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第16章习题集集成运放

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16-001、同相比例运算放大电路通常比反相运算放大电路输入阻抗 。

16-002、设图中A 为理想运放，请求出各电路的输出电压值。

(12分)U 016V U 026V U 03V U 0410V U 052V U 062V16-003、在图示电路中，设A 1、A 2、A 3均为理想运算放大器，其最大输出电压幅值为±12V 。

1． 试说明A 1、A 2、A 3各组成什么电路？ 2． A 1、A 2、A 3分别工作在线形区还是非线形区？3． 若输入为1V 的直流电压，则各输出端u O1、u O2、u O3的电压为多大？（10分）U o3U o1U o210 k Ω 2V(1) A + + 82V(2) 10 k Ω20 k ΩA ++82V1V(3) 20 k Ω10 k Ω A ++ 82V3VU o420 k Ω10 k Ω10 k Ω20 k ΩA ++ 8(5)2 VU o5A + +8U o6(6)2 V20 k Ω A + +81．A1组成反相比例电路，A2组成过零比较器，A3组成电压跟随器；2．A1和A3工作在线性区，A2工作在非线性区；3．u O1 = -10V，u O2 = -12V，u O3 = -6V。

16-301、试求图P7.8所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。

图P7.8解：在图示各电路中，集成运放的同相输入端和反相输入端所接总电阻均相等。

各电路的运算关系式分析如下：（a ）f f fO I1I2I3I1I2131212(1)225//R R R u u u u u u u R R R R =-⋅-⋅++⋅=--+ （b ）3f f f 2O I1I2I3I1I2131123123(1)(1)1010R R R R R u u u u u u u R R R R R R R =-⋅++⋅++⋅=-++++（c ）)( 8)(I1I2I1I21fO u u u u R R u -=-= （d ）3f f f 4fO I1I2I3I41212431243I1I21314(1)(1)////202040R R R R R R u u u u u R R R R R R R R R R u u u u =-⋅-⋅++⋅++⋅++=--++16-302、在同相输人加法电路如图题8.1.1所示，求输出电压o v ；当R 1＝R 2＝R 3＝R f 时，o v ＝？解 输出电压为P f O v R R v ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=31式中 21121212P S S R R v v v R R R R =+++即)(112112213S S f O v R v R R R R R v +⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 若f R R R R ===321，则21S S O v v v +=16-304、 电路如图题8.1.4所示，设运放是理想的，试求v O1、v O2及v O 的值。

解：A 1、A 2组成电压跟随电路V V v V V v O O 4,32211==-==A 3组成加减电路。

利用叠加原理。

当V 3＝0，反相加法时，A 3的输出电压为V 1)V 4(3030)V 3(3030v R Rv R R v 2O 231O 13O '-=---=--=当v O1＝0，v O2＝0，V 3＝+3V 时，A 3的输出电压为P O v RR R v ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=213''||1V V V R R R v P 2)3(301530)(3545=+=+=V V v O 6215301''=⨯⎪⎭⎫⎝⎛+=o ov v '''与叠加得输出电压为V V V v v v O O O 561'''=+-=+=16-305 图题8.1.7为一增益线性调节运放电路，试推导该电路的电压增益)(A 21I I oV v v v -=的表达式。

解 A 1、A 2是电压跟随器，有2211,I O I O v v v v ==利用虚短和虚断概念，有1331223341234433O N N O P P O O ON P v v v R R v v v v R R R v v R v v-⎧=⎪⎪--⎪=⎪⎨⎪⎪=-⎪⎪=⎩ 将上述方程组联立求解，得31422I 1I O V R R RR v v v A -=-=16-308、电路如图所示，要求：(1)写出输出电压u O 与输入电压 u I1，u I2 之间运算关系的表达式。

