集成运放1
模拟电子技术基本概念复习题与答案
《模拟电子技术基础》基本概念复习题一、判断题1、 凡是由集成运算放大器组成的电路都可以利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。
×2、 凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算电路。
√3、 理想运放不论工作在线性区还是非线性区状态都有v N = v P 。
×4、 当集成运放工作在闭环时,可运用虚短和虚断概念分析。
×5、 在运算电路中,同相输入端和反相输入端均为“虚地”。
×6、 在反相求和电路中,集成运放的反相输入端为虚地点,流过反馈电阻的电流基本上等于各输入电流之代数和。
√7、 温度升高后,本征半导体中自由电子和空穴数目都增多,且增量相同。
√8、 因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。
×9、 因为P 型半导体的多子是空穴,所以它带正电。
×10、在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。
√ 11、稳压管工作在截止区时,管子两端电压的变化很小。
× 12、BJT 型三极管是电流控制型有源器件,基极电流i b 与集电极电流i c 的关系为c b i i β=。
×13、放大电路必须加上合适的直流电源才可能正常工作。
√ 14、放大电路工作时所需要的能量是由信号源提供的。
× 15、放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的。
× 16、 由于放大的对象是变化量,所以当输入信号为直流信号时,任何放大电路的输出都毫无变化。
×17、共集电极电路没有电压和电流放大作用。
√ 18、共集放大电路无电压放大作用,但有功率放大作用。
√ 19、只有电路既放大电流又放大电压,才称其有放大作用。
× 20、放大电路中各电量的交流成分是交流信号源提供的。
× 21、射极输出器即是共射极放大电路,有电流和功率放大作用。
× 22、只要是共射放大电路,输出电压的底部失真都是饱和失真。
运放(1)
理想运放电气性能 理想
4 输入失调电压等于零。就是当运放同相输 输入失调电压等于零。 入端和反向出入端的电压差等于零的时候, 入端和反向出入端的电压差等于零的时候, 电路处于平衡状态, 电路处于平衡状态,即输出端的电压可以悬 浮在电源正负极之间的某个位置。 浮在电源正负极之间的某个位置。 5 运行速度无穷大。也就是可以放大频率无 运行速度无穷大。 穷大的交流信号。 穷大的交流信号。
最大精密输出电流
设计此类运算放大器的运行维持电流的时候, 设计此类运算放大器的运行维持电流的时候, 就不能以最大输出电流为依据, 就不能以最大输出电流为依据,而应当设计 为最大精密输出电流Ij的 左右。 为最大精密输出电流 的1/10左右。 左右
运行维持电流在实际设计中运用举例
条件:某运放最大精密输出电流Ij=2mA,使 用双电源电压Vcc=±15V。 要求:设计一个同相比例放大器,电压放大倍 数AU=5,运行维持电流为最大精密输出电流 的1/10左右。
理想运放电气性能 理想
2 输出电压的变化范围。输出端电压可以变 输出电压的变化范围。 化到等于电源电压正极和负极的位置, 化到等于电源电压正极和负极的位置,也就 是电源电压的范围可以得到完全利用。 是电源电压的范围可以得到完全利用。
理想运放电气性能 理想
3 开环电压放大倍数无穷大。也就是运放的 开环电压放大倍数无穷大。 同相输入端的电压只要高于反向输入端, 同相输入端的电压只要高于反向输入端,无 论电压差多小, 论电压差多小,输出端电压就会到达电源电 压的正极。相反, 压的正极。相反,运放的同相输入端的电压 只要低于反向输入端,无论电压差多小, 只要低于反向输入端,无论电压差多小,输 出端电压就会到达电源电压的负极。 出端电压就会到达电源电压的负极。
电子线路单元测试题(集成运放部分1)
电子线路单元测试题(集成运放部分1)根据湖北技能高考考纲命题 2017年秋一判断题:(每题2分,共60分)1.各级静态工作点互相干扰的耦合电路是阻容耦合或变压器耦合。
()2.反馈是把电路的输出信号的部分送回到放大电路的输入端的过程. ()3.为减小放大电路的非线性失真的措施采用引入负反馈的方法。
