第3章.集成运算放大器及其应用习题解答
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 。
(f)电压串联负反馈，稳定υo 。
集成运放的线性应用-答案
集成运放的线性应用（信号运算、有源滤波）1. 解:（1）Aud=100dB, 即Aud=100000若运放线性应用, 则有│uo │=│A ud (u P -u N )│=20V ＞15V高于电源电压值, 故应工作于非线性区域。
（2）│u P -u N │≤VCC/ A ud =15/100000=0.15mV（3）由A UF 为40dB 得A UF =100A UF =100= A ud /1+A ud *F =100000/1+A ud *F1+A ud *F=1000f Hf =（1+A ud *F ）f H =1000*100=100000 H Z =100k H Z4、解：（1）（a ）图中接入了电压并联负反馈, 实现电流－电压转换电路；（2）（b ）图中接入了电流串联负反馈,实现电压－电流转换电路 ；（3）（c ）图中接入了电压串联负反馈, 实现输入电阻高、输出电压稳定的电压放大电路；（4）（d ）图中接入了电流并联负反馈, 实现输入电阻低、输出电流稳定的电流放大电路。
5、解：ui ＝4sin314t(V) ,VZ ＝6V, T=20mS如图画出u o1和u o2的波形A1构成电压比较器,其输出被稳压管限制在正负6V,A2构成反相积分运算电路。
u o1和u o2的波形如右图。
6、解：⑴ 判断电路中的反馈组态: 电压并联负反馈。
（2）求电压放大倍数 :设“T ”型网络节点为M, 利用 , 则⎪⎩⎪⎨⎧=++-=334221R u R u R u R u R u R u oM M M M i 求出143232R R R R R R ui u A o uf ++-== （3）若T 型反馈网络换成一个反馈电阻 , 并保持同样的 , 则43232R R R R R Rf ++=7、解：输出电压的表达式为 )(d 11O I O 21t u t u RC u t t +-=⎰ 当u I 为常量时)()(100 )()(10101 )()(11O 12I 1O 12I 75112I O t u t t u t u t t u t u t t u RCu O +-=+-⨯-=+--=-－ 若t ＝0时uO ＝0, 则t ＝5ms 时u O ＝－100×5×5×10－3V ＝－2.5V 。
集成运算放大器原理及应用（含习题）
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。
集成运放电路习题答案
3.2.4 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A do ，共模开环电压放大倍数A co ，共模抑制比K CMR ，差模输入电阻r id ，输入失调电压U io ，失调电压温度系数 ΔU io /ΔT ，转换速率S R 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∞=do A （2）差模输入电阻∞=id r （3）输出电阻0o =r （4）共模抑制比∞=CMR K理想运放的符号以及运放的电压传输特性)(do i do o -+-==u u A u A u 如图所示。
u ou －u +（a ）理想运放的符号 （b ）运放的电压传输特性图 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0==-+i i ，称为“虚断”。
（2）两个输入端的电位相等，即-+=u u ，称为“虚短”。
若0=+u ，则0=-u ，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。
电工电子学：集成运算放大器单元测试与答案
一、单选题1、对于理想运算放大器，不管它的工作状态如何，总是（）。
A.同相输入端与反相输入端的电压相等B.开环差模电压放大倍数为无穷大C.输出电阻为无穷大D.两输入端的电流相等，但不为零正确答案：B2、以下对“负反馈对放大电路性能的影响”的描述中错误的是（）。
A.减小非线性失真B.扩展通频带C.提高放大倍数的稳定性D.提高放大倍数值正确答案：D3、一个由理想运算放大器组成的同相输入比例运算电路，其输入输出电阻是（）。
A.输入电阻低，输出电阻高B.输入、输出电阻均很高C.输入电阻高，输出电阻低D.输入、输出电阻均很低正确答案：C4、在由集成运放构成的反相输入比例运算电路中，比例系数为10，集成运放加±15V电源，输入电压为-1.8V，则输出电压最接近于（）。
A.18VB.13.5VC.30VD.10V正确答案：B5、集成运放工作在线性区时，总近似有（）。
