分离元件构成的简单集成运算放大器
集成运算放大器全解
集成运算放大器全解
集成运算放大器的基本概念
集成运放是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。

1. 集成电路的特点
(1)在集成电路工艺中还难于制造电感元件和大容量电容，因此采用直接耦合。
(2)运算放大器的输入级都采用差分放大电路，其特点是输入电阻
高、抗干扰能力强、零漂小。
(3)在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻。
(4)集成电路中的二极管都采用晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。
2. 集成运算放大器的符号、管脚

3. 集成运放的基本特性
理想化的条件：(1)开环电压放大倍数Ao → ∞(2)差模输入电阻 ri → ∞(3)开环输出电阻ro → 0
4. 集成运放的电压传输特性

5. 理想运放的分析特点
理想运放工作在非线性区的分析依据
集成运算放大器在信号运算方面的应用1.反相输入放大电路
2.同相输入放大电路

电压跟随器:

3. 加法运算电路
4.差分运算电路
例题:电路如图所示，试求出电路输出电压uo的值。
集成运算放大器在信号处理方面的应用
1. 有源滤波器
所谓滤波器，就是一种选频装置，它允许信号的一部分频率分量通过而抑制另一部分频率分量。

2. 电压比较器
在自动控制系统中，如果要对一个模拟信号与另一个模拟信号的大小进行比较。
按比较的结果来决定执行机构的动作，则需要用比较器来完成。
集成运算放大器的简单介绍PPT课件
R如u–+如F则i1果则u+–：R取i：21uR1R=uoRo2R12R=RRu=F1+R–R3i2(R22u3/+i，/2=uRiR13u3=u+–i放=1uo)RoR大1F/电(/1R路F由RR由uuF1虚)虚R短断2uuR可Ri可i3112得RR得33：uRuuR：Roi1321uuuiRR2RiF1F1uRui11 )
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
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3. 理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i– i+
– +
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
(1
RF R1
)
R3 R2 R3
ui 2
RF R1
ui1
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16.2.4 积分运算电路
if =? if
i1 R1 + ui – R2
+uC– CF
– +
+
+
uO
–
由虚短及虚断性质可得
i1 = if
i1
ui R1
iF
CF
duC dt
当电容CF的初始电压 为 uC(t0) 时，则有
ui R1
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信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
集成运放的结构工作原理和主要参数
加法运算电路
将多个输入信号通过电阻分压后，分别 加到集成运放的反相和同相输入端，输 出信号为各输入信号的代数和。
应用领域探讨及前景展望
01
02
03
04
05
模拟信号处理
数字化接口电路 传感器信号处理 自动控制系统
新能源与节能环 保领域
防止输出级过载或短路。
偏置电路与保护电路
偏置电路
为各级放大电路提供合适的静态工作 点。
保护电路
包括过流保护、过热保护等，确保集 成运放在异常情况下不被损坏。
Part
03
工作原理
差分放大原理
差分放大器的输入
集成运放通常包含两个输入端，分别为同相输入端和反相 输入端。当信号分别加在两个输入端时，会在输出端产生 差分放大效果。
Part
06
案例分析：典型集成运放电路 设计与应用
典型电路设计实例分析
反相比例运算电路
输入信号通过电阻分压后，经过集成运 放的反相输入端，输出信号与输入信号 成比例关系，实现放大或缩小功能。
减法运算电路
将两个输入信号分别加到集成运 放的反相和同相输入端，输出信 号为两输入信号的差。
同相比例运算电路
输入级
提供高输入阻抗，减小信 号源内阻对放大器性能的 影响。
中间级
输出级
提供低输出阻抗，增大带 负载能力。
主要进行电压放大，提高 放大器的电压放大倍数。
应用领域及重要性
应用领域
集成运放广泛应用于模拟信号运 算、信号处理、波形产生和变换 等电路中，是模拟电子线路中最 重要的单元电路之一。
重要性
集成运算放大电路组成
集成运算放大电路组成以集成运算放大电路组成为标题，我们将会探讨什么是集成运算放大电路，以及其组成和作用。
