第4章集成运算放大器习题解答
第4、5章习题及答案
第4章 习题及答案第 四 章4.1（1）错误； （2）正确； （3）错误；（4）正确；（5）错误； （6）错误。
4.2（1）（ B ） （2）（B ）（3）（ C ） （4）（ C ） 4.3（a ）存在反馈，电压串联负反馈。
111fof =≈==uuuu uuFA U U F特点：提高了输入电阻，降低了输出电阻，稳定了输出电压。
（b ）无反馈。
（c ）存在反馈，电压并联负反馈。
1211i o i o 2i o 2o f 11 1 R 1-R R R F R I U U U AR FI U A U I F uuuiiu-=≈==-=≈===特点：降低了输入电阻，也降低了输出电阻，稳定了输出电压。
（d ）存在反馈，正反馈。
4.4 （a ）存在负反馈，交直流共存，电压并联负反馈。
分析反馈系数和放大倍数均在交流通路中进行，所以直流电源交流接地；输入虚断，流入T1管的基极电流为0，基极虚地。
s fss uufuiiuR R R F R I U U U AR FI U A U I F -=≈==-=≈===11 1 R 1-i o s o i o f o f特点：降低了输入电阻，也降低了输出电阻，稳定了输出电压。
（b ）存在负反馈，交直流共存，电流并联负反馈。
分析反馈系数和放大倍数均在交流通路中进行，所以直流电源交流接地；输出电流指三极管的射极电流、集电极电流与射极电流近似相等；输入虚断，流入T1管的基极电流为0，基极虚地。
s L s L s L uuiiiiR R R R R R F R I R R I U U AF I I A I I F )//(R R R )//(1)//( R R R 1R R R 42214i 4o i o 221i o 212of +=≈==+=≈=+==特点：降低了输入电阻，升高了输出电阻，稳定了输出电流。
4.5 存在负反馈，交流反馈，电流并联负反馈。
分析反馈系数和放大倍数均在交流通路中进行，所以直流电源交流接地；输出电流指三极管T2的集电极电流、射极电流与集电极电流近似相等；输入虚断，流入T1管的基极电流为0，基极虚地。
第4章 集成运算放大电路 习题解答
第4章自测题、习题解答自测题4一、选择1.集成运放的输出级一般采用（）。
A. 共基极电路B. 阻容耦合电路C. 互补对称电路2.集成运放的中间级主要是提供电压增益，所以多采用（）。
A. 共集电极电路B. 共发射极电路C. 共基极电路3．集成运放的输入级采用差分电路，是因为（）。
A. 输入电阻高B. 差模增益大C. 温度漂移小4．集成运放的制造工艺，使得相同类型的三极管的参数（）。
A 受温度影响小 B. 准确性高 C. 一致性好5．集成运放中的偏置电路，一般是电流源电路，其主要作用是（）。
A. 电流放大B. 恒流作用C. 交流传输。
解：1、C 2、B 3、C 4、C 5、B二、判断1．运放的有源负载可以提高电路的输出电阻（）。
2．理想运放是其参数比较接近理想值（）。
3．运放的共模抑制比K CMR越高，承受共模电压的能力越强（）。
4．运放的输入失调电压是两输入端偏置电压之差（）。
5．运放的输入失调电流是两输入端偏置电流之差（）。
解：1、×2、×3、√4、√5、√三、选择现有如下类型的集成运放，根据要求选择最合适的运放：①．通用型②. 高阻型③. 低功耗型④. 高速型⑤. 高精度⑥. 大功率型⑦. 高压型。
1．作视频放大器应选用。
2．作内阻为500KΩ信号源的放大器应选用。
3．作卫星仪器中的放大器应选用。
4．作心电信号（？左右）的前置放大器应选用。
5．作低频放大器应选用。
作输出电流为4A的放大器应选用。
解：1、④ 2、② 3、③ 4、⑤ 5、① 6、⑥习题44．1通用型集成运算放大器一般由哪几个部分组成？每一部分常采用哪种基本电路？对每一基本电路又有何要求？ 解：通用型集成运算放大器一般由输入级、中间级、输出级组成。
输入级采用差动放大电路，输入级要求尽量减小温度漂移。
中间级采用共射放大电路，要求提供较高的电压放大倍数。
输出级采用共集接法，互补对称电路，要求输出电阻要小。
4．2某一集成运算放大器的开环增益A od = 100dB ，差模输入电阻r i d = 5M Ω, 最大输出电压的峰─峰值为U OPP =±14V 。
第4章 集成运算放大电路课后习题及答案
第4章 集成运算放大电路一 填空题1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分,即、、和。
2、为提高输入电阻，减小零点漂移，通用集成运放的输入级大多采用_________________电路；为了减小输出电阻，输出级大多采用_________________ 电路。
