第3章集成运放例题

3篇3章习题解答浙大版集成电路课后答案第三章 反馈放大电路及应用题3.3.1 怎样分析电路中是否存在反馈?如何判断正、负反馈；动态、 静态反馈(交、直流反馈)；电压、电流反馈；串、并联反馈?解：根据电路中输出回路和输入回路之间是否存在信号通路，可判断是否存在反馈。

利用瞬时极性法，可以判断正、负反馈：若反馈信号的引入使放大器的净输入量增大， 则为正反馈；反之为负反馈。

在静态条件下(v i =0)将电路画成直流通路，假设因外界条件(如环境温度)变化引起静态输出量变化，若净输入量也随之而变化，则表示放大器中存在静态反馈。

当v i 加入后，将电路画成交流通路，假定因电路参数等因素的变化而引起输出量变化，若净输入也随之而变化，则表示放大器中存在动态反馈。

利用反证法可判断电压、电流反馈。

假设负载短路后，使输出电压为零，若反馈量也随之为零，则是电压反馈；若反馈量依然存在(不为零)，则是电流反馈。

在大多数电路中(不讨论个别例外)，若输入信号和反馈信号分别加到放大电路的二个输入端上，则为串联反馈；若加到同一输入端上，则为并联反馈。

题3.3.2 电压反馈与电流反馈在什么条件下其效果相同，什么条件下效果不同?解：在负载不变的条件下，电压反馈与电流反馈效果相同；当负载发生变化时，则二者效果不同，如电压负反馈将使输出电压恒定，但此时电流将发生更大的变化。

题3.3.3 在图题3.3.3所示的各种放大电路中，试按动态反馈分析：(1)各电路分别属于哪种反馈类型?(正/负反馈；电压/电流反馈；串联/并联反馈)。

(2)各个反馈电路的效果是稳定电路中的哪个输出量?(说明是电流，还是电压) (4)若要求将图(f)改接为电压并联负反馈，试画出电路图(不增减元件)。

解：(1)，(2) : (a)电压并联负反馈，稳定υo 。

(b)电流串联负反馈，稳定i o 。

(c)电流并联负反馈，稳定i o 。

(d)电压串联负反馈，稳定υo 。

(e)电压并联负反馈，稳定υo 。

第三章 反馈放大电路及应用题3.3.1 怎样分析电路中是否存在反馈?如何判断正、负反馈；动态、 静态反馈(交、直流反馈)；电压、电流反馈；串、并联反馈?解：根据电路中输出回路和输入回路之间是否存在信号通路，可判断是否存在反馈。

利用瞬时极性法，可以判断正、负反馈：若反馈信号的引入使放大器的净输入量增大， 则为正反馈；反之为负反馈。

在静态条件下(v i =0)将电路画成直流通路，假设因外界条件(如环境温度)变化引起静态输出量变化，若净输入量也随之而变化，则表示放大器中存在静态反馈。

当v i 加入后，将电路画成交流通路，假定因电路参数等因素的变化而引起输出量变化，若净输入也随之而变化，则表示放大器中存在动态反馈。

利用反证法可判断电压、电流反馈。

假设负载短路后，使输出电压为零，若反馈量也随之为零，则是电压反馈；若反馈量依然存在(不为零)，则是电流反馈。

在大多数电路中(不讨论个别例外)，若输入信号和反馈信号分别加到放大电路的二个输入端上，则为串联反馈；若加到同一输入端上，则为并联反馈。

题3.3.2 电压反馈与电流反馈在什么条件下其效果相同，什么条件下效果不同?解：在负载不变的条件下，电压反馈与电流反馈效果相同；当负载发生变化时，则二者效果不同，如电压负反馈将使输出电压恒定，但此时电流将发生更大的变化。

