第9章 集成运算放大器 习题参考答案
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。
邓允主编《电工电子技术及应用(第二版)》第九章习题详解
图题 9-3 (a)
（b）用瞬时极性法判断如图所示，它是负反馈。反馈取样是输出电压，在 输入端以电压的形式进行比较，因而是电压串联负反馈。
图题 9-3(b) 9-4 在图题 9-2（c）所示电路中，设放大器工作在深度负反馈状态，试计算 放大器的放大倍数 AF。
【解】电路如图。此电路为电压并联负反馈。 由于是深度负反馈，所以可以通过求反馈系数的方法求放大倍数。
6 能使放大电路的输出电流稳定、输入电阻减小的负反馈是 ○
A.电压串联负反馈； C.电压并联负反馈；
B.电流串联负反馈； D.电流并联负反馈
7 为了稳定放大电路的静态工作点，应该引入的反馈 ○ A. 是交流负反馈；B. 是直流负反馈；C. 是交直流负反馈；D.不需要 8 ○ 共集电极放大电路（射极输出器）是典型的 B. 电压串联负反馈电路； D. 电流并联负反馈电路
A. 电压并联负反馈电路； B. 电流串联负反馈电路； 【解】○ 1 B；
2 C； ○ 3 C； ○ 4 B； ○ 5 A； ○ 6 D； ○ 7 B； ○ 8 B ○
F
If
Uo Rf
Io
Uo R f // RL
RL R f RL
RL RL R f
AF
1
F
9-5 理想运算放大器的电路如图题 9-5 所示。R1=10KΩ，闭环电压放大倍数 Au= -100，试求 RF 的值。 【解】 ii
ui u if o R1 RF Au uo R F 100 ui R1
由题可知
，
uo (
RF RF )ui R1 R2
R 10 RF 5( K) 2 ， R1 F 2 2 R1 R 10 RF 2( K) 5 ， R2 F 5 5 R2
北京交通大学模拟电子技术习题及解答第九章理想运算放大电路及应用
第九章理想运算放大电路及应用9-1．填空（1）理想集成运放的A od= ，r id= ，r od= ，K CMR= 。
（2）运算放大器组成运算电路必须引入反馈，在电压比较器中则应。
（3）欲实现电压放大倍数Au=-100应该选用电路。
（4）欲实现电压放大倍数Au=+100应该选用电路。
（5）比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地。
答案：（1）∞，∞，0，∞。
（2）负反馈，开环或加入正反馈。
（3）反相比例放大电路。
（4）同相比例放大电路。
（5）反相。
9-2．判断下列说法是否正确。
（1）运算电路中集成运放一般工作在线性区。
（）（2）反相比例运算电路输入电阻很大，输出电阻很小。
（）（3）虚短是指集成运放两个输入端短路。
（）（4）同相比例运算电路中集成运放的共模输入电压为零。
（）（5）单限比较器的抗干扰能力比迟滞比较器强。
（）（6）无源滤波电路带负载后滤波特性将发生变化。
（）（7）因为由集成运放组成的有源滤波电路往往引入深度电压负反馈，所以输出电阻趋于零。
（）(8)由于有源滤波电路带负载后滤波特性基本不变，即带负载能力强，所以可将其用作直流电源的滤波电路。
（）（9）无源滤波器不能用于信号处理。
（）（10）按照将积分运算电路置于集成运放的负反馈通路中就可实现微分运算的思路，将低通滤波电路置于集成运放的负反馈通路中就可实现高通滤波。
（）答案：（1）对；在运算电路中，为使集成运放工作在线性区，一定要引入负反馈，只有在引入深度负反馈的条件下，输出电压与输入电压运算关系才几乎仅仅决定于反馈网络和输入网络。
（2）错；反相运算电路输入电阻与反相输入端所接电阻大小有关。
（3）错；“虚短”的含义不是说两个端短路，而是指两个端电位近似相等。
（4）错；同相比例运算电路输入单端输入模式。
（5）错；迟滞比较器的抗干扰能力强于单限比较器。
（6）对；本题考查是否理解“有源”和“无源”滤波电路的特点。