()4. 直接耦合时,各级静态工作点互相干扰。
()5.多级放大器的通频带比组成它的各级放大器的通频带都要宽,级数愈多,通频带愈宽。
()6.若一个放大电路具有电流并联负反馈,则可以稳定输出电压,增大输入电阻。
()7. 若一个放大电路具有电压并联负反馈,则可以稳定输出电压. 减小输出电阻。
()8.瞬时极性法在信号的各作用点标记的“+”、“-”是表示电流的流入和流出极性。
()9.若接入反馈后与未接反馈时相比输出量变大,则引入的反馈为负反馈. ()10.多级放大器是牺牲通频带的宽度来提高放大倍数. ()11.负反馈电路改善电子电路的工作状态和性能,正反馈电路可以做自激振荡器。
()12.低频放大电路中,主要采用直接耦合方式。
()13.变压器耦合放大器中的变压器起电压变换作用,使前后级的静态工作点互不干扰。
()14.直接耦合放大器可以阻止直流使信号变得缓慢。
()15.变压器耦合放大器的优点是既能放大交流信号,也能放大直流信号还可变换电压。
()16.多级放大器总增益的表达式为Gu =Gu1 + Gu2 + Gu3 + ………+ Gun 。
()17.多级放大器总电压放大倍数的表达式为AU =AU1×AU2×AU3×………×AUn。
()18.多级放大器总电压放大倍数的表达式为AU =AU1 + AU2 + AU3 + …… + AUn。
()19. 负反馈电路可以减小放大器的外部噪声和干扰。
()20.并联负反馈可以使放大器输入电阻减小,串联负反馈可以使放大器输入电阻增大。
()21.直流放大器不只能放大直流信号,还能放大交流信号。
电子技术放大电路部分1网络授课内容及习题
放大电路与集成运算放大器学习要点1、掌握共射极放大电路的工作原理,理解静态工作点的概念,会估算静态工作点、电压放大倍数和输入、输出电阻2、了解射极输出器的电路组成及主要特点点和作用。
3、了解多级放大器信号耦合方式及特点。
4、会判断反馈的极性和类型。
5、了解理想集成运算放大器特点,会反相放大器和同相放大器等典型电路放大倍数的计算。
6、了解低频功率放大器的基本要求、类型及特点。
7、了解常用振荡器的作用及特点。
概念1、放大电路又称放大器,即能够不是真的将微小信号放大到所需数值的电路,基本特征是功率放大。
2、集成运放将多级放大电路完整的制作在半导体材料上,引出输入端、输出端、正负电源端及输出端,再加以封装,就制成一个集成运算放大器,简称集成运放。
8.1 基本放大电路是指由一个放大元件狗的放大电路,也称单管放大电路。
8.1.1 基本共射放大电路1、电路组成VT——三极管,工作在放大状态,起电流或电压放大作用。
+V CC——放大电路直流电源,给三极管提供偏置电压(发射结正向偏压,集电结反向偏压),同时为输出号提供能量。
R b——基极偏置电阻,电源V CC通过R b向基极提供合适的偏置电流I B。
R C——集电极偏置电阻,将三极管集电极电流的变化量转化集电极电压的变化量。
C1、C2——分别是输入、输出耦合电容,起“通交隔直”作用。
2、静态(1)直流通路指将交流信号视为零,直流信号所流经的通路。
即利用电容的“通交隔直”作用,将电路中所有的电容器视为开路,绘制出的电路。
(2)静态工作点静态时三极管的直流电压U BE、U CE和对应的直流电流I B、I C,统称为静态工作点Q,,通常写为U BEQ、U CEQ、I BQ、I CQ。
估算公式如下:II BQ=VV CC−UU BEQ bb≈VV CC bbII CQ=ββII BQUU CEQ=VV CC−II CQ RR cc当电源电压确定后,R b对基本共射放大电路的工作点设置起重要作用,选择合适的R b,可以得到合适的I BQ,从而确定I CQ和U CEQ。
第三章 差动放大电路及集成运放电路1
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3.2 差分放大电路
是晶体管的电流放大倍数。 其中β是晶体管的电流放大倍数。 从上可知,静态时,每个管子的发射极电路中相当于接入了2R 从上可知,静态时,每个管子的发射极电路中相当于接入了2RE 的电阻,这样每个晶体管的工作点稳定性都得到提高。 的电阻,这样每个晶体管的工作点稳定性都得到提高。VEE的作用是 补偿R 上的直流压降,使得晶体管有合适的工作点。 补偿RE上的直流压降,使得晶体管有合适的工作点。