题3.3.3 在图题3.3.3所示的各种放大电路中，试按动态反馈分析：(1)各电路分别属于哪种反馈类型?(正/负反馈；电压/电流反馈；串联/并联反馈)。

(2)各个反馈电路的效果是稳定电路中的哪个输出量?(说明是电流，还是电压) (4)若要求将图(f)改接为电压并联负反馈，试画出电路图(不增减元件)。

解：(1)，(2) : (a)电压并联负反馈，稳定υo 。

(b)电流串联负反馈，稳定i o 。

(c)电流并联负反馈，稳定i o 。

(d)电压串联负反馈，稳定υo 。

(e)电压并联负反馈，稳定υo 。

(f)电压串联负反馈，稳定υo 。

集成运算放大器原理及应用将电路的元器件和连线制作在同一硅片上，制成了集成电路。

随着集成电路制造工艺的日益完善，目前已能将数以千万计的元器件集成在一片面积只有几十平方毫米的硅片上。

按照集成度（每一片硅片中所含元器件数）的高低，将集成电路分为小规模集成电路(简称SSI) ，中规模集成电路(简称MSI), 大规模集成电路(简称LSI)和超大规模集成电路(VLSI)。

运算放大器实质上是高增益的直接耦合放大电路，集成运算放大器是集成电路的一种，简称集成运放，它常用于各种模拟信号的运算，例如比例运算、微分运算、积分运算等，由于它的高性能、低价位，在模拟信号处理和发生电路中几乎完全取代了分立元件放大电路。

集成运放的应用是重点要掌握的内容，此外，本章也介绍集成运放的主要技术指标，性能特点与选择方法。

一、集成运算放大器简介1. 集成运放的结构与符号1. 结构集成运放一般由4部分组成，结构如图1所示。

142图1 集成运放结构方框图其中：输入级常用双端输入的差动放大电路组成，一般要求输入电阻高，差摸放大倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小，输入级的好坏直接影响运放的输入电阻、共模抑制比等参数。

中间级是一个高放大倍数的放大器，常用多级共发射极放大电路组成，该级的放大倍数可达数千乃数万倍。

输出级具有输出电压线性范围宽、输出电阻小的特点，常用互补对称输出电路。

偏置电路向各级提供静态工作点，一般采用电流源电路组成。

2. 特点：○1硅片上不能制作大容量电容，所以集成运放均采用直接耦合方式。

○2运放中大量采用差动放大电路和恒流源电路，这些电路可以抑制漂移和稳定工作点。

○3电路设计过程中注重电路的性能，而不在乎元件的多一个和少一个○4用有源元件代替大阻值的电阻○5常用符合复合晶体管代替单个晶体管，以使运放性能最好3. 集成运放的符号从运放的结构可知，运放具有两个输入端v P和v N和一个输出端v O，这两个输入端一个称为同相端，另一个称为反相端，这里同相和反相只是输入电压和输出电压之间的关系，若输入正电压从同相端输入，则输出端输出正的输出电压，若输入正电压从反相端输入，则输出端输出负的输出电压。

第三章集成运放电路试题及答案第三章集成运放电路试题及答案第三章集成运放电路一、填空题1、（3-1，低）理想集成运放的aud=，kcmr=。

2、（3-1，高）理想内置图夫尔的开环差模输入电阻ri=，开环差模电阻值ro=。

3、（3-1，中）电压比较器中内置图夫尔工作在非线性区，输入电压uo只有或两种的状态。

4、（3-1，低）集成运放工作在线形区的必要条件是___________。

5、（3-1，容易）内置图夫尔工作在非线形区的必要条件就是__________，特点就是___________，___________。

6、（3-1，中）集成运放在输入电压为零的情况下，存在一定的输出电压，这种现象称为__________。

7、（3-2，高）反二者输出式的线性内置图夫尔适宜压缩(a.电流、b.电压)信号，同二者输出式的线性内置图夫尔适宜压缩(a.电流、b.电压)信号。

8、（3-2，中）反相比例运算电路组成电压（a.并联、b.串联）负反馈电路，而同相比例运算电路组成电压（a.并联、b.串联）负反馈电路。

9、（3-2，中）分别挑选“反二者”或“同二者”插入以下各空内。

（1）比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地，而比例运算电路中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。