有源滤波电路有其局限性，主要表现在：一是频率响应受组成它的晶体管、集成运放频率参数的限制。
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。
模电答案童诗白版第九章
第九章 功率放大电路自测题一、（1）A （2）B （3）C （4）B D E （5）C二、（1）消除交越失真。
（2）最大输出功率和效率分别为%8.694W 162)(CC CES CC L2CES CC om ≈-⋅==-=V U V R U V P πη （3），，且3.1113.11215max ≈+=≈=R R A U U A u io u R 1＝1k Ω，故R 5至少应取10.3 k Ω。
习题9.1 （1）× （2）√ （3）× （4）× × √ （5）× × √ √（6）× √ √9.2 （1）C （2）B （3）C （4）C （5）A9.3 （1）最大输出功率和效率分别为%8.694πW 5.242)(CCCES CC L 2CES CC om ≈-⋅==-=V U V R U V P η（2）最大功耗 W 4.622.02.0L2CC oM Tmax =⨯=≈R V P P （3）输入电压 V 9.92CESCC om i ≈-≈≈U V U U9.4 （1）U B1＝1.4V U B3＝－0.7V U B5＝－17.3V（2）V 3.17 mA 66.1B5I 2B1CC CQ -=≈=-≈u u R U V I （3）若静态时i B1＞i B2，则应增大R 3。
（4）采用如图所示两只二极管加一个小阻值电阻合适，也可只用三只二极管。
9.5 最大输出功率和效率分别为%8.694πW 42)(CCCES CC L 2CES CC om ≈-⋅==-=V U V R U V P η9.6 应引入电压并联负反馈，由输出端经反馈电阻R f 接T 5管基极，图略。
R f ＝10 k Ω。
9.7 功放管的最大集电极电流、最大管压降、最大功耗分别为W 122.0V 342A5.0L2CC Tmax CES CC max CE L CESCC max C ≈⨯≈=-==-=R V P U V U R U V I9.8 （1）最大不失真输出电压有效值V 65.82)(CES CC L 4L om ≈-⋅+=U V R R R U （2）负载电流最大值A 53.1L4CES CC Lmax ≈+-=R R U V i （3）最大输出功率和效率分别为%644πW 35.92CC 4CES CC L2om om≈--⋅=≈=V U U V R U P R η9.9 当输出短路时，功放管的最大集电极电流和功耗分别为W46πA 26422Tmax 4CES CC Cmax ≈=≈-=R V P R U V i CC 9.10 （1）W 6.10)2( V 13L2Omax om Omax ≈=≈R u P u ， （2）引入电压串联负反馈。
第9章直接耦合放大电路和集成运算放大器
图 9 –3 集成电路剖面结构示意图 (3) 电路元件间的绝缘采用反偏的 PN 结隔离槽或二氧化硅绝缘层。
在图 9 3 中，P 型衬底往往接在电路的最低电位，元件间的 P 型隔离 槽也接向这个低电位。这样无形中构成了许多反偏的 PN 结，呈现出高达几十兆 欧姆的电阻，巧妙地把各元件隔离起来。此外，也可用二氧化硅薄层作为绝缘层。 三 、集成电路的外形封装
在硅片上制成一个元件的成本与它在硅片上占据的面积成正比。电感元件、 较大阻值的电阻和高值电容都会占用较大面积的硅片，因此，在集成电路中尽量 较少使用电容元件，不用电感和高阻值电阻。
(2) 大量使用三极管作为有源单元。 三极管占据单元面积小且成本低廉，所以在集成电路内部用量最多。三极
管单元除用作放大以外，还大量用作恒流源或作为二极管、稳压管使用，如图 9 3 中的二极管 V1 和 V2 。
第 9 章 直接耦合放大电路和 集成运算放大器
9.1 直接耦合放大电路