这时差模电压放大倍数变为差模信号输入时从差分放大电路的两个输入端看进去所呈现的等效电阻称为差分放大电路的差模输入电阻由图34可得下一页返回上一页差分放大电路两管集电极之间对差模信号所呈现的等效电阻称为差分放大电路的差模输出电阻由图34可得2ro12r在放大器两输入端分别输入大小相等相位相同的信号即ui1i2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
u ic =u i1 =u i 2
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3.2 差分放大电路
图3-5所示电路在共模信号的作用下,V1管和V2管相应电量的变 所示电路在共模信号的作用下, 管和V 化完全相同,显然, =0, 化完全相同,显然,共模输出电压uo=uo1-uo2=0,则共模电压放大 倍数
Auc = 0
发射极电阻R 对共模信号具有很强的抑制能力。 发射极电阻RE对共模信号具有很强的抑制能力。当共模信号使
ro=2Ro1=2Rc
2.共模输入动态分析 在放大器两输入端分别输入大小相等、相位相同的信号, 在放大器两输入端分别输入大小相等、相位相同的信号,即ui1 这种输入方式称为共模输入, =ui2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。 来表示。共模输入电路如图 所示。 信号。共模输入信号用uic来表示。共模输入电路如图3-5所示。由 图3-5可得
集成运放及其理想特性(1)
新课1.输入级输入级是接受微弱电信号、抑制零漂的关键一级,决定整个电路性能指标的优劣。
输入级均采用带恒流源的差分放大器。
能有效抑制零漂、具有较高的输入阻抗及可观的电压增益。
2.中间级主要任务是提供足够的电压增益,又称放大级。
采用恒流源负载共发射极放大电路。
往往还附有射极跟随器,用以隔离中间级与输出级的相互影响,兼作电位移动。
3.输出级采用射极(源极)输出器或互补对称电压跟随器组成。
要求:输入阻抗高,输出阻抗低,电压跟随性好。
以减小或隔离与中间级的相互影双列直插式引脚排列规则:将半圆凹口标记置于左方,自下而上逆时针转向可读出各引脚的递增序号。
.图形符号”表示开环增益极高。
具有较宽的工作电压范围,并且既可采用双电源工作,三、集成运放的性能指标 d v无反馈时集成运放差模电压增益,称为开环差模增益,记作它等于开环情况下,输出电压与输入差模电压之比。
d A v 越大,集成运放性能越好。
IO当输入电压为零时,为了使放大器输出电压也为零,在输入端外加的补偿电压,IO V 越小,运放性能越好。
”表示开环电压放大倍数为无穷大的理想化条件。
输出特性分为线性区和非线性区(饱和区)。
当运放工作在线性区时,输出电压O V 与输入电压ID V (+-V )虚短:理想运放两输入端电位相等,好似短接但不是实际的短接,称为“虚短接”虚断:理想运放两输入端无电流,好似断开但不是实际的断开,称为“虚断开”“虚短”或“虚断”是集成运放特有的极限状态或理想特性。
第二节 反馈放大器 一、反馈放大器及其分类反馈:把放大器输出信号,按一定路径馈送到输入端的过程称为反馈。
反馈放大器:施加反馈的放大器称为反馈放大器。
反馈放大器组成:基本放大器(主网络)A 和反馈网络F 构成的闭合环路,.正反馈和负反馈正反馈:反馈信号f x 的加入使净输入信号i i x x '>,这种反馈称为正反馈。
负反馈:反馈信号f x 的加入使净输入信号i i x x '<,这种反馈称为负反馈。
运算放大器1说课讲解
缓冲器 或
电平移位
输出 驱动级
提供小的输出阻抗 ro或驱动大电容 CL及小负载RL
概述-分析运算放大器的一般步骤
分析运算放大器的一般步骤为: 划分并分析所有的偏置电路(即偏置电压与偏置电 流);划分并分析所有的保护电路,并可先忽略它们 的影响。 计算所有的工作电流与电压。 根据输入信号定义电路模块:放大器、缓冲器、电平 移位电路以及输出驱动电路等。 计算运算放大器的低频增益。 分析其补偿电路。 计算高频响应。 采用SPICE进行仿真以得到其性能参数。
概述-运算放大器的主要参数
电源抑制
反映运放对电源噪声的抑制能力,一般 全差分结构具有很好的电源抑制。它的 计算一般定义为:
1
PS(R )R V A od /(V )DD V V D ioD V o0
概述-运算放大器的主要参数
2 转移特性参数