A.输入电阻为零B.反相输入端与同相输入端等电位C.输出电压接近与电源电压D.输出电阻为无穷大正确答案：B6、下图电路中，R1＝R2=100kΩ, C=0.01μF，集成运算放大器加±15V电源。
输入为正负对称、峰－峰值6V、频率200Hz的方波电压，则输出波形是（）。
A.方波B.三角波C.正负尖脉冲D.梯形波正确答案：B7、如图中电路，R＝Rb=10kΩ，C=0.1μF，ui=3sin1000t V，则uo=( )。
A.3sin(1000t+90°) VB. 3sin1000t VC.3sin(1000t-90°) VD.-3sin1000t V正确答案：C8、差分放大电路中所谓共模信号是指两个输入信号电压( )A.大小不等、极性相反B.大小不等、极性相同C.大小相等、极性相同D.大小相等、极性相反正确答案：C9、如图所示运放电路中，Uo与Ui的关系是( ) 。
A. Uo=-αUi/2B.Uo=UiC.Uo=-(1+α)UiD.Uo=(2+α)Ui正确答案：A10、如图所示的滞回比较器，UOm=±15V，R1=10kΩ，Rf=20kΩ，则其正向阈值URH=( )。
(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。
电工与电子技术第三章 集成运算放大器及其应用
各级工作点相互影响 适于放大直流或变化缓慢的信号 电压放大倍数为各级放大倍数之积 零点漂移
零点漂移---当输入信号为零时，输出端电压 偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂动， 这种现象叫零点漂移。
产生原因---温度变化、电源电压的波动、电 路元件参数的变化等等。
第一级产生的零漂对放大电路影响最大。
∴ i 1＝ i f
即 ui/R1=－uo/ Rf
uo、ui 符合比例关系，负号表示输出输入电 压变化方向相反。
电路中引入深度负反馈， 闭环放大倍数Auf 与运放的Au无关，仅与R1、Rf 有关。
当R1＝Rf 时， uo＝－ui ，该电路称为反相器。 R2－－平衡电阻 同相端与地的等效电阻 。其作用是保持输入 级电路的对称性，以保持电路的静态平衡。
共模信号－－极性相同，幅值相同的信号。
u i1= u i2
差模输入（信号）
ui1 ui2 ui 2
IC1 IC2
UCE1 UCE2 u0 UCE1 Δ UCE2 2 UCE1
Ad 2 UCE1 / ui 2 UCE1 / 2ui1 UCE1 / ui1
i3 ui3 R3
i f u0 Rf
ui1 R1 i1
Rf if
ui2 R2 i2 ui3 R3 i3
－ ＋ ＋∞
uo
RP
u0 ui1 ui 2 ui 3 R f R1 R2 R3
uo R f ( ui1 ui2 ui3 ) R1 R2 R3
若 R1 R2 R3 R f
AOUi
uo
I－≈I+ ≈0
二、Rf if
ui R1 i1 R2
江苏大学电子电工习题册第三章运算放大器参考答案
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第3章集成运算放大器及其应用习题解答
3.1 差动放大电路的工作原理是什么？
解：最简单的差动放大电路由两个完全对称的单管放大电路拼接而成。
由于电路的对称性，输出信号电压采用从两管集电极间提取的双端输出方式，对于无论什么原因引起的零点漂移，均能有效地抑制。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压，由于电路的对称性，两管集电极电位的大小、方向变化相同，输出电压为零(双端输出)。
说明差动放大电路对共模信号无放大作用。
共模信号的电压放大倍数为零。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相反的信号电压，由于电路的对称性，差动放大电路的输出电压为两管各自输出电压变化量的两倍。
3.2 集成运算放大器的基本组成有哪些？
解：从电路的总体结构上看，集成运算放大器基本上都由输入级、中间放大级、输出级和偏置电路四个部分组成。
3.3 集成运算放大器的主要参数有哪些？
解：1.开环差摸电压增益：
2.输入失调电压U io：
3.输入失调电流I io：
4.差摸输入电阻r id和输出电阻r o：
5.共模抑制比K CMR：
6.最大差模输入电压U idmax：
7.最大共模输入电压U icmax：
8.静态功耗P co：
9.最大输出电压U opp：
3.4 理想集成运算放大器的主要条件是什么？
解：（1）开环差模电压增益A ud=∞；
（2）共模抑制比K CMR=∞；
（3）开环差模输入电阻r id=∞；
（4）开环共模输入电阻r ic=∞；
（5）开环输出电阻r o=0。