一、什么是集成运算放大电路？集成运算放大电路（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种重要的电子元件，它是一种高增益电压放大器。
它具有两个输入端（非反相输入端和反相输入端）、一个输出端和一个电源端。
OP-AMP的输出和输入之间通过一组电阻、电容等元件连接。
通过选择不同的连接方式和元件参数，可以实现不同的功能。
二、集成运算放大电路的组成1. 差分放大器差分放大器是集成运算放大电路的基本组成部分，它由两个输入端（非反相输入端和反相输入端）和一个输出端组成。
差分放大器可以将输入信号的差值放大并输出，其增益可由外部电阻确定。
差分放大器的主要作用是实现信号的放大和增益控制。
2. 输入级输入级是集成运算放大电路的另一个重要组成部分，它负责对输入信号进行放大和滤波。
输入级通常由一个差分放大器和一个滤波电路组成。
滤波电路可以通过选择不同的电容和电阻值来实现不同的滤波效果，用于去除输入信号中的杂散噪声和干扰信号。
3. 输出级输出级是集成运算放大电路的输出部分，它负责将放大后的信号输出给外部电路。
输出级通常由一个电流源和一个输出电阻组成。
电流源用于提供稳定的输出电流，输出电阻则用于匹配负载电阻，以达到最大功率传递。
4. 反馈网络反馈网络是集成运算放大电路中非常重要的部分，它通过将一部分输出信号反馈到输入端，来控制输出信号的增益和稳定性。
反馈网络可以是正反馈或负反馈。
正反馈会增加电路的放大倍数，但也会引入不稳定因素；负反馈则可以提高电路的稳定性和线性度。
三、集成运算放大电路的作用1. 信号放大集成运算放大电路主要作用是将输入信号放大到所需的幅度。
通过选择合适的电阻和电容参数，可以控制放大倍数，从而满足不同的应用需求。
2. 滤波集成运算放大电路的输入级通常包含滤波电路，可以对输入信号进行滤波处理，去除杂散噪声和干扰信号，提高信号的纯净度和可靠性。
16集成运算放大器
IIB=(IB1+IB2)/2
输入信号为零时，两个输入端的静态基极电流 的平均值。 愈小愈好。 6. 差模输入电阻rid
rid= Uid /△Ii
7. 共模抑制比
Ad AC
K CMR
K CMR (dB) 20lg
Ad AC
( 分贝 )
KCMR越大，说明差放分辨 差模信号的能力越强，而抑制 共模信号的能力越强。 8. 最大共模输入电压UICM 是指运放输入级正常工作时所能承受的共模输入 电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降 ，甚至造成器件损坏（更准确的说，应该是不能正 常放大）。
二、集成电路的分类
大类分： 模拟集成电路 数字集成电路
模拟集成电路： 集成运算放大器， 集成功放， 集成稳压电源， 集成模数A/D转换, 数模D/A转换及各种专用的模拟集成电路。 数字集成电路： 门电路，触发器，计数器，存贮器，微处理器等电路。 而集成运放只是集成电路中的一种，但却是应用最 为广泛的一种。由于最初用于作运算用，所以称为集成 运算放大器，而现在的功能已经远远超过了当时的功能，
从而得到了广泛的应用。
三、集成电路的特点：
1、制造容量大于2000PF的电容元件很困难， 如需大电容必须外接，所以集成运放都采用直接 耦合放大电路。 2、制造太大和太小的电阻不经济，占用硅 面积大。一般R的范围为100Ω ～30KΩ ，大电阻 用恒流源代替。 3、集成工艺是做的元件愈单纯愈好做。 4、元件的精度低，但对称性好，温度特性好。
17.1.4 理想运算放大器及其分析依据 u– 1. 理想运算放大器 2. 电压传输特性 uo= f (ui) u+ 3. 理想运放工作 在线性区的两个特点
– +
集成运算放大器全篇
习题判16
七、 微分器
iF R
i1 C ui
R2
– +
+
u–= u+= 0
uo
若输入： ui sin t
ui
则：uo RC cost RC sin(t 90 ) 0 uo
0
iF
uo R
i1
C
dui dt
i1 iF
uo
RC
dui dt
t t 习题判19
微分是积分的逆运算。因此，只要将积分运算电路 中R和C的位置互换，就能形成微分器基本电路。如果 说，积分电路能够延缓信号的传输，那么微分电路则能 加快信号的传输过程，微分器又称D调节器。
(2)无调零引出端的运放调零。有些运放是不设调零引出端 的，特别是四运放或双运放等因引脚有限，一般都省掉调零端。 用作电压比较器的运放，无需调零；用作弱信号处理的线性电 路，需要通过一个附加电路，引入一个补偿电压，抵消失调参 数的影响，几种附加的调零电路如图1-14所示。 调零电路的接人对信号的传输关系应无影响，故图l-14a和图l14b加入了限流电阻R3，R3的阻值要求比R1大数十倍，若R1 =10 kΩ， R3可取200 kΩ。图l-14c和图l-14d为不用调零电源 (+U和-U)的调零电路，通过调节电位器RP，可以改变输入偏置 电流的大小，以调整电消振措施 1)区分内外补偿。从产品手册或产品说明书上可查到补偿方法， 如F007型运放往往把消振用的RC元件制作在运放内部。大部分 没有外接相位补偿（校正）端子的运放，均列出补偿用RC元件 的参考数值，按厂家提供的参数，一般均能消除自激。 2)补偿电容与带宽的关系。有时按厂家提供的RC参数不能完全 消除自激。此时若加大补偿电容的容量，可以消除自激。对于 交流放大器，则必须注意补偿元件对频带的影响，不应取过大 的电容值，要选取适当的电容值，使之既能消除振荡，又能保 持一定的频带宽度。此外，对应不同的闭环增益，所需的补偿 电容和补偿电阻也不同。在选取补偿元件时，可以按以下原则 掌握：在消除自激的前提下，尽可能使用容量小的补偿电容和 阻值大的补偿电阻。