3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后，它的差模放大倍数将 ud A ，而共模放大倍数将 ，共模抑制比将 。
uc A CMR K 4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为和，则差mV 8i1-=U mV 10i2=U 模输入电压为 ，共模输入电压为 。
5、差分放大电路中，常常利用有源负载代替发射极电阻，从而可以提高差分放大电e R 路的 。
6、工作在线性区的理想运放，两个输入端的输入电流均为零，称为虚______；两个输入端的电位相等称为虚_________；若集成运放在反相输入情况下，同相端接地，反相端又称虚___________；即使理想运放器在非线性工作区，虚_____ 结论也是成立的。
7、共模抑制比K CMR 等于_________________之比，电路的K CMR 越大，表明电路__________越强。
答案：1、输入级、中间级、输出级、偏置电路；2、差分放大电路、互补对称电路；3、不变、减小、增大；4、-18mV, 1mV ；5、共模抑制比；6、断、短、地、断；7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数,抑制温漂的能力。
二 选择题1、集成运放电路采用直接耦合方式是因为_______。
A ．可获得很大的放大倍数B .可使温漂小C .集成工艺难以制造大容量电容2、为增大电压放大倍数，集成运放中间级多采用_______。
A . 共射放大电路 B. 共集放大电路 C. 共基放大电路3、输入失调电压U IO 是_______。
A .两个输入端电压之差B .输入端都为零时的输出电压C .输出端为零时输入端的等效补偿电压。
【2024版】电子技术基础-第4章
（ a）
（ b）
（ c）
非线性集成电路
3
（ d）
（ e）
（a）为圆壳式
（b）为双列直插式 （c）为扁平式 （d）为单列直插式 （e）为菱形式
（ a）
（ b）
（ c）
（ d）
（ e）
4
4.1 直接耦合放大电路
两级直接耦合放大电路如图4-1所示
图4 –1 两级直接耦合放大器电路
5
4.1.1 直接耦合放大器和组成及其零点漂移现 象
KCMR20lgAuddB Au c
15
4.2 集成运算放大电路概述
1．集成运放电路的组成及各部分的作用
集成运算放大器实质上是一种双端输入、单端输出，具有高 增益，高输入阻抗、低输出阻抗的多极直接耦合放大电路。
当给他施加不同的反馈网络时，就能实现模拟信号的多种数 学运算功能（如比例、求和、求差、积分、微分……），故被称 为集成运算放大电路，简称集成运放。
1．零点漂移现象 当输入电压为0时，由于温度等原因，输出电压uo≠0。 并且随温度的变化而变化。 输入信号为0，而输出信号不为0的现象称为零点漂移简称 零漂 ( zero drift )。
图４-２ 直接耦合放大电路的零点漂移
6
２.产生零点漂移的原因
产生零点漂移的原因很多，如温度的变化（包括环境温 度的变化及三级管工作时由于管耗引起的结温变化），电源 电压的波动以及电路元件以及电路元件参数的变化等，都会 引起放大电路的零点漂移。其中又以温度的变化使三级管参 数随之变化引起的漂移最为严重。当温度上升时，将引起 ICBO及β增大，Ube减小。从而使静态工作点Q上移，集电极电 流IC增加，产生零点漂移现象。
(3)输出信号的响应参数 在书的69页，不再列出。
第4章 差动放大电路与集成运算放大器
id
图3-3 差动放大电路的输入方式
共模信号 与差模信号
Ui1 Ui2
线性放 大电路
Uo
1 共模信号输入电压： U ic (U i1 U i 2 ) 2
差模信号输入电压：U
id
(U i1 U i 2 )
差模信号：是指在两个输入端加幅度相等， 极性相反的信号。
共模信号 ：是指在两个输入端加幅度相等， 极性相同的信号。
在放大器的两个输入端分别输入大小相等、 极性相同的信号，即 ui1 ui 2 时，这种输入方 式称为共模输入，所输入的信号称为共模 （输入）信号。共模输入信号常用 uic 来表 示，即 uic ui1 ui 2 。在放大器的两个输入端 分别输入大小相等、极性相反的信号，即 时这种输入方式为差模输入，所输 入的信号称为差模输入信号。差模输入信 号常用 u 来表示，即 ui1 uid / 2 ui 2 uid / 2
输入信号种类
ui1 = ui2 共模输入
(common mode)
uC ud
ui1 = -ui2 差模输入
(differential mode) 任意输入ui1, ui2（既非差模又非共模）
