-1 反相比例运算电路2) 反相加法电路电路如图6-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为:////RF 100kR1 10k Ui1 4 1 5 R2 20k 2 Ui2 6 Uo 3 U1 R3 6.2k 7图6-2 反相加法运算电路3) 同相比例运算电路图6-3(a)是同相比例运算电路。

RF 100k1 5 4 R1 10k 26 Uo 3R2 9.1k U1 7RF10k4 1 526 R2 Uo 3 Ui 10k U1 7(a)同乡比例运算 (b)电压跟随器图6-3 同相比例运算电路它的输出电压与输入电压之间关系为://当即得到如图6-3所示的电压跟随器。

图中,用以减小漂移和起保护作用。

一般取10KΩ,太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

第五章集成运算放大电路及其应用【教学要求】本章主要叙述了集成运放内部电路的组成及作用；讨论了电流源电路、差分放大器等单元电路；同时介绍了集成运放的理想化条件及它的三种基本电路和运算、集成运放的应用电路及其特点和集成运放的非线性应用；教学内容、要求和重点如表5.1。

表5.1 教学内容、要求和重点【例题分析与解答】【例题5-1】差动放大器如图5-1所示。

已知三极管的β1=β2=50，β3=80，r bb’=100Ω，U BE1=U BE2=0.7V，U BE3=－0.2V，V CC=12V。

当输入信号U i=0时，测得输出U o=0。

1：估算T1、T2管的工作电流I c1、I c2和电阻R e的大小。

2：当U i=10mV时，估算输出U o的值图5-1解：1：由电路可知，当U i =0时，要保证U o =0V ，则电阻R e3上压降应为12V ，，由此可求得3c I ：mA R U U I e cc o c 11212)(33==--=，T 3管的设计电流3E I 为：33c E I I ≈，而T 2管集电极电阻R c2上的压降2C R U 可近似为：V U R I U EB e E R C 2.32.0313332=+⨯=+⋅≈。

于是T 1、T 2管的集电极电流1C I 、2C I 为：)(32.0102.32212mA R U I I C RR C C C ====。

射极电阻R e 上的电流e R I 为：)(64.021mA I I I C C R e=+=。

若设T 1管基极电位U B1=0V ，则U E1=－0.7V ，射极电阻R e 为：)(7.1764.0127.0)(1Ω=+-=--=K I U U R e R CC E e2：U i =10mA 时，U o 的大小：由于电路的结构为单入、单出型，故将T 3管构成的后级电路输入电阻R i2作为差放级的负载考虑，其电压放大倍数A u1为：)(2)//(12211be b i c u r R R R A +=β；其中： )(24.432.026)501(1001Ω=⨯++=K r be ，3332)1(e be i R r R β++=； 而3be r 为： )(2.2126)801(1003Ω=⨯++=K r be ； 所以： )(2453)801(2.22Ω=⨯++=K R i电压放大倍数为：8.45)24.41(2)245//10(501=+⨯⨯=u AT3管构成的后级放大电路的电压放大倍数2u A 为：9.33812.21280)1(333332-=⨯=⨯-=++-=e be c u R r R A ββ当输入U i =10mA 时，电路输出电压U o 为：)(8.110)9.3(8.4521V U A A U i u u o -=⨯-⨯=⋅⋅=【例5-2】图5-2给出了采用两级运放电路实现的差分比例运算电路。

《模拟电子技术》集成运算放大电路实验一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。

2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。

当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。

在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

1、基本运算电路 1) 反相比例运算电路电路如图2－1所示。

对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 // R F 。

图2－1 反相比例运算电路 图2－2 反相加法运算电路2) 反相加法电路电路如图2－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)U R RU R R (U i22F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 / R F 3) 同相比例运算电路图2－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为i1F O U R RU -=i 1FO )U R R (1U += R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图2－3(b)所示的电压跟随器。

图中R 2＝R F ，用以减小漂移和起保护作用。

一般R F 取10KΩ，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

(a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器图2－3 同相比例运算电路4) 减法器（差动放大器或双端求和电路）对于图2－4所示的减法运算电路，当R 1＝R 2，R 3＝R F 时， 有如下关系式 )U (U R R U i1i21FO -=图2－4 减法运算电路图 图 2－5 积分运算电路5) 积分运算电路反相积分电路如图2－5所示。