在测量仪表和自动控制系统中，常常遇到一些变化缓慢的低频信号（频率为 几赫兹至几十赫兹，甚至接近于零）。采用阻容耦合或变压器耦合的放大电路是 不能放大这种信号的。 因为在阻容耦合电路中，电容对这些信号呈现的阻抗极 大， 信号被电容隔断，无法传输到下一级。而在变压器耦合的电路中, 信号将 被变压器原边线圈的低阻所短路，也无法耦合到副边去。因此，放大这类变化缓 慢的信号，只能用直接耦合放大电路。
集成运放的外部引出端子有输入端子、输出端子、连接正负电源的电源端子、 失调调整端子、相位校正用的相位补偿端子、公共接地端子和其他附加端子。图 9 6 给出了集成运放 F007 的外引线图，图中包括输入端子、输出端子、电 源端子和失调调整端子。对于不同的产品，其外部引出端子的排列可以从产品说 明书上查阅。 本书的附录Ⅵ示出了常用的一些国产集成运放的引线排列图，供 使用时参考。 二、集成运放的主要性能指标
- 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9章 集成运算放大器 习题参考答案
9.1 理想运算放大器有哪些特点？什么是“虚断”和“虚短”？
解：开环电压放大倍数A u o →∞；
差模输入电阻r id →∞；
输出电阻r o →0;
共模抑制比K CMRR →∞。
-+≈u u
由于两个输入端间的电压为零，而又不是短路，故称为“虚短”;
0≈=-+i i
像这样，输入端相当于断路，而又不是断开，称为“虚断”。
9.2 电路如图9.2所示，求下列情况下，U O 和U i 的关系式。
（1）S 1和S 3闭合，S 2断开时； （2）S 1和S 2闭合，S 3断开时。
解：(1)这是反相比例运算电路，代入公式，得
i u u -=0
（2）根据叠加原理得i u u =0 。
9.3 如图9.2.2所示是用运算放大器测量电阻的原理电路，输出端接有满量程5V ，500mA 的
电压表。
当电压表指示2.5V 时，试计算被测电阻R x 的阻值。
解：因为流过R x 和R 1的电流相等，即10V/ R 1=2.5 V/ R x ，所以计算得R x =500K Ω。
9.4 电路如图9.2.9所示，已知初始时刻电容两端的电压为零，C=1μF ，R =10K Ω。
输入电
压波形如图9.2所示。
画出输出电压u o 的波形，并求出u o 从0V 变化到－5V 需要多少
时间？
解：t RC
t u 1000-=-
=，波形如图：
u o 从0V 变化到－5V 需要的时间 为－100t=－5V ,则t=0.05S 。
9.5 在图9.2.1的反相比例运算电路中，设R 1=10K Ω，R f =500 K Ω。
试求闭环电压放大倍数。
若u i =10mV ，则u o 为多少？ 解：5105001
-=Ω
Ω-
=-
=K K R R A f uf
mV mV u 501050-=⨯-=。
9.6 在图9.2.3的同相比例运算电路中，设R 1=2K Ω，R f =10 K Ω。
试求闭环电压放大倍数。
若u i =10mV ，则u o 为多少？
解：6210111
=Ω
Ω+
=+
=K K R R A f uf ，mV mV u 601060=⨯= 。
9.7 在图9.3中，已知R f = 2R 1，u i = -2V 。
试求输出电压u o 。
解：前一级是电压跟随器电路，后一级是反相比例运算电路，所以V u R R u i f 41
0=-
= 。
9.8 图9.4是利用两个运算放大器组成的较高输入电阻的差动放大电路。
试求输出u o 与输入u i1 ，u i2的运算关系式。
解：前一级是同相比例运算电路，后一级是差动运算电路，所以10111i u K u ⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 。
9.9 积分运算电路如图9.2.5所示，R 1=10K Ω，其输出与输入的关系为⎰-=t u
u d 100
S
o ，求
C ＝？。
解：因为⎰-
=t u
RC
u d 1S
o ，所以1/RC=100,C=1μF 。