3.2 相关的理论知识
(2)共模输入
如图3-3（a）所示为共模输入方式，由图中可以看出，当差动放大器输 入共模信号时，由于电路对称，两管的集电极电位变化相同，因而输出 电压 u oc 恒为零。
Rod 2RC
5.共模抑制比 如果温度变化，两个差放管的电流将按相同的方向一起增大或减小，相当于给放大电路 加上一对共模输入信号。所以差模输入信号反映了要放大的有效信号，而共模输入信号 可以反映由温度等原因而产生的漂移信号或其它干扰信号。通常希望差分放大电路的差 模电压放大倍数愈大愈好，而共模电压放大倍数愈小愈好。 共模抑制比反映了差分放大电路放大差模信号、抑制零漂和共模信号的能力。
电子电路基础习题册参考答案-第四章
第四章集成运算放大器的应用§4-1 集成运放的主要参数和工作点= 1、理想集成运放的开环差模电压放大倍数为 Aud=∞，共模抑制比为 KCMR ∞，开环差模输入电阻为 ri= ∞，差模输出电阻为 r0=0 ，频带宽度为 Fbw=∞。
2、集成运放根据用途不同，可分为通用型、高输入阻抗型、高精度型和低功耗型等。
3、集成运放的应用主要分为线性区和非线性区在分析电路工作原理时，都可以当作理想运放对待。
4、集成运放在线性应用时工作在负反馈状态，这时输出电压与差模输入电压满足关系；在非线性应用时工作在开环或正反馈状态，这时输出电压只有两种情况；+U0m 或 -U0m 。
5、理想集成运放工作在线性区的两个特点：（1） up=uN ，净输入电压为零这一特性成为虚短，（2） ip=iN，净输入电流为零这一特性称为虚断。
6、在图4-1-1理想运放中，设Ui=25v,R=Ω，U0=,则流过二极管的电流为 10 mA ，二极管正向压降为 v。
7、在图4-1-2所示电路中，集成运放是理想的，稳压管的稳压值为，Rf=2R1则U0=-15 V。
二、判断题1、反相输入比例运算放大器是电压串联负反馈。
（×）2、同相输入比例运算放大器是电压并联正反馈。
（×）3、同相输入比例运算放大器的闭环电压放大倍数一定大于或等于1。
（√）4、电压比较器“虚断”的概念不再成立，“虚短”的概念依然成立。
（√）5、理想集成运放线性应用时，其输入端存在着“虚断”和“虚短”的特点。
（√）6、反相输入比例运算器中，当Rf=R1，它就成了跟随器。
（×）7、同相输入比例运算器中，当Rf=∞，R1=0，它就成了跟随器。
（×）三、选择题1、反比例运算电路的反馈类型是（B ）。
A.电压串联负反馈B.电压并联负反馈C.电流串联负反馈2、通向比例运算电路的反馈类型是（A ）。
A.电压串联负反馈B.电压并联负反馈C.电压串联正反馈3、在图4-1-3所示电路中，设集成运放是理想的，则电路存在如下关系（ B ）。
习题册参考答案-《电子电路基础(第四版)习题册》-A05-3255
第六章 功率放大器.................................................................................................. 27
2
§6—1 功率放大器的基本要求及分类 ................................................................. 27 §6—2 OTL 和 OCL 功率放大器..............................................................................27 §6—3 集成功率放大器 .........................................................................................28 第七章 直流稳压电源..............................................................................................30 §7—1 整流电路 .....................................................................................................30 §7—2 滤波电路 .....................................................................................................31 §7—3 分立元件直流稳压电源 .............................................................................32 §7—4 集成稳压器 .................................................................................................34 §7—5 开关型稳压电源 .........................................................................................35 第八章 晶闸管及其应用.......................................................................................... 37 §8—1 普通晶闸管 ................................................................................................. 37 §8—2 晶闸管可控整流电路 .................................................................................38 §8—3 特殊晶闸管及其应用 .................................................................................38
模电课件第四章集成运算放大电路
§4.1集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点
集成运算放大电路：高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
2019/7/28
模电课件
二、集成运放的电路组成
1、输入级：运算放大器的输入级通常是差分放大电路，其主 要功能是抑制共模干扰和温漂，双极型运放中差分管通常采 用CC-CB复合管，以便拓展通频带。 2、中间级：电压放大，要求：放大倍数要尽可能大，通常采 用共201射9/7/2或8 共源电路，并采用恒模电流课源件 负载和复合管以增加电压 放大倍数。
工作在放大状态。
当T0与 T1特性参数完全一致时，由U BE0 = U BE1可推得
IB0 = IB1 = IB IC0 = IC1 = Io 由基极输入回路得，
Io
IR
VCC
U BE R
I0 2IB
I0
2
I0
所以，I0
1 1 2
IR
基准电流
输出电流
当
时，I0 IR 。
在集成运放电路中通常只能制作小容量（几十pF）电容，不能 制作大201容9/7/量28 电解电容，级间通常模采电课用件 直接耦合。
四、以电流源为有源负载的放大电路
在集成运放的共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大 倍数，常用电流源电路取代Rc （或Rd ），这样在电源电压不 变的情况下，既获得合适的静态电流，又可以得到很大的等效 的Rc（或 Rd ）。
（1） 运放电路的结构分解 输入级是一个差动放大电路，主要由T1、T3（共集-共基组合）
和T2、T4组成。中间放大级由T16、T17、T13组成共集—共射电路； 输出级由T14、T18 、 T19组成互补输出电路。
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页脚 .第四章习题参考答案4-1 什么叫“虚短”和“虚断”？答 虚短：由于理想集成运放的开环电压放大倍数无穷大，使得两输入端之间的电压近似相等，即-+≈u u 。
虚断：由于理想集成运放的开环输入电阻无穷大，流入理想集成运放的两个输入端的电流近似等于零，即0≈=-+i i 。
4-2 理想运放工作在线性区和非线性区时各有什么特点？分析方法有何不同？答 理想运放工作在线性区，通常输出与输入之间引入深度负反馈，输入电压与输出电压成线性关系，且这种线性关系只取决于外部电路的连接，而与运放本身的参数没有直接关系。
此时，利用运放“虚短”和“虚断”的特点分析电路。
理想运放工作在非线性去（饱和区），放大器通常处于开环状态，两个输入端之间只要有很小的差值电压，输出电压就接近正、负电压饱和值，此时，运放仍具有“虚断”的特点。
4-3 要使运算放大器工作在线性区，为什么通常要引入负反馈？答 由于理想运放开环电压放大倍数∞=uo A ，只有引入深度负反馈，才能使闭环电压放大倍数FA 1u =，保证输出电压与输入电压成线性关系，即运放工作在线性区。
