第五章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

个输入端分别为同和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40,共模开

环电压放大倍数4“共模抑制比及MR,差模输入电阻口.，输入失

调电压爆，失调电压温度系数△UJ△7；转换速率&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)开环电压放大倍数限=8

(2)差模输入电阻％=8

(3)输出电阻7=0

(4)共模抑制比KgR=8

理想运放的符号以及运放的电压传输特性〃。-心

如图3.4所示。

(a)理想运放的符号(b)运放的电压

传输特性

图3.4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i"」。，称为“虚断”。

(2)两个输入端的电位相等，即称为“虚短"。若〃+=o,

则〃_=0,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。工作在

非线性区的理想运放的分析依据为：

（1）%时=+UOM，时=包010。

（2）i+=i_=0a

3.2.5放大电路中的负反馈

1.反馈的基本概念

反馈：将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部,

通过某种电路（称为反馈电路）送回到输入回路，从而影响输入

信号的过程。

正反馈：反馈信号增强输入信号。

负反馈：反馈信号削弱输入信号。

负反馈放大电路的原理框图如图3.5所示。放大倍数（闭环

放大倍数）为：

式中是基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数），

心区是反馈网络的反馈系数。

%

图3.5负反馈放大电路的原理框图

应用瞬时极性法判别反馈极性（判别是正反馈还是负反馈）

的方法：

（1）任意设定输入信号的瞬时极性为正或为负（以或

标记）。

（2）沿反馈环路逐步确定反馈信号的瞬时极性。

（3）根据反馈信号对输入信号的作用（增强或削弱）确定

反馈极性。

晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性如图3.6所

zjxo

（a）晶体管（b）场效应管

（c）集成运算放大器

图3.6晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性

3.5.2负反馈的类型及其判别

负反馈放大电路有电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串

联负反馈和电流并联负反馈4种类型。

电压反馈和电流反馈的判别：电压反馈的反馈信号取自输出

电压，反馈信号及输出电压成正比，所以反馈电路是直接从输出

端引出的，若输出端交流短路（即“。=。），则反馈信号消失；电

流反馈的反馈信号取自输出电流，反馈信号及输出电流成正比，

所以反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路，反

馈信号仍然存在。

串联反馈和并联反馈的判别：串联反馈的反馈信号和输入信

号以电压串联方式叠加，即以得到基木放大电路的净

输入电压好所以反馈信号及输入信号加在两个不同的输入端；

并联反馈的反馈信号和输入信号以电流并联方式叠加，即

gf,以得到基本放大电路的净输入电流3所以反馈信号

及输入信号加在同一个输入端。

3.负反馈对放大电路性能的影响

(1)减小放大倍数，4=」_。

\+AF

(2)稳定放大倍数，也=，上。

Af1+AFA

(3)减小非线性失真。

(4)展宽通频带。

(5)改变输入电阻和输出电阻。

对输入电阻的影响：串联负反馈使输入电阻增大，并联负反

馈使输入电阻减小。

对输出电阻的影响：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反

馈使输出电阻增大。

习题

5-1试根据F007运算放大器的电路说明为什么“2”端是反

相输入端；“3”端是同相输入端。

解：“2”端是反相输入端，从此端输入输出波形及输入波形

反相，“3"端是同相输入端，从此端输入输出波形及输入波形

同相，

5-2判断题图5-48图所示各电路的反馈类型。

a)b)

c)

图5-48题5-2图

解：a)1M电阻：交直流电流并联负反馈；

3.9k和12k电阻：交直流电流串联负反馈

b)R电阻：交流电流串联正反馈；

几”危电阻：交直流电流串联负反馈;

怎2电阻：直流电流串联负反馈

c)交流电压串联负反馈;

几：交直流电流串联负反馈;

几：直流电流串联负反馈

指出囱中的反馈电路，判断

球监匾三甯5kd

图5-49题5-3图

冷嫣金赭发

⑵岑％小

K\人

(3)17.5kQ????????????