（2）比例运算电路的输入电阻小，而比例运算电路的输入电阻大。

（3）比例运算电路的输出电流等于零，而比例运算电路的输出电流等同于穿过意见反馈电阻中的电流。

（4）比例运算电路的比例系数大于1，而比例运算电路的比例系数小于零。

10、（3-2，容易）分别插入各种放大器名称（1）运算电路可实现au＞1的放大器。

（2）运算电路可实现au＜0的放大器。

（3）运算电路可以将三角波电压转换成方波电压。

（4）运算电路可实现函数y＝ax1＋bx2＋cx3，a、b和c均大于零。

（5）运算电路可实现函数y＝ax1＋bx2＋cx3，a、b和c均小于零。

11、（3-3，中）集成放大器的非线性应用电路有、等。

集成运放电路试题答案一、选择题1. 集成运放的输入阻抗理想情况下应该是（）。

A. 无穷大B. 零C. 有限小D. 负值答案：A2. 在同相放大器电路中，若输入信号同时加至运放的非反向输入端和反向输入端，则输出电压将会（）。

A. 增大B. 减小C. 不变D. 振荡答案：C3. 以下哪种情况不会影响集成运放电路的稳定性？（）。

A. 电源电压波动B. 温度变化C. 电路布局不合理D. 负载电阻改变答案：D4. 在设计有源滤波器时，运放的哪种特性对频率响应影响最大？（）。

A. 输入阻抗B. 输出阻抗C. 增益带宽积D. 偏置电流答案：C5. 为了减少运放电路的噪声，我们应该（）。

A. 增加电源电压B. 增加电路的增益C. 使用双极性电源D. 降低电源电压答案：C二、填空题1. 集成运放的输出阻抗理想情况下应该是__________，这有利于__________。

答案：零；输出电流的最大化2. 在反相放大器电路中，如果输入信号只加至运放的反向输入端，而同相输入端接地，则输出电压将会__________输入电压。

答案：跟随3. 为了提高运放电路的输入阻抗，可以在同相输入端和反向输入端之间加入一个__________。

答案：电阻4. 运放的__________是衡量其对高频信号处理能力的重要指标。

答案：增益带宽积5. 在设计积分电路时，若希望减小电路的时间常数，可以通过__________来实现。

答案：减小电阻值或增大电容值三、简答题1. 请简述集成运放的主要特点及其在模拟电路设计中的应用。

答：集成运放具有高输入阻抗、低输出阻抗、高增益、宽带宽和低失真等特性。

在模拟电路设计中，它们被广泛应用于信号放大、滤波、振荡、模拟计算和数据转换等领域。

2. 什么是负反馈，它在运放电路中的作用是什么？答：负反馈是指将输出信号的一部分以相反相位反馈至输入端的一种技术。

在运放电路中，负反馈用于稳定增益、改善输入输出特性、减少失真、提高电路的线性度和动态范围。

集成运放练习题1 假设图 1 各电路中的集成运放均为理想运放，试判断其中那些电路满足“虚短”条件，那些满足“虚地”条件。

2 运算电路如图P5.2所示，试分别求出各电路输出电压u O。

3 图P5.3所示电路中，当1=iu V时，10-=Ou V，试求电阻R F的值。

.4 集成运放应用电路如图P5.4所示，试分别求出各电路的输出电压u O值。

5 图P5.5是利用集成运放构成的具有高输入电阻的差分放大电路，试求输出电压u O与输图.1入电压u I1、u I2之间的运算关系 。

6 在图P5.6所示电路中，如果（1）说明电路是何种类型的滤波电路，几阶滤波？ （2）设5.2=R k Ω，022.0=C μF ，51=R k Ω，5=F R k Ω，试估算滤波电路中各7 电路如图 （1）说明该电路名称。

（2）已知11=R k Ω， 22=R k Ω，13=R k Ω，集成运放输出电压为±12V ，画出电路的电压传输特性。

（3）求上、下门限电压和门限宽度。

8 图 .8所示电路中，当0=t 时，0=C u ，试写出u O 与u i1、u i2之间的关系。

9 图 9(a)所示电路中，已知输入电压波形如图 9（b ）所示，当0=t 时，0=C u ，集成运放最大输出电压为±15V ，试分析输出电压u O 与输入电压u i 的运算关系，并画出输出电压波形。