4-4 已知F007运算放大器的开环放大倍数dB A uo 100=，差模输入电阻Ω=M r id 2，最大输出电压V U sat o 12)(±=。
为了保证工作在线性区，试求：（1）+u 和-u 的最大允许值；（2）输入端电流的最大允许值。
解 （1）由运放的传输特性5o uo 1012===++u u u A 则V 102.1101245--+⨯===u u（2）输入端电流的最大允许值为A 106102102.11164id --+⨯=⨯⨯==r u I 4-5 图4-29所示电路，设集成运放为理想元件。
试计算电路的输出电压o u 和平衡电阻R 的值。
解 由图根据“虚地”特点可得0==+-u u图中各电流为601.01--=u i 305.02---=u i 180o f u u i -=- 由“虚断”得f 21i i i =+以上几式联立，可得V 7.2o =u平衡电阻为 Ω==k R 18180//60//30图4-29 题4-5图4-6 图4-30所示是一个电压放大倍数连续可调的电路，试问电压放大倍数uf A 的可调围是多少？图4-30 题4-6图解 设滑线变阻器P R 被分为x R 和x P R R -上下两部分。
则，同相输入端分压为：-+=-=u u RR R u i PxP 由“虚断”，可得：1010oi u u u u -=--- 由以上两式可得：51x i o uf Ru u A -==x R 的变化围为0～10Ω，则uf A 的变化围是：－1～1。
4-7 求图4-31电路的i u 和o u 的运算关系式。
图4-31 题4-7图解 由于两运放为理想运放，输入电流为零，在2R 和2R上没有压降，故运放反相输入端仍为“虚地”。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==⇒-=-=i 1F o1i 1F o2o2o1F o11i u R R u u R R u R u Ru R u R u i 1Fo1o2o 2u R R u u u =-=4-8 在图4-32中，已知12R R F =，V u 21-=，试求输出电压o u 。
图4-32 题4-8图解 由“虚断”“虚短”得⎪⎩⎪⎨⎧--==F o1o 1o1i o1R u u Ruu uV 6)2(33)1(o11Fo =-⨯-=-=+-=i u u R R u 4-9 电路如图4-33示，已知各输入信号分别为V u i 5.01=，V u i 22-=，V u i 13=，Ω=Ω=K R K R 50,2021,Ω==Ω=K R R K R 39,30654,,1001Ω=K R F Ω=K R F 602。
试回答下列问题。
1） 图中两个运算放大器分别构成何种单元电路？ 2） 求出电路的输出电压o u 。
3） 试确定电阻3R 的值。
图4-33 题4-9图解 1）前运算放大器N 构成反相加法电路，后运放N 构成减法运算电路。
2）对于多级的运放电路，计算时可采用分级计算方法。
V 5.12501005.020*********1=⨯+⨯-=--=i F i F o u R R u R R u V 5.112135.13060)1(365642142-=⨯⨯+⨯-=+++-=i F o F o u R R R R R u R R u 3）电阻3R 的大小不影响计算结果，但运算的输入级是差动放大电路，所以要求两个入端电阻要相等，通常称3R 为平衡电阻，其阻值为1F 213////R R R R =。
4-10 求图4-34所示电路中o u 与三个输入电压的运算关系式。
图4-34 题4-10图解 由“虚短”“虚断”可得，⎪⎩⎪⎨⎧-=++-=102510101o i3i2o1o1i1u u uu u u化简为i3i2i1o 5210u u u u --=4-11 图4-35所示电路是一种求和积分电路，设集成运放为理想元件，当取R R R ==21时，证明输出电压信号o u 与两个输入信号的关系为：dt u u RC u i i Fo ⎰+-=)(121 。
图4-35 题4-11图解 由“虚短”“虚断”可得 0==+-u u tR uR u C t i C u u d )(1d 12i21i1F f F c o ⎰⎰+-≈-=-≈ 当R R R ==21时，t u u RC u d )(1i2i1Fo ⎰+-= 4-12 设计出实现如下运算功能的运算电路图。
（1）i o u u 3-= （2）212i i o u u u -= （3）)2.0(21i i o u u u +-= （4）dt u dt u u i i o ⎰⎰--=22210题4-12(1)运算电路图题4-12(2)运算电路图4-13 电路如图4-36所示，设集成运放为理想元件，试推导o u 与1i u 及2i u 的关系。