开环直流(低频)电压增益Avd
运算放大器工作在线性区时,输出电压变化 与差分输入电压变化的比值:
单端输出运算放大器
简单的运算放大器--CMOS差分放大器
VDD
M3
M4
Vi
M1 Q M2
Vo
-
CL
Vi
+
roc
Vo
CL
IS
开环输出电阻为: ro roN roP
式中roN与roP分别为NMOS管漏源之间的电阻。
简单的运算放大器--CMOS差分放大器
开环电压增益为:
Avdgm(N roNroP )
单级运放
全差分单级运算放大器
全差分单级运算放大器是指其输入与输出都采用了差分方式, 这里主要介绍基本差分放大器、伸缩式级联放大器以及折叠
式级联放大器。
集成运放内部电路原理
集成运放内部电路原理
集成运算放大器(简称集成运放)是一种将多个电子器件集成在一块单晶硅芯片上的电子器件。
其内部电路原理如下:
1. 输入级:由差分式放大电路组成,利用其对称性可提高电路性能。
2. 中间电压放大级:主要作用是提高电压增益,由多级放大电路组成。
3. 输出级电压增益为1,但为负载提供功率。
此外,集成运放的电路中还包括偏置电路,用于提供偏置电压以及对输入信号交流成分进行放大。
输入信号首先经过隔直电容过滤其直流成分,然后通过直流偏置信号进行放大。
反馈电阻和反向端电阻用于确定放大倍数。
整个电路具有同相输入端P、反相输入端N和输出端O。
当P端加入电压信号时,O端输出同相的电压信号;N端加入电压信号时,O端输出反相的电压信号。
此外,该电路还可以抑制共模信号,当输入信号中含有共模噪声时,将被抑制。
以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅集成运放相关书籍或咨询专业人士。
几种常用集成运算放大器的性能参数
几种常用集成运算放大器的性能参数1.通用型运算放大器A741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
μ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,其性能指标能适合于一般性使用。
例2.高阻型运算放大器,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。
Ω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)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,总是希望运算放大器的失调电压要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s,BWG>20MHz。
μA715等,其SR=50~70V/μ在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,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能适合于高速应用的场合的。
高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。
常见的运放有LM318、5.低功耗型运算放大器W,可采用单节电池供电。
μA。
目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10μ由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。
课题1集成运算放大器的设计
三、三极管放大电路的设计
1、试设计一个三极管放大电路,带宽 20Hz--20KHz,负载5.1K,放大倍数 20-60倍,输入电阻约1.8K,输出电 阻约2K,电源12V。
设计思路
1)带宽20Hz—20KHz,可采用低频管9014. 2)放大倍数20-60倍,可采用共射放大电路,
共射放大电路的特点是放大倍数较高,输入 阻抗和输出阻抗适中,输入输出反相,可用 于前置级、中间级或末级,是最常用的基本 放大电路。 3)采用分压式共射放大电路,静态工作点稳定, 对三极管要求低。
2、电子电路设计
电子电路设计:依据事先提供的技 术指标和功能,综合运用电子技术 平台所提供的知识,对电路进行硬 件、软件设计,达到用最少的、最 节省的器件,实现电路的功能。
2.1电子电路设计的基本原则