3.5 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：(1)输入级：一般采用具有恒流源的双输入端的差分放大电路，主要作用是减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗。
(2)中间放大级：一般采用多级放大电路，主要作用是放大电压，使整个集成运算放大器有足够高的电压放大倍数。
(3)输出级：一般采用射级输出器或互补对称电路，其目的是实现与负载的匹配，使电路有较大的输出功率和较强的带负载能力。
(4)偏置电路：是为上述各级电路提供稳定合适的偏置电流，稳定各级的静态工作点，一般由各种恒流源电路构成。
3.6 已知一个集成运放的开环差模增益A od为100dB，最大输出电压峰-峰值U opp＝±14V，分别计算差模输入电压u I（即u+－u－）为10μV、100μV、1mV、1V和－10μV、－100μV、－1mV、－1V时的输出电压u o。
解：因为U＝A od u I，A od＝100dB即A od＝105，所以，
当u I（即u+－u－）为10μV、100μV、－10μV、－100μV时
U＝A od u I分别为1V、10V、－1V、－10V。
当u I（即u+－u－）为1mV、1V时，U＝A od u I为最大值14V。
当u I（即u+－u－）为－1mV、－1V时，U＝A od u I为负最大值－14V。
3.7 电路如图3-32所示，具有理想的对称性。
设各管β均相同。
（1）说明电路中各晶体管的作用；
（2）若输入差模电压为（u i1－u i2），则由此产生的差模电流为△i o，求解电路电流放大倍数A i的近似表达式。
图3-32 习题3.7的图
解：（1）T1和T2组成复合放大管，T3和T4也是组成复合放大管，具有放大差模信号和抑制共模信号的作用。
T5和T6组成恒流源电路，具有恒流作用。
（2）'o i i
2i A i β∆==∆≈2(β+β+β2)= 2(2+β)β 3.8 电路如图3-33所示，T 1与T 2管的特性相同，所有晶体管的β均相同，R c1远大于二极管的正向电阻。
当u i1＝u i2＝0V 时，u o ＝0V 。
（1）求解电压放大倍数的表达式；
（2）当有共模输入电压时，u o =？简述理由。
图3-33 习题3.8的图
解：（1）因为，be3L c1
c1u1be1be1
22r R R R A r r ββ=-≈-，c2u2be3R A r β=-⋅，u u1u2A A A =。
（2）当有共模输入电压时，u o ≈0。
因为共模电压经T 1和T 2放大后，其共模输出电压为零，再经T 3放大后u o ≈0。
3.9 图3-34所示电路是某集成运放电路的一部分，单电源供电，T 1、T 2、T 3为放大管。
试分析：
（1）100μA 电流源的作用；
（2）T 4的工作区域；
（3）50μA 电流源的作用；
（4）T 5与R 的作用。
图3-34 习题3.9的图 解：（1）100μA 电流源的作用是给整个电路提供合适的偏置电流。
（2）T 4的工作区域是截止、放大和饱和。
（3）50μA 电流源的作用是给中间放大级提供合适的偏置电流。
（4）T 5与R 的作用是作为中间放大级。
3.10 试按照下列运算关系设计由集成运放构成的运算放大电路。
（1）u o =－5u i1
（2）u o =7u i1
（3）u o =5u i1+2u i2－3u i3
解：（1）为反相比例运算，运算电路如图（a ）所示， 因为，i o u u ＝－1F R R ＝－5，所以，R F =5R 1。
（2）为同相比例运算，运算电路如图（b ）所示，
因为，u o ＝（1＋1F R R ）u i ，所以，（1＋1
F R R ）＝7，R F =6R 1。
（3）因为，u o1＝－（
F111R R u i1＋F112R R u i2）＝－（5u i1＋2u i2），所以，R F1＝5R 11＝2R 12。
因为，u o2＝－F221
R R u i3＝－3 u i3，所以，R F2=3R 21。
所以，u o ＝u o2－u o1＝－3 u i3－[－（5u i1＋2u i2）]= 5u i1＋2u i2－3 u i3
（a ） （b ）
（c ）
3.11 试求图3-35所示各电路输出电压与输入之间的关系式。
(a) (b)
(c)
图3-35 习题3.11的图
解：（a ）u o1＝－
5010u i1＝5 u i1，u o ＝u o1＝5 u i1。
（b ）u ＋＝15i3i2+-u u ×5＋u i3＝6
5i3i2u u +， u o ＝（1＋15）65i3i2u u +－1
5u i1＝5（u i2－u i1）＋u i3。
（c ）u o1＝（1＋1030）u i1＝4 u i1，u o ＝（1＋4040）u i2－40
40 u o1＝2 u i2－4 u i1。