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

1、第九章理想运算放大器电路及其应用9-1。填空(1)理想的集成运算放大器有Aod=，rid=，rod=，KCMR=。(2)必须将反馈引入由运算放大器组成的运算电路和电压比较器。(3)为实现电压放大金=-100，应选择电路。(4)要实现电压放大金=100，应选择电路。(5)比例运算电路中集成运算放大器的反相输入端是虚地。回答：(1)，0，。(2)负反馈、开环或增加正反馈。(3)反相比例放大电路。(4)同相比例放大电路。(5)倒置。9-2。确定以下陈述是否正确。(1)运算电路中的集成运算放大器通常在线性区域工作。()(2)反比例运算电路的输入电阻很大，输出电阻很小。()(3)虚短路是指集成运算放大器

2、的两个输入端短路。()(4)同相比例运算电路中集成运算放大器的共模输入电压为零。()(5)单限比较器的抗干扰能力强于滞环比较器。()(6)无源滤波电路的滤波特性在加载后会发生变化。()(7)由于集成运算放大器构成的有源滤波电路经常引入深度电压负反馈，输出电阻趋于零。()(8)由于有源滤波电路负载后滤波特性基本不变，即负载能力强，可以作为DC电源的滤波电路。()(9)无源滤波器不能用于信号处理。()(10)根据在集成运算放大器的负反馈路径中放置积分运算电路可以实现差分运算的思想，在集成运算放大器的负反馈路径中放置低通滤波电路可以实现高通滤波。()回答：(1)是；在运算电路中，为了使集成运算放大器

3、在线性区域工作，必须引入负反馈。只有当引入深度负反馈时，输出电压和输入电压之间的工作关系几乎仅由反馈网络和输入网络决定。(2)错误；反相操作电路输入电阻与连接到反相输入端的电阻相关。(3)错误；“虚拟短路”的意思不是说两个端子短路，而是说两个端子的电位大致相等。(4)错误；同相比例运算电路输入单端输入模式。(5)错误；迟滞比较器的抗干扰能力优于单限比较器。(6)权利；本主题检查是否理解“有源”和“无源”滤波器电路的特性。有源滤波电路有其局限性，具体如下：首先，频率响应受其晶体管和集成运算放大器频率参数的限制。当截止频率太高时，器件本身的参数将不能满足需要，因此可以使用无源电路。第二，通用集成运

4、算放大器的功耗非常小，因此它不能承载大电流负载。在这种情况下，只能使用无源电路。第三，输入电压受集成运算放大器电源电压的限制，输入电压应保证集成运算放大器在线性区域工作。无源滤波电路的滤波特性受负载影响，但它可以用于高电压输入和大电流负载的情况。(7)是；请参考(6)了解解决方案。(8)错误；请参考(6)了解解决方案。(9)错误；请参考(6)了解解决方案。(10)在状态变量有源滤波器电路中，集成电路的低通特性被置于集成运算放大器的负反馈路径中以实现高通滤波。9-3。现有的滤波器电路如下。请做出正确的选择并填空。A.高通滤波器b .低通滤波器c .带通滤波器d .带阻滤波器(1)为了抑制50Hz

5、交流电源的干扰，应采用。(2)处理接收到的2.5千兆赫通信信号，应采用以下方法。(3)为了从输入信号中获得低于500赫兹的音频信号，应该采用它。(4)如果你想抑制信号b(8)当输入信号频率f=0且f趋于无穷大时，电压放大系数等于零的滤波电路为。回答：(1)丁；(2)碳；(3)乙；(4)一个；(5)甲、丙；(6)乙、丙；(7)碳；(8)丁9-4。尝试用两个集成运算放大器实现一个电压放大倍数为100、输入电阻为100 k的运算电路。所采用电阻器的最大电阻要求为500。解决方案：如问题9-4的解决方案图所示，电路由两个阶段组成。9-5。求解电路的运算关系，如图9-5所示。解决方法：(a)由于“虚短路