集成运算放大器
集成运算放大器什么是集成运算放大器？集成运算放大器（简称为“运放”）是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的电路器件。
它可以对输入信号进行放大、求和、减法、积分、微分和滤波等操作，因此在模拟电路中具有广泛的应用。
常用的集成运算放大器类型常用的集成运算放大器类型有若干种，下面介绍常用的几种类型。
1. 双运放双运放是在同一芯片上集成了两个独立的运放，它们共享电源和地线，但具有独立的输入和输出引脚。
而且，双运放的价格比两个单独的运放的价格要便宜，在一些应用中能够节省成本。
2. 四运放四运放是在同一芯片上集成了四个独立的运放，它们共享电源和地线，但具有独立的输入和输出引脚。
四运放可以实现多路信号处理、滤波、放大等功能，并具有更高的集成度和更小的尺寸。
3. 差分运放差分运放是一种仅有一对输入的运放，它的输出与两个输入端的差值成正比。
差分运放常用于模拟信号的放大、滤波、比较等应用场景。
4. 噪声取消运放噪声取消运放是一种特殊的差分运放，它可以通过特殊的布局和电路设计抵消输入信号中的共模噪声和交流噪声。
集成运算放大器的应用由于集成运算放大器在模拟电路中具有广泛的应用，因此在许多电子设备中都可以看到它们的身影。
下面列举几个常见的应用实例。
1. 电压跟随器电压跟随器是一种特殊的集成运放放大器，它的输出电压与输入电压完全相同。
它广泛用于多级放大器电路中，能够提高电路的输入阻抗，稳定电路的工作状态，并使信号传输更加精确和可靠。
2. 滤波电路集成运算放大器在滤波电路中起到关键作用。
利用其高增益、高输入阻抗以及差分运放的特性，可以设计出各种复杂的滤波电路，如低通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、高通滤波器等。
3. 比较器比较器是一种将输入信号与参考电压进行比较后输出正弦波的器件。
利用集成运算放大器的高增益和差分运放的特性，可以设计出高精度、高稳定性、高速度的比较器电路，常用于电压比较、波形识别、开关控制等领域。
4. 稳压电源集成运算放大器可以应用于稳压电源的反馈回路中，通过对反馈信号进行处理，使输出电压稳定，而不受输入电压和负载变化的影响。
简单的集成电路运算放大器
第21讲6.3 简单的集成电路运算放大器主要内容:本节主要介绍了集成电路运算放大器。
基本要求：了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。
教学要点：1．集成电路运算放大器的组成集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。
（1）输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
（2）.电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成（3）.输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（4）偏置电路是为各级提供合适的工作电流。
此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等2．简单的运算放大器简单运算放大器的原理电路如图所示。
（1）T1,T2对管组成差分式放大电路，信号双端输入、单端输出。
（2）复合管T3,T4组成共射极电路，形成电压放大级，以提高整个电路的电压增益。
（3）T5,T6组成两级电压跟随器，构成电路的输出级，它不仅可以提高带负载的能力，而且可进一步使直流电位下降，以达到输入信号电压v id=v i1-v i2为零时，输出电压v O=0的目的。
（4）R7和D组成低电压稳压电路以供给的基准电压，它与T9一起构成电流源电路以提高T5的电压跟随能力。
（5）电路符号：由此可见，运算放大器有两个输入端（即反相输入端1和同相输入端2）,与一个输出端3。
在运算放大器的代表符号中，反相输入端用"-"号表示，同相输入端用"+"表示。
器件外端输入、输出相应地用N,P和O表示。
（6）输入和输出的相位：利用瞬时极性法分析可知，当输入信号电压v i1从反相输入端输入时（v i2=0），如v i1的瞬时变化极性为(+)时，各级输出端的瞬时电位极性为：v C2（+）→v O2（–）→v B6（–）→v O（–）则输出信号电压v o 与v i1反相；同时，当输入信号电压从同相端输入v i2(v i1=0)时，可以检验，输出电压v o与v i2同相。