（设0)0(=o u ）。
解 由“虚断”“虚短”得t u u C t i i C t i C u u d )10501020(1d )(1d 13i23i121c o ⎰⎰⎰⨯+⨯=+==--t u u t u u C u d )10501020(1011d )10501020(13i23i163i23i1o ⎰⎰⨯+⨯⨯-=⨯+⨯-=- t u t u d 20d 50i2i1⎰⎰--=4-14设电路如图4-37a 所示，已知F R R R ==21，1i u 和2i u 的波形如图 4-37b 所示，试画出输出电压的波形。
a ）b ）题4-12(3)运算电路图题4-12(4)运算电路图图4-36 题4-13图图4-37 题4-14图解 由图可得：Fo 2i21i1R u R u R u -=+ 又因为F 21R R R ==所以)(i2i1o u u u +-= 4-15电路如图4-38所示，设电容器的电压初始值为零，试写出输出电压o u 与输入电压1i u 及2i u 之间的关系式。
图4-38 题4-15图解 如图所示： i1o1u u =t u t u u d 10d 101101001i2i263o2⎰⎰-=⨯⨯⨯-=- 运放3N 的同相输入端电压为：-+==+=u u u u o2o231200100100对运放3N 应用“虚断”特点，列式：100200oo1u u u u -=---由以上几式联立，解得：i1i2o 21d 5u t u u --=⎰-3tV/o u 32t 1t 3t 4t 0图3-14 习题3-14输出电压波形图4-16 图4-39所示电路为两输入信号的同相加法运算电路，试求输出信号和两个输入信号的关系。
若Ω===K R R R 6321，Ω==K R R F 34，mV u i 51=，mV u i 102=，求输出电压o u ？解 由“虚断”特点，得：1F o 0R u R u u -=--- 43i22i1R u R u u R u u +++=-+- 由“虚短”特点可得：+-=u u带入数据，由以上几式解得： 图4-39 题4-16图V 845o =u4-17 图4-40是应用集成运算放大器测量电压的原理电路，设图中集成运放为理想元件，输出端接有满量程为5V 、500A μ的电压表，欲得到50V 、10V 、5V 、V 1.0四种量程，试计算各量程41~R R 的阻值。
解 由图所示，“虚地”“虚断”的特点得：Fo i iR u R u -= 图4-40 题4-17图 当被测电压接至50V 档时，输出为5V 。
则F1550R R = Ω==M 10550F1R R 同理可得：Ω=M 22R Ω=M 13R Ω=k 204R4-18 图4-41所示电路是应用集成运算放大器测量电阻的原理电路，设图中集成运放为理想元件。
当输出电压为V 5时，试计算被测电阻x R 的阻值。
图4-41 题4-18图xoi 60R u u u u -=---再由 0=-u ， V 6i =u ， V 5o -=u 得 Ω=k 50x R4-19 图4-42是测量小电流的原理电路，设图中的集成运放为理想元件，输出端接有满量程为V 5、A μ500的电压表。
试计算个量程电阻1R 、2R 、3R 的阻值。
图4-42 题4-19图解 当开关打到5mA 量程时：V 51051311x o -=⨯-=-=-R R I u所以 k Ω11=R当开关打到0.5mA 量程时：V 5)(105.0)(21321x2o -=+⨯-=+-=-R R R R I u 所以 k Ω1021=+R RΩ=k 92R当开关打到50uA 量程时：V 5)(1050)(3216321x2o -=++⨯-=++-=-R R R R R R I u 所以 Ω=++k 100321R R RΩ=k 913R4-20 如图4-43所示，各元件参数图中已标出。
试列写输出电压与输入电压的关系式。
C 1i u i u FR图4-43 题4-20图解 电路的第一级为减法运算电路，第二级为积分运算电路。
运用“虚短”、“虚断”的概念有21212323111122201020)10201(1020)1(i i i i i F o F o u u u u u R R R R Ru R R u +-=+++-=+++-=⎰⎰⎰-=+-⨯⨯⨯-=-=-dtu u dt u u dt u C R u i i i i o o )(100)22(101102011212163144-21一积分电路和输入电压波形分别如如图4-44所示，若Ω=k R 50，F C μ1=，试画出输出电压 u 的波形。