1、尽量提高性价比 2、设计中的“软”与“硬” 3、设计中的“简”与“繁” 4、采用器件的考虑 新器件、“大路货”、现成的模块或组
集成运算放大电路的设计
OP37参数
Op37芯片与OP07芯片 相似,但其各项指标性能均优 于OP07,OP37具有非常低 的输入失调电压(10nV )。
OP37输入偏置电流为10 nA,失调电流为7nA。开环 增益1.8万倍(85dB),共模 抑制比CMRR为126dB。
OP37参数
主要特点: ◆ 低输入失调电压:10nV(最大) ◆ 低失调电压温漂:0.2nV/℃(最大) ◆ 低失调电压时漂:0.2uV/月(最大) ◆ 低噪声:80nV P-P(最大) ◆ 宽输入电压范围:±12V ◆ 宽电源电压范围:3V~22V ◆ 单位增益带宽:63MHz
NE5532参数
NE5532/SE5532/SA5532/NE553 2A/SE5532A/SA5532A是一种双 运放高性能低噪声运算放大器。
(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。
LM324是四运放集成电1(比较器原理)
LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图2。
图1 图2由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
下面介绍其应用实例。
反相交流放大器电路见附图。
此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等。
电路无需调试。
放大器采用单电源供电,由R1、R2组成1/2V+偏置,C1是消振电容。
放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定:Av=-Rf/Ri。
负号表示输出信号与输入信号相位相反。
按图中所给数值,Av=-10。
此电路输入电阻为Ri。
一般情况下先取Ri与信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定Rf。
Co和Ci为耦合电容。
同相交流放大器见附图。
同相交流放大器的特点是输入阻抗高。
其中的R1、R2组成1/2V+分压电路,通过R3对运放进行偏置。
此电路可将输入交流信号分成三路输出,三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。
而对信号源的影响极小。
因运放Ai输入电阻高,运放A1-A4均把输出端直接接到负输入端,信号输入至正输入端,相当于同相放大状态时Rf=0的情况,故各放大器电压放大倍数均为1,与分立元件组成的射极跟随器作用相同。
电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定:Av=1+Rf/R4,电路输入电阻为R3。
R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。
交流信号三分配放大器R1、R2组成1/2V+偏置,静态时A1输出端电压为1/2V+,故运放A2-A4输出端亦为1/2V+,通过输入输出电容的隔直作用,取出交流信号,形成三路分配输出。
集成运放-1讲解
方法之二:NPN型管和PNP型管混合使用
UC1 ( UB2 ) > UB1 UC2 < UC1
还有没有其它方法?
加Ce
2、阻容耦合
用电容耦合交流信号源与放大电路、放大电路的 前后级、放大电路与负载。
共射放大
共集放大
这样连接, Q点相互独立,没有零点漂移
但阻容耦合低频特性差,集成电路中不能安置电容----称为电容不能集成化
2
c2
Ro
Ro
R6
∥ rbe2
[R3 ∥ R5 ]
1 2
例2
1 = 60, 2 = 100;
求 Au, Ri, Ro。
rbe1= 2 k, rbe2 = 2.2 k。
共射放大
共射放大
9
Ri2 = R6 // R7 // rbe2 =1.7K RL1 = R3 // Ri2 =1.3K
UCE1 VCC I R E1 E1 24 0.5 27V 10 .5V
+24V
+
. Ui –
RB1
C1 +
1M T1
RE1 27k
RB 1
82k
RC2 10k
C3 +
+ C2
T2
+
RB 2
43k
RE1
RE2
7.5k
510
.