6、”，即uP=uN=0，得到运算放大器反相端的列节点电流方程因此(二)由于“虚短”，得到，输出电压为如果电容器的初始电压为uc(t1)，则输出表达式为9-6。电路如图9-6所示，并推导出输出电压uO表达式。解决方案：可以从图表中获得A2是电压跟随器，所以我们得到然后将uo1代入上式得到也就是说，9-7。电路如图9-7所示，假设A1和A2是理想的运算放大器，试着推导和的表达式，并解释它是什么样的滤波电路。解决方案：A1构成一阶高通滤波电路，整个电路为一阶低通滤波电路。9-8。电路如图9-8所示，假设并找出iL和ui之间的函数关系，并解释电路的本质。解决方案：这是一个将ui转换成iL的电压-电流电路

7、。由于虚短路，Rf和R2上的电压相等，即结果表明，iL只依赖于ui和R3，与RL无关。9-9。理想运算放大器的电路如图9-9所示。试着总结一下。解决方案：再次得到9-10。导出图9-10所示电路的电压放大系数，并解释它们是什么类型的滤波电路以及它们是什么顺序。解决方案：(a)是一阶高通滤波器；(b)是一阶低通滤波器。电压放大系数都是1。9-11。电路如图9-11所示，运算放大器是理想的。众所周知，R3=1k，R3=1k，C1=0.047F，C2=100F。1)如果输入是中频正弦交流信号，当Ui=0.1V，Uo=？2)如果R1开路，电路还能正常工作吗？为什么？3)在实际应用中，如果需要考虑输入端

8、的平衡，电阻R1的电阻值应该是多少？此时，电路的较低截止频率fL=？(C2和运算放大器的输入电阻的影响可以忽略不计)。解决方案：1) AU=1 R2/R3=52，UO=5.2V .2)它不能正常工作，因为没有到输入端的DC路径。为了保持运算放大器两个输入端之间的电阻平衡，R1=R2=51，fL=1/2R1C166。9-12。问题9-12在图中所示的电路中，已知R1=10k，R2=20k，R=10k，C=0.1f.稳压器的稳定电压为6V，正向导通电压可以忽略不计。计算uo的周期，并绘制uo和uc的波形。解决方案：uo的最大值和最小值分别为6V和0V。由于比较器阈值电压的滞后因此，uc的最大值和最

9、小值假设uo的周期为t，用RC一阶电路的三元素法建立方程如下：得到了uo的周期T811s。波形如图所示。9-13。电路如图9-13所示，所有运算放大器都是理想的运算放大器。(1)为了使电路完成差分运算，分别标记集成运算放大器A1和A2的同相输入端和反相输入端；(2)求解输出电压和输入电压之间的运算关系。解决方案：集成运算放大器在构成运算电路时的基本特点是引入深电压负反馈。在本课题中，积分运算电路被置于负反馈路径中，实现差分运算。这种方法常用于除法、平方根运算电路和由模拟乘法器组成的有源滤波电路。(1)从图中可以看出，以uO为输入，uO2为输出，A2、R3和c构成一个积分运算电路，因此必须引入负反馈，所以A2的两个输入端应标有“-”和“”。利用瞬时极性法确定每个点的瞬时极性，可以得到A1的同相输入和反相输入。如果输入电压为，为了给A1引入负反馈，uo2的电势应为-，即R1电流等于R2电流；为了图9-14显示了一种电路，其中放大器的电压增益由开关S控制。尝试分析开关闭合和断开时电路的增益。解决方法：(1)当开关闭合时，这是由运算放大器组成的反比例运算电路，所以增益为(2)当开关关闭时此时，应采用叠加原理。Uo包括反相输入和非反相输入，其中因此增益为1。因为积分电路具有抑制噪声的功能，所以可以通过积分和微分的逆运