!用分立元件设计放大器电路教程
用分立元件设计放大器教程一、功率放大器基本电路特点互补对称式OTL功率放大器基本电路如图①所示。
其中：C1为信号输入偶合元件，须注意极性应于实际电路中的电位状况保持一致。
R1和R2组成BG1的偏置电路，给BG1提供静态工作点，同时也在整个电路中起到直流负反馈作用。
要求通过R1的电流大于BG1的基极电流至少5倍，按照β为100、Ic1为2mA计算，R1应不大于6k，故给定为5.1k；C1因此也相应给定为22μ，它对20Hz信号的阻抗为362Ω；R2需根据电源采用的具体电压确定，约为R1（E/2-0.6）/0.6，按照32V电压值应取为约120K，确切值通过实际调试使BG1集电极电压为15.4V来得到。
C2与R3构成自举电路，要求R3×C2＞1/10、（R3＋R4）×Ic1＝E/2－1.2，因R4是BG1的交流负载电阻，应尽可能取大一点，R3一般取在1k之内。
按照32V电源电压值和Ic1为2mA 进行计算，R3与R4之和为7.2k，实际将R3给为820Ω、R4给为6.8k，Ic1则为1.94mA；C2因此可取给为220μ。
R5和D是BG2、BG3互补管的偏置电路元件，给BG2、BG3共同提供一个适当静态工作点，在能够消除交越失真情况下尽量取小值，根据实验结果一般取在3mA～4mA；改变R5阻值可使BG2与BG3的基极间电压降改变而实现对其静态工作的调整，与R5串联的D是为了补偿BG2、BG3发射结门坎电压随温度发生的变化，最好采用两只二极管串联起来补偿互补管发射结门坎电压随温度发生的变化，使互补管静态工作点稳定。
简化电路中省略使用一只二极管。
并联在BG2、BG3基极间的C4，可使动态工作时的ΔUAB减小，一般取为47μ；C3是防止BG1产生高频自激的交流负反馈电容，一般取为47P～200P。
BG1起电压放大作用，在该电路中被称为激励级，要求Buceo＞E、Iceo≤Ic1/400＝5μA、β＝100～200，所以应选用小功率低噪声三极管。
集成运算放大器的分类和组成
《集成运算放大器的分类和组成》摘要：集成运算放大器简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。
它是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、集成化了的直接耦合多级放大器。
它在自动控制、测量设备、计算技术和电信等几乎一切电子技术领域中获得了日益广泛的应用。
关键词：集成运算放大器封装样式使用注意事项一、集成运算放大器的分类集成运算放大器可以按照人们的不同需求进行多种划分，具体有以下几种类别。
1.按照集成运算放大器的参数分类（1）通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大、面广，其性能指标适合一般性的使用。
如mA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
（2）高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般rid>（109～1012）W，IIB为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。
常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
（3）低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总希望运算放大器的失调电压较小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。
（4）高速型运算放大器在快速A/D和D/A转换器中，要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高，单位增益带宽BWG一定要足够大，像通用型集成运放是不适合高速应用的场合的。
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学年论文
（课程论文、课程设计）
题目：分离元件构成的简单集成运算放大器作者：
所在学院：信息科学与工程学院
专业年级：通信08-3班
指导教师：
职称：讲师
2010 年 1 月 4 日
分离元件构成的简单集成运算放大器
摘要：简要介绍Multisim软件的特点，并且通过利用Multisim软件建立分立元
件构成的简单集成集成运算放大器来让同学们更加了解集成运算放大器的特点及性能。
了解集成运算放大器的静态分析以及静态分析。
关键字：集成运算放大器静态分析动态分析理论分析
一、Multisim简介：
Multisim是用于电子电路仿真和设计的EDA 工具软件之一，属于Electronics Workbench(EWB)系列软件的高版本。