Uo
+
CE –
U B2
VCC RB 1 RB 2
双运放管脚排列
单运放管脚排列 1 接地 2 反相输入 3 同相输入 4 负电源 5 补偿端 6 输出 7 正电源 8 补偿端
常用单运放型号:NE5534,LF355 常用双运放型号:TL082、NE5532、F353 常用四运放型号:TL084、LM324
__集成运放电路试题及答案(1)
第三章集成运放电路一、填空题1、(3-1,低)理想集成运放的A ud=,K CMR=。
2、(3-1,低)理想集成运放的开环差模输入电阻ri=,开环差模输出电阻ro=。
3、(3-1,中)电压比较器中集成运放工作在非线性区,输出电压Uo只有或两种的状态。
4、(3-1,低)集成运放工作在线形区的必要条件是___________ 。
5、(3-1,难)集成运放工作在非线形区的必要条件是__________,特点是___________,___________。
6、(3-1,中)集成运放在输入电压为零的情况下,存在一定的输出电压,这种现象称为__________。
7、(3-2,低)反相输入式的线性集成运放适合放大(a.电流、b.电压) 信号,同相输入式的线性集成运放适合放大(a.电流、b.电压)信号。
8、(3-2,中)反相比例运算电路组成电压(a.并联、b.串联)负反馈电路,而同相比例运算电路组成电压(a.并联、b.串联)负反馈电路。
9、(3-2,中)分别选择“反相”或“同相”填入下列各空内。
(1)比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地,而比例运算电路中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。
(2)比例运算电路的输入电阻大,而比例运算电路的输入电阻小。
(3)比例运算电路的输入电流等于零,而比例运算电路的输入电流等于流过反馈电阻中的电流。
(4)比例运算电路的比例系数大于1,而比例运算电路的比例系数小于零。
10、(3-2,难)分别填入各种放大器名称(1)运算电路可实现A u>1的放大器。
(2)运算电路可实现A u<0的放大器。
(3)运算电路可将三角波电压转换成方波电压。
(4)运算电路可实现函数Y=aX1+bX2+cX3,a、b和c均大于零。
(5)运算电路可实现函数Y=aX1+bX2+cX3,a、b和c均小于零。
11、(3-3,中)集成放大器的非线性应用电路有、等。
12、(3-3,中)在运算电路中,运算放大器工作在区;在滞回比较器中,运算放大器工作在区。
集成放大器及其运算与处理电路
2. 加法电路(同相)
根据虚短、虚断和 N 点 的KCL得:
vS1 vS2
Rf R R1 R2 R
'
N
– +
vO
R v P v N v o R f R v S1 - v N vS2 - v N vN R1 R2 R'
P
v R S 1 v S 2 f v ( 1 )( R ∥ R ∥ R ' )( ) O 1 2 R R 1 R 2
例1:试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍 数的表达式。
解: 根据虚断 I-= I+ 0
根据虚短 V+ V- 0 Ii = (Vi- V-)/R1 Vi/R1 If = (V-- Vo )/Rf -Vo/Rf ∵ Ii If ∴ Vi/R1=-Vo/Rf
反相比例运算电路 电压并联负反馈
其中
A( j ) —— 模,幅频响应
( ) —— 相位角,相频响应
2. 分类
1.按所处理信号分 模拟和数字滤波器 2.按所用元件分 无源和有源滤波器 3.按滤波特性分
1. 基本概念
滤波器:是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无
用频率信号的电子装置。
滤波电路传递函数定义
Vo (s) A(s) Vi (s)
vI ( t )
滤波电路
vO ( t )
j ( ) s j 时,有 A A ( j ) ( ) ( j ) A ( j ) e
vO
v R S 1 v S 2 f v ( 1 )( R ∥ R )( ) O 1 2 R R 1 R 2
缺点:比例系数调节不方便。
(加法运算)