5-4分析图5-50中两个电路的级间反馈，试回答：(1)是

正反馈还是负反馈，是直流反馈还是交流反馈？何种类型？(2)

各自的电压放大倍数大约是多少？

a)b)

图5~50题5-4图

解：（1）a）.尼：交直流电压并联负反馈，b）.A：电压串

联正反馈

(2)a)iij—00—4="=_]

100-100U.

b)”="二竺A音小

I10

u,之

图5-51题5-5图

解:（1）曲：电压并联负反馈

⑵一〃,=""十A=区1+

/?,"RF"一〃,

⑶Z；=oo

5-6在图5-52所示的电路中，线性组件A均为理想运算放

大器（图5-52e电路中,已知运放的最大输出电压大于力，且电

路处于线性放大状态）,试写出各电路的输出及输入的关系式。

a)b)

c)d)

e)

图5-52题5-6图

解…）曜=啜A

i、\R'>R,

0)——=-u：=ut)A=-=——=—

c)—

1r|w：.u,

d)t=———+—ndt

R、吟cJ(<Ri)

R、〃凡+&

e)〃“=一_

瓦还…一5R3

5-7在图5-53所示的两个电路中4和4都是理想的集成运

放放大器。

（1）比较这两个电路在反馈方式上的不同。（2）计算图

5-534电路的电压放大倍数；（3）若要图5-53a和b两个电路的

电压放大倍数相同，则电阻后应选多大？

a）b）

图5-53题5-7图

解：（1）a）图中的反馈方式为单级反馈，L、Rs为电压串联

负反馈；

b）图中的反馈方式为级间反馈，R2为电压串联负反馈

⑵孑午—十二⑼

（3）竺="二乜/=（凡+1必"=（凡+1）兄=99k

IR-,"M,

5~8电路见图5-54,已知土入=±15V,试分别画出S断开和

合上时的〃。波形。

图5-54题5-8图

解：S断开时：宏得『

s闭合时；=殳=_4学生都2

R+0.5/?6Rut

5-9电路见图5-55,R=lOOkii,求输出电压no及输入电压i/i之

间关系的表达式。

图5-55题5-9图

解：设第二个放大器A2的输出为k

UU

uo2o2u

对第一个放大器：二得出

RR

对第二个放大器：鼻得出

所以=-0.5w;

5-10试设计一电路，完成如下运算功能：〃。=5%-90+10必，

且要求每路输入电阻不小于10kQo

出输区也吃蹒孀比”■的波形见图"56,画

图5-56题5-11图

解：-+—=〃“=一(%+2〃,2)

201020°v11,2)

5-12电路见图5-57,求输出电压〃。及输入电压〃il，〃i2之

间运算关系的表达式。

图5-57题5T2图

解：设第一个放大器A1的输出为,

对第一个放大器：%=4^+纨3

RyRR,

对第二个放大器："二殳=^^+%^4.

凡R、R

-Ui2=M（.两式相力11得：llo=-K—+—+—//.

IaRR2）

5-13电路见图5-58,试求输出电压〃。及的之间运算关系的

表达式O

图5-58题5-13图

解：设第一个放大器输入为的输出为明

对第一个放大器：%

0-"〃

又有.〃，二Of即.%;6+6

•a&•R、6

所以有型U

R用

5-14电路见图5-59,求电路中的输出电压”。。

图5-59题5-14图

解：对第一个放大器：高2+答=胃%=亚

对第一个放大器：鬻=喈%=6V

llli11ll

又有:ol-o2_o\~o%=7V学生5V

6030

5-15运算放大器组成的测量小电流7）的电流表电路见图

5-59o输出端所接的电压表满量程为5V、5CQA,若要得至lj5mA、

0.5mA、IQLZA,3种量程，试计算41、/、g的阻值。

图5-60题575图

解：—=5R...=\kQ

即

5-16电路见图5-61,求”/4。

图5-61题5-16图

解：对放大器A2：器=合得出%=-〃,，

对放大器A3：3+黑=与誓得出明广一〃,

501001002

对放大器A1:4+丛=竺皿得出〃”5%

10100100

5-17电路见图5-62,已知《=«="=久=《，求输出电压诙

及输入电压w运算关系的微分方程。

图5-62题5-17图

R,6忧_

解：对于第一个运放u上飞上&+&”"1%{得出

R、&

11

对于第二个运放手=最牛得出%=_R,C.学

R?at'dt

所以%=/一ACF鲁

5-18设图5-63a中的运算放大器都是理想的，输入电压的

波形见图5-63b,电容器上的初始电压为零，试画出4的波形。

a)b)

图5-63题5-18图

解：对于第一个运放喘=含得出%=-3%

1UU3UU

对于第二个运放吗但!得出%=-呵〃,,力

lOOxlO3dt