10 试画出图 （ a ）所示电路的输出波形，已知V U R 2=，输入电压波形如图P5.11（b ）所示，运放的V U OH 6=，V U OL 3-=。

11试画出图11（ a ）所示电路的输出波形，输入信号为图 11（b ）所示的三角波，已知10±=om U V ， 4=R U V 。

图 .7（a ） 图 10图11。

（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。

6.1由理想运放构成的电路如图所示。

请计算输出电压u o的值。

题6.1图解：图a为反相输入比例运算电路。

所以：图b为同相输入比例运算电路。

所以：图c为减法电路。

所以：6.2电路如图所示，已知R1=2KΩ，R f=10KΩ,R2=2KΩ,R3=18KΩ,u i=1V，求u o的值。

题6.2图解：同相比例运算电路6.3电路如图所示，已知R f=5R1，u i=10mv，求u o的值。

题6.3图解：第一个放大器为电压跟随器，第二个放大器为反向输入比例运算电路，所以6.4电路如图所示，已知u i=10mv，求u o1、u o2、u o的值。

题6.4图解：根据虚短的概念6.5电路如图所示，试分别求出各电路输出电压u o的值。

题6.5图解：该电路为一个反相输入的加法电路6.6积分电路和微分电路如图题6.6（a）（b）所示，已知输入电压如（c）所示，且t=0时，u c=0，试分别画出电路输出电压波形。

题6.6图解：图a图b题6.6解图6.7如果要求运算电路的输出电压u o=－5u i1+2u i2，已知反馈电阻R f=50kΩ，试画出电路图并求出各电阻值。

解：题6.7解图6.8电路如图所示，试写出u o与u i1和u i2的关系，并求出当u i1=＋1.5V，u i2＝－０.５Ｖ时u o的值。

题6.8图解：因为这三个放大器均为电压跟随器所以：当时6.9电路如图所示，双向稳压管的ＵＺ＝±６Ｖ，输入电压为u i=0.5sinωtＶ。

试画出u o1、u o2、u o的波形，并指出集成运放的工作状态。

题6.9图解：A1反相比例运算电路；A2反向过零比较器；A3积分电路。

题6.9解图A1：工作于线性区A2：因为A2开环工作，所以A2工作于非线性区A3：：工作于线性区6.10电路如图所示，Ｒf=R1，试分别画出各比较器的传输特性曲线。

题６.10图解：图a这是一个单门限电压比较器，它工作于非线性区，根据集成运放工作于非线性区的特点可知：当同相端电压大于反向端电压，即u+＞u-时，u o=+U om当同相端电压小于反向端电压，即u+＜u-时，u o=-U om图b这是一个单门限电压比较器，它工作于非线性区图c这是一个滞回电压比较器，它在单门限电压比较器的基础上增加了正反馈元件R f和R1，由于集成运放工作于非线性状态，它的输出只有两种状态：正向饱和电压+U o m和负相饱和电压-U o m。

第三章 运算放大器及其应用学院 班级 姓名 学号1．F007集成运放的使用电源为±15V ，开环放大倍数为2×105，最大输出电压±U oM 为±13V ，现在分别输入下列信号，求输出电压及其极性。

⑴u +=+15μV ，u -=-10μV ； ⑵u +=-5μV ，u -=+10μV ； ⑶u +=0μV ，u -=+5mV ； ⑷u +=+5mV ，u -=0V解：⑴V 5102)1015()(5o =⨯⨯+=-=-+U A u u u ； ⑵V 3102)105()(5o -=⨯⨯--=-=-+U A u u u ；⑶V 1000102)50()(5o -=⨯⨯-=-=-+U A u u u ，因为小于（－13V ），运放进入饱和区，所以：V 13o -=u ； ⑷V 1000102)05()(5o =⨯⨯-=-=-+U A u u u ，因为大于（+13V ），运放进入饱和区，所以；V 13o +=u 。

2．图示电路中，A 为理想运放，求电路的输出电压u o 。

解：按戴维南定理，1k Ω左端的电压为：1)2(222-=-⨯+=i u V ，等效电阻为1k Ω，故运放反相输入端的信号为：u i =－1V ，电阻为2k Ω；这是一个反相比例放大器，所以5.225o =-=i u u V 。

3．理想运算放大器组成的电路中，求u i1、u i2和u o 的函数关系表达式。

解：设A1输出为u o1，这是同相比例放大器，因为1i u u u ==-+， 所以：kR u u R u i o i 11111-= 即 111i o u k k u += A2：这是减法电路。

因为2i u u u ==-+， 所以：22221kR u u R u u o i i o -=- 即：))(1(12i i o u u k u -+=4．三个输入信号u i1、u i2、u i3分别加在集成运放的同相输入端和反相输入端，如图所示，求输出信号u o 和u i1、u i2、u i3的关系表达式。