v S 1 v S 2 若 R ( R ∥ R ) R R ∥ R 则有 v R ( ) p 1 2 N f o f R R 1 2 R v v N f 反馈系数 F v R R O v O f
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求uo与u1、u2 的关系
u2
uo1
R2 u1 R1
R4 uO (u2 - uo1 ) R3
5、积分运算电路
由于“虚断”: i- = 0
i I= i C uii+
由于“虚地”,u- = 0
uI duo iI , iC -CF dt R
du o uI -C F , R dt
u+
1 uO uIdt RCF
1、反相比例运算电路
由于“虚断”,i+= 0 i-= 0
即 i I = iF
u+ = 0;
uI - u- u- - uo R1 RF
由于“虚短”, u- = u+ = 0 ——“虚地”
uI -uo R1 RF
R2= R1// RF。
RF uo - u I RI
R2是平衡电阻,为了防止静态偏置电流造成的影响。
0 3dB
-20
高通特性:
20dB/十倍频
-40
幅频特性
Au 1 当 f < fL (低频), Au 1
当 f ≥ fL(高频),
且频率愈低,Au 的值愈小,
低频信号不能通过。
f 相角: 90 - arctan ( ) fL
90º 45º
f f L 时, 0; f f L 时, 90; f f L 时, 45
uo duI du C - , uO - RC I dt R dt
基本微分电路
输出电压反映了输入电压的变化趋势
例:假设输入一个方波信 号uI,求输出uo的波形。
duI uO - RC dt
uI
微分运算电路的改进
1 XC 2 fC
uO R R uO uI , uI XC XC
电压跟随器
由于“虚短”
u0= uI
输入电阻很大, 输出电阻很小, 常用做缓冲器, 实现阻抗变换。
3、加法运算电路
由于“虚断”,i- = 0
所以:i1 + i2 + i3 = iF
又因“虚地”,u- = 0
uO uI1 uI2 uI3 -R 所以: R1 R2 R3 RF
RF RF RF uO -( uI1 uI2 uI3 ) R1 R2 R3
当 f f L 时, Au 0 dB 20lg
2
20lg f 当 f f L 时, Au 20lg fL
当 f f L 时, lg Au -20 lg 2 -3dB 20
对数幅频特性:
20lg Au / dB
实际幅频特性曲线:
0.1 fL fL 10 fL f
τ = RCF
——积分时间常数(S)
例:假设R=10kΩ ,CF=0.1uF, 电容器两端的初始电压 uC(0)=0,求输出uo的波形。 解:uO 1 u I dt RCF
1 u dt 3 -6 I 10 10 0.1 10 1 - -3 u I d t 10
uI/V
当uI<UT1时,uo=+Uz 当uI>UT1时,uo=-Uz 当输出电压为uo为负最大 值-Uz时,同相输入端的电 位设为UT2,有:
UT2= R2 RF (- U Z ) U REF R F+R 2 R F+R 2
UT2
±Uz uO
+UZ
O
-UZ
UT1 u I
当uI<UT2时,uo=+Uz 当uI>UT2时,uo=-Uz
fH 称为上限截止频率
则: u A
1 1 j RC
1 f 1 j fH
f 1 fH f 相角: -arctan fH
模: Au
1
2
20lg Au / dB
对数幅频特性:
0.1 fH 3dB
fH
10 fH
0 -20 -40
当输入信号的频率较高时, 电容的容抗 X C 较大,电路的电 压增益较大。微分运算电路 对于高频信号较敏感。
F
R、C构成相位滞后网络, 使运放易进入自激状态。
7、滤波电路 高通电路
R UO Au Ui R 1 jC 1 1 1 jRC
C
+
Ui
+
R
UO
_ RC 高通电路 f fL 模: u A 2 f 1 f L
5.3 运放非线性电路
电压比较器
1.电压比较器将一个模拟量输入电压与一个参考 电压进行比较,输出只有两种可能的状态:高 电平或低电平。 2.比较器中的集成运放一般工作在非线性区;处于 开环状态或引入正反馈。