(2)若R R F 1=1，R R F2=2，R R 3=4，写出此时u O 与u I1，u I2的关系式。

u I1u I2u ORR 4R 2R 3-∞＋＋-∞＋＋u O1R 1R F1R F2A 1v o1 v oA 2A 4R 2v o2 v i1 v i2v p3 R 1 R 2R 3R 4+ - R 1A 3 v o4 v N 3答案：（1）u R R R R R u R R R R u O F 3I2F F I1=+++⋅⋅()122442211(2) 若R R F1=1，R R F2=2，R R 3=4 则 u u u O I2I1=+16-309、电 路 如 图 所 示， R =100k Ω， 求 输 出 电 压 u O 与 输 入 电 压u I 之 间 关 系 的 表 达 式。

u O-∞∞u IA 1A 2答案： u u O2O =-， u u I+O =-12O I O I O u u u u u =-+-⋅=--()1222u u O I =- u u O I =-1216-310、电路如图6所示，已知u i1=6V ，u i2=4V ，R 1=R 2=R 3=R F =2Ωk ，求u 0 ?3R FR 1R 2R ω- +++ --Ou 1i u2i u图 6-+1iF i +解：根据理想集成运算放大电路的两个重要分析以具有：3223i R u u R R +==+2V (2分) 2u u V +-==(2分)11i oF u u u u R R ----= (2分) 111(1)F F o i R Ru u u R R -=+-(2分) V u R Ru R R R R R u i F i F 2)1(11232310-=-++=(2分)16-311、理想运放电路如图5-4所示，求(1)求电路中输出电压o u 表达式；(2)指出各级电路的反馈类型。

(1)；i u R R u 23O -= （4分）(2)第一级：串联电压负反馈；（3分）第二级：并联电压负反馈。

（3分）16-312、如图7，已知：R F = 100 k Ω，当输出u 0 =－(4u i1＋2u i2 +0.5u i3)时，计算R 11、R 12、R 13的值？解：该电路为反相加法运算电路。

)5.024()(321313212111o i i i i F i F i F u u u u R Ru R R u R R u ++-=++-=（2分） R 11 = 25k Ω，R 12 = 50 k Ω R 13 = 200 k Ω； （6分）16-3116-314、运算放大器均工作在线性状态。

请分别写出u o 和u o1与u i 的关系式，并指出运放的反馈类型。

（本小题8分）解：u01=(R F1/R1)u i，（3分）u0=(1+R F2/R3)(1/2)u01＝1/2(1+R F2/R3)(R F1/R1)u i（3分）运算第一级是电压并联负反馈，第二级是电压串联负反馈。

（2分）16-315、如图所示电路，已知u i =0.5V，计算u o的值。

解：前一级运算放大器为反相比例运算所以其输出为u01=-(2R1/R1)u i =-2u i（5分）后一级运算放大器为同相比例运算故其输出为u0(1+2R2/R2)u 01=-6u I =-3V （5分）16-316、电路如图所示，假设运放是理想的，写出电路输出电压的表达式。

u u21n iifiiiiii+⋅⋅⋅++==3.4 在图题3.4所示电路中，已知1i u =0.6V ，2i u =0.3V ，试计算输出电压o u 和平衡电阻4R 。

3.5 图题3.5所示电路是一增益可调的反相比例运算电路，设4R R f >>，试证明：i f o u R R R R u ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=4311图题 3.4 图题3.53.6电路如图题3.6所示。

试问当i u ＝50mV 时，o u 为多少？图题 3.63.8 图题3.8所示电路为增益可调的运放电路，试求电压增益u A 的调节范围。

3.9 电路如图题3.9所示，求o u 的表达式。

若fR R R R ===321，该电路完成什么功能？图题 3.8 图题 3.93.10 电路如图题3.10所示，当开关S 1、S 2、S 3、S 4分别接通时，相应的放大器的电压增益1S A 、2S A 、3S A 、4S A 分别为多少？图题 3.113.12 电路如图题3.12所示，试求开关S 在闭合与断开两种情况下，o u 与i u 的关系式。