EWB 由加拿大Interactive Image Technologies公司(IIT 公司)于1988年推出_lj。
IIT公司从EWB 5．0版本开始，将电路图输入仿真与设计的模块更名为Multisim。
随着软件的升级，2005年，公司将其命名为Multisim 9。
multi8im是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。
它具有一个庞大的元器件库，具有如信号源、基本元器件、模拟集成电路、数字集成电路、指示部件、控制部件等各种元器件。
同时提供了14种仿真分析方法和大量的仿真测试仪表。
其特点如下：
(1)Multisim是全功能电路仿真系统。
(2)Multisim是一个完整的电子系统设计工具。
(3)具有强大的仿真分析功能。
(4)具有多种常用的虚拟仪表。
(5)与NI相关虚拟仪器软件的完美结合，提高了模拟及测试性能。
二、实验内容：
（一）、简介集成运算放大器
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接偶合放大电路，其类型很多。
一般分为：差动放大级、电压放大级和输出级。
输入级一般是由晶体管和场效应管组成的差动式放大电路，利用差动电路的对称性可以提高整个电路的共模抑制比和其他性能指标，，它的两输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
电压放大级主要作用是提高电压放大倍数，它是由一级或多级放大电路组成。
输出级一般有射级跟随器或互补射级跟随器组成，主要作用是提高输出功率。
（二）、静态分析
在Multisium2001电路窗口中创建如（图1）所示的集成运算放大器。
其中，所有BJT为2N2222A。
假设输入信号为零（两输入端接地），选择分析菜单中的直流工作点分析，获得分析结果，观察输出端的直流电位是否为零，得到简单集成运算放大器静态分析结果如图所示：
由仿真分析结果可得各静态参数如下图2：
I c9≈I c17=0.5mA I c1≈I c9=1mA
图1电路原理图
双击函数发生器,选择所需要的数值,两个函数发生器频率都为1000Kz,电压
都为50mV
图2函数发生器1的数值选择图3函数发生器3的数值选择
图4 静态工作点分析图
对简单集成运算放大器的动态分析也可通过示波器观测简单集成运算放大器的
输入与输出波形，如图5所示：
图5输入及输出波形
(三)、动态分析
1、同相输入方式下的传递函数分析
单击Simulate菜单中的Analysis项的Tansfer Function命令，在传递函数分
析性对话框中设置输入源为Vcc（VccVcc），分别设置输出端为节点6、7、1.仿
真时，每重设一次输出节点，单击一次Simulate按钮，进行一次传递函数仿真分
析。
对3个输出节点的3次仿真分析结果如图6、7、8所示。
图6:节点6的仿真分析图图7:节点7的仿真分析图
图8：节点2的仿真分析图
由分析结果可得：
①差动放大器的电压放大倍数：A VD1=23.47848
②中间级电压放大倍数：A V2≈15.13099/23.47848=0.644462
③该运算放大器同相输入时总电压放大倍数：A V2=864.60167。
为正值，表明输出端电压于于同相端输入电压同相位。
④电压放大倍数A
V
⑤电路的输入阻抗为：1.22870K
⑥电路的输入阻抗为:12.02768
（2）反相端输入方式下的传递函数分析
单击Simulate菜单中的Analysis项下的Transfer Function命令，在“传
，设置输出端为节点1.进行一次传递函数分析属性”对话框中设置输入端为U
i
递函数仿真分析。
对输出节点的仿真分析结果如图9所示。
图9输出节点的仿真分析
由分析结果可得：
①反相输入方式简单集成运算放大器的总电压放大倍数为A v=－341.88468
负号表明运算放大器输出电压与反相输入端输入电压相位相反。
②电路的输入阻抗为：19.32883K；
③电路的输出阻抗为：12.02768。
三：心得体会：
在这次“小学期”的学习过程中，我结合我自己的动手以及老师和同学们的帮助下，我完成了我的小学期作业。
其中参考了不少的书籍。
让我的阅历也有所增长。
虽然其中经历了不少的挫折与失败。
但我最后还是在我的努力下完成了作业。
习中我了解了并加深了很多知识的了解。
第一：让我了解到了Multisim软件的使用方法，以及其实现的功能。
第二：使我对简单集成运算放大器的性能及特点也有了更加深刻的理解。
第三：同时，也让我更加了解到了差分放大器的增益计算以及相关性能的更加深刻的理解。
四：参考文献：
1、熊伟,侯传教,梁青,孟逃主编.Multisim7电路设计及仿真应用. 清华大学出版社.P247-P249
2、谢嘉奎主编.电子线路线性部分.高等教育出版社.P205-206
3、周凯主编.Multisim7＆Ultibord7.电子电路设计与应用.电子工业出版社P178-P185
新疆大学课程论文（设计）、学年论文评分表。