3.分类:单限比较器、(迟滞)滞回比较器。
单限比较器
由于理想运放的开环差模 增益为无穷大,所以 当 uI < uR 时,uO= + UOM; 当 uI > uR 时,uO = - UOM ; 当 uR =0时,比较器称为过零比较器 当 uI < 0 时,uO= + UOM; 当 uI > 0 时,uO = - UOM ;
R1 UT2= U Z -UT R1+R 2
uO
+UZ
-UT
O
-UZ
UT u I
当uI<UT2(-UT) 时,uo=+Uz 当uI>UT2(-UT)时,uo=-Uz
当输出电压为uo为正最大值 +Uz时,同相输入端的电位 设为UT1,有:
UT1= R2 RF UZ U REF R F+R 2 R F+R 2
4、减法运算电路
由于“虚断”,i+ =0 RF u uI R1 RF
i- = 0
RF R1 u- uI uO R1 RF R1 RF
由于“虚短”, u+ = u- ,所以:
RF R1 RF uI uO uI R1 RF R1 RF R1 RF RF uO (uI - uI ) 令R1= R1´, RF= RF´ R1
第5章 集成运算放大器的应用
5.1 理想运算放大器的条件及特点
5.2 线性运算放大电路
5.3 运放非线性电路
5.1 理想运算放大器的条件及特点
一、理想运放的性能指标
开环差模电压增益 Aod = ∞; 差模输入电阻 Rid = ∞; 输出电阻 Ro = 0; 共模抑制比 KCMRR = ∞; UIO = 0、IIO = 0、 IIB = 0; 带宽 fH = ∞ ,等等。
缺点:抗干扰能力较差
uR uO +UOM
uR
O uI
-UOM
迟滞电压比较器
当输出电压为uo为正最大值 +Uz时,同相输入端的电位 设为UT1,有:
UT1= R1 U Z UT R1+R 2
当uI<UT1(UT)时,uo=+Uz 当uI>UT1(UT )时,uo=-Uz 当输出电压为uo为负最大 值-Uz时,同相输入端的电 位设为UT2,有:
u-
iuO
u
i
+
Aod
——“虚短”
虚断
uid i i- 0 Rid
——“虚断”
uid
Rid
注意:
1、“虚短”只有运放工作在线性区的时候才能够满足, 而线性区的范围非常小,因此要想运放工作在线性区, 必须引入负反馈。 2、“虚断”在线性区和非线性区都满足。理想运放工作在非线性区特:反相比例运算电路的特性
uI R1 输入电阻Ri= iI
缺点:输入电阻不大
u u0 共模输入电压 uic 2
优点:对共模抑制比KCMRR的要求不高
2、同相比例运算电路
由于“虚断”,i+= 0 i-= 0 u+ = uI;
u-
R1 uO R1 RF
由于“虚短”, u- = u+ = uI ;
2 -2 0 1 2 3 4 5
由于横轴的时间单位为ms,所 以 u O - u I dt
t t 0
t
t/ms
当0≤t≤1, uO - uI dt - 2dt -2t
0
uo/V
0 1 2 3 4 5
当1≤t≤2, uO -1 uI dt uO (1) 2(t - 1) - 2
1. uO 的值只有两种可能: 当 u+ > u-时,uO = + UOM 当 u+< u-时, uO = - UOM 在非线性区内,(u+ - u-)可能很大,即 uP ≠uN。“虚短” 不存在。 2. 理想运放的输入电流等于零
i i- 0
即“虚断”仍存在。
5.2 线性运算放大器
集成运放的应用首先表现在它能够构成各 种运算电路上。 在运算电路中,集成运放必须工作在线性区, 利用反馈网络能够实现各种数学运算。 基本运算电路包括: 比例、加减、积分、微分
-2
t/ms
积分运算电路的改进
X CF 1 2 fCF
X CF uO uO uI , uI R R
X CF
当输入信号的频率较低时, 电容的容抗 X C 较大,电路的电 压增益较大,使运放进入饱 和状态。
F
6、微分运算电路
由于“虚断”: i- = 0
iC= iR u- ii+ u+
由于“虚地”,u- = 0 duI -uO iC C , iR dt R
i-
R´是平衡电阻, R R1 / / R2 / / R3 / / RF
设计一个电路,使得uo=-(5uI1+uI2+4uI3)