3.13 简单积分电路如图题3.13所示。

已知Ω=K R 101，F C μ10=，V u i 1=，试求：o u 从0V 变化到-10V 时所需要的时间？图题 3.12 图题 3.133.15电路如图3.15所示，试求出输出电压u o与输入电压u i的关系。

图题 3.153.16反相输入加法电路如图3.16(a)所示，输入电压的波形如图3.16（b）,试画出输出电压u o的波形。

图题 3.16第16章习题1 理想集成运放的技术指标有哪些？ 答案（1） A udo =∞，（2） r id =∞， （3）r o =0，（4）K CMR =∞。

2 什么是“虚短”? 什么是“虚断”？ 答案：u += u − ，两个输入端是等电位的，好像短接一样，但由于不是真正的短接，故称“虚短”。

i += i −=0，这样从这两个输入端往放大器里边看进去，好像断开一样，但又不是真正的断开，故称“虚断”。

3 集成运放工作在线性区和非线性区时各有什么特点？4 根据题图，求出每个电路的输出电压表达式。

u i1u i22R6R（a ）R 3（b ）o（c ）题 7.6 图答案（a ）o i1i2(32)u u u =-+。

（b ）34o 34i 511R R u R R u R R =-⋅（＋＋）。

（c）Fo o2o1o1o1o1i122Ru u u u u u uR =-=--=-=。

5 图中，运放的最大输出电压是U om= ±15V，试求：(1) u o与u i的关系。

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集成运放电路习题答案

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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K CMR 差模输入电阻r id ,输入失调电压U 0,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 A do (2) 差模输入电阻r id (3) 输出电阻r o 0 (4) 共模抑制比K CM R理想运放的符号以及运放的电压传输特性u o A do u i A do (u u )如图所示。

U o—U OM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。

(完整版)集成运算放大器练习题

(完整版)集成运算放大器练习题

（ ）
A -100 mvB100mvC 10 mvD -10 mv
5、 加法器，R1= Rf=R2=R3=10K,输入电压W=10 mv，V2=20 mv，
三、画图题（每题10分，共20分）
1、画出一个电压放大倍数为-10，反馈电阻为100K的运算放大电路
2、集成运放组成如图所示电路，已知Ri=10KQ,Rf=100KQ,vi=0.6V，求输出电
5、 负反馈放大电路由和两部分组成。
6、 电压并联负反馈使输入电阻，输出电阻。
7、 理想运放的两个重要的结论是和。
&负反馈能使放大电路的放大倍数，使放大电路的通频带展宽，使输出信号波形的非线性失减小，放大电路的输入、输出电阻。
二、选择题（每题3分，共30分）
1、理想运放的两个重要结论是（）
A虚断VI+=VI-，虚短i l+=il- B虚断VI+=VI-=O，虚短i l+=il-=O
4、图中：Ai、A、A均为理想运效，Ui,U2,U3为已知电压，试求
(1)Uo1
(2)Uo2
(3)Uo
5R
o
6.求图8中运放电路的输出电压Vo?
7.求图9中运放电路的输出电压Voi、V02和Vo?
图9
压VO和平衡电阻R2的大小及电压放大倍数Avf
(1)已知某减法电路如图所示，Ri= R2= R3= Rf=5KQ，Vii=10mV，Vi2=30mV，求
输出电压vo和电压放大倍数Avf
(2)已知某加法电路如图所示，R1= R2= R3= 10KQ,Rf=20KQ,Vi1=0.6V,Vi2=—
0.8V,Vi3=1.2V,求输出电压vo和电压放大倍数Avf
C虚断VI+=VI-=O，虚短i I+=iI- D虚断i I+=iI-=0，虚断VI+=VI-
电气工程学概论 第16章 习题答案

