模电 集成运放

第4章 集成运算放大电路自测题一、选择合适答案填入空内。

(1)集成运放电路采用直接耦合方式是因为( C )。

A.可获得很大的放大倍数B.可使温漂小C.集成工艺难于制造大容量电容 (2)通用型集成运放适用于放大( B )。

A.高频信号B.低频信号C.任何频率信号 (3)集成运放制造工艺使得同类半导体管的( C )。

A.指标参数准确B.参数不受温度影响C.参数一直性好 (4)集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以( A )。

A.减小温漂 B.增大放大倍数 C.提高输入电阻(5)为增大电压放大倍数,集成运放的中间级多采用( A )。

A.共射放大电路 B.共集放大电路 C.共基放大电路二、判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果。

(1)运放的输入失调电压U IO 是两输入端电位之差。

( × ) (2)运放的输入失调电流I IO 是两输入端电流之差。

( √ )(3)运放的共模抑制比cdCMR A A K =。

( √ ) (4)有源负载可以增大放大电路的输出电流。

( √ )(5)在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。

( × ) 三、电路如图T4.3 所示，已知β1＝β2＝β3= 100 。

各管的U BE 均为0.7V , 试求I C 2的值。

解：分析估算如下：21100CC BE BE R V U U I A Rμ--==00202211B B B B I I I I ββββ++==++；0202()1R B B B I I I I ββββ+=+=++图T4.322021C B B I I I ββββ+==⋅+。

比较上两式，得 2(2)1002(1)C R R I I I A ββμβββ+=⋅≈=+++四、电路如图T4.4所示。

图T4.4(1)说明电路是几级放大电路，各级分别是哪种形式的放大电路（共射、共集、差放… … ）;(2)分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标（如增大放大倍数、输入电阻… … ）。

绪论一.符号约定•大写字母、大写下标表示直流量。

如：V CE、I C等。

•小写字母、大写下标表示总量〔含交、直流〕。

如：v CE、i B等。

•小写字母、小写下标表示纯交流量。

如：v ce、i b等。

•上方有圆点的大写字母、小写下标表示相量。

如：等。

二．信号〔1〕模型的转换〔2〕分类〔3〕频谱二.放大电路〔1〕模型〔2〕增益如何确定电路的输出电阻r o？三．频率响应以及带宽第一章半导体二极管一.半导体的根底知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。

2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。

3.本征半导体----纯洁的具有单晶体结构的半导体。

4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。

5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。

表达的是半导体的掺杂特性。

*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素〔多子是空穴，少子是电子〕。

*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素〔多子是电子，少子是空穴〕。

6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。

*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。

*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。

7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。

* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。

8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。

*二极管伏安特性----同ＰＮ结。

*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。

*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。

3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。

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。

模拟电路中运放的应用
运算放大器（Operational Amplifier，简称运放）是模拟电路中常见的一种器件，它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，被广泛应用于信号放大、滤波、信号调理等模拟电路中。