在理想化条件下，输出电压u O 等于⎰+-=(o)u dt u C R 1(t)u C i to 1O式中u C(o)是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始值。

模拟电子技术基础试卷一附答案一．（10分）设二极管采用恒压降模型且正向压降为0.7V，试判断下图中各二极管是否导通，并求出图（a）电路在v i=5sinωt V时的输出v o波形以及图（b）电路的输出电压V o1。

（a）（b）二.（10分）放大电路如图所示。

已知：R b1=62K，R b2=15K，R s=10K，R c=3K，R e=1K，R L=3K，C1=C2=10μ，C e=220μ，V CC=+15V，β=80，V BE=0.7V。

1.说明电路属于何种组态，画出该电路的直流通路；（5分）2.计算该电路的静态工作点。

（5分）3.画小信号等效电路，求电压放大倍数，输入电阻，输出电阻。

4.说明电路属于何种组态，三.（18分）放大电路如图所示。

已知C足够大，场效应管的参数g m=0.8ms，R2=6.8KΩ，三极管的参数β=50，r be=0.5K，R3=90KΩ，R4=10KΩ，R5=4KΩ，R6=1.5KΩ，R L=4KΩ。

1.画出其小信号模型等效电路。

（4分）2.计算电路的电压放大倍数A v、输入电阻R i和输出电阻R o。

（10分）3.若R s=10K时，计算源电压放大倍数A vs，说明R6对电路频率响应的影响。

（4分）四.（12分）反馈放大电路如图示。

1.判断各电路中级间交流反馈的极性（要求在图上标出反馈极性）。

（4分）2.对于级间交流反馈为负反馈的电路，进一步判断反馈的类型，同时按深度负反馈的条件估算电路的闭环电压增益（写出表达式）。

并简单说明电路对输入电阻，输出电阻的影响，对信号源内阻有什么要求？（8分）（a）（b）五.（10分）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v c=0，此时加入v i=1V，求t=40ms时v o=？（6分）（a）（b）六.（10分）电路如图所示，试用相位平衡条件判断哪个能振荡，哪个不能振荡（要求在电路中应标出i V ，o V ，fV 以及它们的瞬时极性）？对能振荡的电路写出振荡频率的表达式。

实验七 积分与微分电路一、 实验目的1. 进一步了解集成运算放大器的性质和特点2. 用集成运算放大器组成积分、微分电路二、 实验原理本实验采用通用型集成运算放大器。

1. 积分运算电路用集成运算放大器组成的积分运算电路如图7-1所示。

该电路输出与输入之间的关系为： ⎰-=dt t u RCu i o )(1 。

当输入电压信号为阶跃信号时该电路的输出电压为： 图7-1 积分电路如图7-2所示。

输出为一个线性变化的电压，其幅度受集成运放饱和输出电压的限制。

方波信号可以看成是多个阶跃信号的组合，因此，当输入信号为方波信号时，积分运算电路输出三角波。

如图7-3所示。

当然，实际积分电路的特性不可能与理想的完全一致，其误差来源很多。

图7-2 输入阶跃信号 7-3 输入方波信号2. 微分运算电路微分运算是积分运算的逆运算，基本微分电路如图7-4所示。

电路输出为：dtt du RC u i o )(-= 但是，图7-4所示电路在频率较高时不稳定，容易产生自激。

因此，实验中一般采用图7-5所示电路，该电路可以消除自激并抑制电路的高频噪声。

当微分运算电路输入方波信号时，输出尖脉冲波，如图7-6所示。

输入三角波时，输出为方波。

t V RC dt t u RC u I i o 1)(1-=-=⎰图7-4 基本微分电路图7-5实验用微分电路三、实验仪器模拟电路实验箱，示波器，晶体管毫伏表等。

四、实验内容与步骤1.积分运算电路（1）按图7-1接电路，检查无误后通电。

（2）令u i=0，调节调零电位器使输出为零。

调节完毕，将输入与地断开。

（3）输入f=1kHz，幅度为1V的方波信号，用示波器观察输出信号波形并记录。

（效果不好时，接电容）图7-6 微分波形2.微分运算电路（1）按图7-5接电路，检查无误后通电。

（2）令u i=0，调节调零电位器使输出为零。

调节完毕，将输入与地断开。

（3）分别输入f=1kHz，幅度为1V的方波信号和三角波信号，用示波器观察输出信号波形并记录。