电气工程学概论 第16章 习题答案

第十六章习题解答16.1 用一理想运算放大器组成一个增益为-10，输入电阻为10k Ω的放大电路。

解：∵增益为-10，∴该放大电路为反相比例放大电路，如图所示。

∵ 放大电路的输入电阻为10k Ω ∴ Ω=k 101R ∵ 2o i i 110R u u u R =-=- ∴ Ω=k 1002R 。

16.2 用一理想运算放大器组成一个增益为10的放大电路，并分析该电路的输入电阻。

解：∵增益为10∴该放大电路应为同相比例放大电路，如图所示。

∵ 2o i i 1110Ru u u R =+=（），∴ 若取Ω=k 101R ，则Ω=k 902R 。

分析该电路的输入电阻：(1) 方法1，将运算放大器视为理想器件：ii +i i +,0,u r i u r i =→⇒→∞为有限值。

(2) 方法2，运算放大器的净输入电流+i 很小，但不等于0，此时1+i +++i i ++++()()()()=(1)R F u u u u u u u u u A u u F r AF r i i i i -----+-+-+-'====+ 其中，F 为反馈系数、A 为运算放大器实际放大倍数、i r '为运算放大器的输入电阻。

可以看出，该电路的输入电阻比原本就很大的运算放大器的输入电阻高出(1)AF -倍。

16.3图示电路可以实现如下运算关系：()012100u u u =-(1)确定R 2、R 3、R 4的取值；(2)设U oM =10.5V ，求u 1、u 2的最大差值。

解：(1) 图示电路为差动放大电路，该电路可实现如下关系：422o 1243111R R R u u u R R R R ⎛⎫=+- ⎪+⎝⎭ 因为要求：()o 12100u u u =- 因此令：4223411(1)100R R RR R R R +==+解得：4231100R R R R ==oRo因此：2110010010k Ω=1M ΩR R ==⨯，令310k R =Ω，得41M R =Ω。

(完整版)集成运算放大器习题参考答案

(完整版)集成运算放大器习题参考答案

（对）7．“虚地”是指该点与“地”点相接后，具有“地”点的电位。

（错）8、集成运放不但能处理交流信号，也能处理直流信号。

（对）9、集成运放在开环状态下，输入与输出之间存在线性关系。

（错）10、各种比较器的输出只有两种状态。

（对）11、微分运算电路中的电容器接在电路的反相输入端。

（对）三、选择题：（每小题2分，共16分）1.集成运算放大器能处理（C）。

A、直流信号；B、交流信号；C、交流信号和直流信号。

2. 为使电路输入电阻高、输出电阻低，应引入（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. 在由运放组成的电路中，运放工作在非线性状态的电路是（D）。

A、反相放大器；B、差值放大器；C、有源滤波器；D、电压比较器。

4. 集成运放工作在线性放大区，由理想工作条件得出两个重要规律是（C ）。

A、U＋＝U－＝0，i＋＝i－；B、U＋＝U－＝0，i＋＝i－＝0；C、U＋＝U－，i＋＝i－＝0；D、U＋＝U－＝0，i＋≠i－。

5．分析集成运放的非线性应用电路时，不能使用的概念是（B）。

A、虚地；B、虚短；C、虚断。

6. 集成运放的线性应用存在（C）现象，非线性应用存在（B）现象。

A、虚地；B、虚断；C、虚断和虚短。

7. 理想运放的两个重要结论是（B）。

A、虚短与虚地；B、虚断与虚短；C、断路与短路。

8. 集成运放一般分为两个工作区，它们分别是（B）。

A、正反馈与负反馈；B、线性与非线性；C、虚断和虚短。

四、问答题：1. 集成运放一般由哪几部分组成？各部分的作用如何？答：集成运放一般输入级、输出级和中间级及偏置电路组成。

输入级一般采用差动放大电路，以使运放具有较高的输入电阻及很强的抑制零漂的能力，输入级也是决定运放性能好坏的关键环节；中间级为获得运放的高开环电压放大位数（103～107），一般采用多级共发射极直接耦合放大电路；输出级为了具有较低的输出电阻和较强的带负载能力，并能提供足够大的输出电压和输出电流，常采用互补对称的射极输出器组成；为了向上述三个环节提供合适而又稳定的偏置电流，一般由各种晶体管恒流源电路构成偏置电路满足此要求。