在信号放大方面，运放可以将输入信号放大到所需的幅度。

例如，在音频放大器中，运放可以将微弱的音频信号放大到足以驱动扬声器的幅度。

在滤波方面，运放可以构成各种滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。

这些滤波器可以用于去除信号中的噪声或提取特定频率分量。

在信号调理方面，运放可以对输入信号进行加减、比例缩放、积分、微分等运算。

例如，在模数转换器（ADC）前级，运放可以对输入信号进行调理，使其满足 ADC 的输入范围。

除了以上应用，运放还可以用于比较器、振荡器、稳压器等模拟电路中。

在实际应用中，运放的性能参数如增益带宽积、输入失调电压、输入阻抗等对电路的性能有着重要影响，因此需要根据具体应用需求选择合适的运放型号。

总的来说，运放在模拟电路中具有广泛的应用，它是模拟电路设计中不可或缺的一种器件。

实验四 运算放大器应用综合实验一、实验目的1、 了解运算放大器的基本使用方法，学会使用通用型线性运放μA741。

2、 应用集成运放构成基本运算电路——比例运算电路，测定它们的运算关系。

3、 掌握加法、减法运算电路的构成、基本工作原理和测试方法。

二、预习要求1、 集成电路运算放大器的主要参数。

2、 同相比例、反相比例电路的构成以及输出、输入之间的运算关系。

3、 加法、减法电路的构成及运算关系。

三、实验设备及仪器模拟电子技术实验台、数字存储示波器、数字万用表、函数信号发生器、数字交流毫伏表。

四、实验内容及步骤运放的线性应用——比例及加减法电路实验 1、反相比例运算反相比例运算电路如图3.1所示，按图接线。

根据表3.1给定的u i 值，测量对应的u o 值并记入表3.1中。

并用示波器观察输入V i 和输出V o 波形及相位。

理论值： i ii f o u V u R R u 10101003-=-=-=注意：①当V i 为直流信号时，u i 直接从实验台上的-5～+5V 直流电源上获取，用数字直流电压表分别测量u i 、u o 。

②当u i 为交流信号时，u i 由函数信号发生器提供频率为1kHz 正弦波信号，用交流毫伏表分别测量u i 、u o 。

（下同）图3.1 反相比例运算电路表3.1测量结束后，将Rf改为电位器Rp，观察输入ui一定，调节Rp，输出的变化规律。

2、同相比例运算同相比例运算电路如图3.2所示，根据表3.2给定的u i值，测量对应的u o值并记入表3.2中。

并用示波器观察输入u i和输出u o波形及相位。

理论值： u O＝（1＋R f／R3）u i=11u i。

图3.2 同相比例运算电路表3.2测量结束后，将Rf改为电位器Rp，观察输入ui一定，调节Rp，输出的变化规律。

表3.2 同相比例参数测量3、加法运算加法运算原理电路如图3.3。

根据表3.3给定的u i1、u i2值，测量对应的u o值，并记入表3.3中。

目录1实验目的2 2实验原理23实验设计33.1实验I基础型实验 (3)3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常 (3)3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性 (3)3.2实验II设计型实验 (4)3.2.1减法器的设计 (4)4实验预习仿真44.1电压跟随器——检测运放是否正常 (4)4.2反相比例运算放大器电压放大特性 (5)4.3减法器设计 (6)5数据处理7 6实验总结9 7思考题9 8实验讨论91实验目的•深刻理解集成放大器工作在线性工作区时,遵循的两条基本原则——虚短、虚断•熟悉集成运算放大器的线性应用。

•掌握比例运算等电路、训练设计运放电路的能力。

2实验原理集成运算放大器是一种高电压放大倍数的多级直耦放大电路,在深度负反馈条件下,集成运放工作在线性工作区,它遵循两条基本原则：1.虚短：U i=U−−U+≈02.虚断：I N≈I p≈0（非线性区也成立）用途:广泛应用于各种信号的运算处理、测量以及信号的产生、变换等电路中。

图1：运算放大器符号3实验设计3.1实验I基础型实验3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性3.2实验II设计型实验3.2.1减法器的设计1.自行设计运放电路，要求实现u0=2u i2−u i12.将u i分别设置为以下两组信号，验证电路是否满足要求4实验预习仿真4.1电压跟随器——检测运放是否正常图2：Multisim接线图3：Multisim结果4.2反相比例运算放大器电压放大特性图4：Multisim 接线图5：Multisim 结果U i (V )理论值(V )实测值(V )U N U P U O U O U iU N U P U O U O U i-0.300310455.314µV 564.134µV 3.012V 10.040.3-310563.904µV489.999µV-2.987V9.964.3减法器设计设计如图所示：表3：验证结果波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V3.04V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V2.98V5数据处理表1U i(V)理论值(V)实测值(V)U N U P U O U OU iU N U P U O U OU i-0.3003100.1mV0.2mV 3.66V12.20.300-310-0.1mV0-3.65V12.16表2波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V 3.00V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V 3.24V1.完成表1，并绘制基础型实验的运放的电压传输特性;2.列出基础型实验中U i和U o理论关系式，并和仿真数据、实际数据比较;•电压跟随器u i=u o仿真数据中u i=u o,实验数据u i=1.00V,u o=1.04V,在误差允许范围内，所以等式也成立。