第12章 集成运算放大器
智慧树知道网课《电工电子技术(山东联盟)》课后章节测试满分答案
第一章测试1【判断题】(10分)理想电压源与理想电流源对外电路的伏安特性一致，因此可以等效互换。
A.对B.错2【判断题】(10分)电路如图所示，与电流源串联的4Ω电阻对节点电压不起作用，列写节点电压方程时，不计入分母中。
A.对B.错3【单选题】(10分)如图所示电路中，恒流源的电压为多少？A.10VB.6VC.-14V4【单选题】(10分)如图所示电路中，流过8V电压源的电流是0，计算的值。
A.8VB.6VC.4V5【多选题】(10分)常用电路分析方法包括：A.戴维南定理B.叠加原理C.节点电压法D.等效电源定理E.支路电流法6【单选题】(10分)图示电路中，支路电流I1为（）。
A.1.25AB.-1.75AC.0.5A7【单选题】(10分)图示电路中，电压U ab为（）。
A.12/7VB.12VC.4V8【单选题】(10分)将图示一端口电路等效变换成电压源电路（令参考方向由a指向b），等效后的电压源电压为（）。
A.B.12VC.10.5V9【单选题】(10分)图示电路中，电流I3为（）。
A.0.5AB.0.75AC.0.25A【单选题】(10分)图示电路中，等效电阻R0为（）。
A.5ΩB.0ΩC.3Ω第二章测试1【单选题】(10分)关于换路定则，以下表达式描述正确的是（）A.B.C.D.2【单选题】(10分)关于一阶线性电路暂态分析三要素法的公式，以下书写正确的是（）A.B.C.D.3【单选题】(10分)关于RC电路的零输入响应，以下说法的是（）A.RC电路的零输入响应它完全是一个暂态响应。
B.RC电路的零输入响应是指换路瞬间电路中无电源激励。
C.RC电路的零输入响应反映了电容元件的充电过程。
D.RC电路的零输入响应是指输入信号为0，由电容的初始储能产生的响应。
4【单选题】(10分)关于RC电路的零状态响应，以下说法的是（）A.RC电路的零状态响应是指电容的初始储能为0，由输入信号在电路中产生的响应。
电路12章含运算放大器电路
•
( I 2 )
•
•
I1 I2
4、理想回转器与变压器比较 理想变压器
理想回转器
u1 nu2
n 0
i1
1 n
i
2
A 0
1 n
i1 gu2
A
0
i2 gu1
g
1
g 0
互易元件, 阻抗变换 非互易元件, 阻抗逆变换
详细内容见P233表12-1
例1：图示网络，求H参数矩阵。
解： u1 nu2
其中: r=- Rf
r
u1 ri2 u2 ri1
12-5 回转器 回转方向
1、回转器：
r
一种非互易多端元件。
电路符号：
伏安关系：i1 gu2 i2 gu1
i1 i2
0 g
gu1
0
u2
g : 回转电导（S)
u1 ri2
u2 ri1
u1 u2
0 r
ri1
0
i2
r : 回转电阻（ ）
五、微分器
i1
i2
虚 地
i1
C
du1 dt
i2
u2 R
六、电压跟随器
u2 u1
特点: 输入阻抗大，输出阻抗小；
作用: 隔离
u2
RC
du1 dt
六、电压跟随器
u2 u1
特点: 输入阻抗大，输出阻抗小；
作用: 隔离
12-4 用运算放大器实现受控源 i2
u2
Rf R1
u1
u1
i1
其中: =- Rf / R1
12-4 用运算放大器实现受控源 i2
u2
Rf R1
u1
通用集成运算放大器测试方法
运算放大器电参数测试方法通用集成运算放大器电路测试方法作者：李雷一、器件介绍集成运算放大器（简称运放）是模拟集成电路中较大的一个系列，也是各种电子系统中不可缺少的基本功能电路，它广泛的应用于各种电子整机和组合电路之中。
本文主要介绍通用运算放大器的测试原理和实用测试方法。
1．运算放大器的分类从不同的角度，运算放大器可以分为多类：1．从单片集成规模上可分为：单运放（如：OP07A）、双运放(AD712)、四运放(LM124)。
2．从输出幅度及功率上可分为：普通运放、大功率运放(LM12)、高压运放（OPA445）。
3．从输入形式上可分为：普通运放、高输入阻抗运放(AD515、LF353)。
4．从电参数上可分为：普通运放、高精密运放（例如：OP37A）、高速运放(AD847)等。
5．从工作原理上可分为：电压反馈型运放、电流反馈型运放（AD811）、跨倒运放(CA3180)等。
6．从应用场合上可分为：通用运放、仪表运放（INA128）、音频运放(LM386)、视频运放(AD845)、隔离运放（BB3656）等。
2．通用运放的典型测试原理图（INTERSIL公司）李雷第 1 页2008-9-10运算放大器电参数测试方法二、电参数的测试方法以及注意事项一般来说集成运算放大器的电参数分为两类：直流参数和交流参数。
直流参数主要包括：失调电压、偏置电流、失调电流、失调电压调节范围、输出幅度、大信号电压增益、电源电压抑制比、共模抑制比、共模输入范围、电源电流十项。
交流参数主要包括：大信号压摆率、小信号过冲、单位增益带宽、建立时间、上升时间、下降时间六项。
而其中电源电流、偏置电流、失调电流、失调电压、输出幅度、开环增益、电源电压抑制比、共模抑制比、大信号压摆率、单位增益带宽这十项参数反映了运算放大器的精度、速度、放大能力等重要指标，故作为考核运放器件性能的关键参数。
通常运算放大器电参数的测试分为两种方法：一种是单管测试法，另一种是带辅助放大器的测试方法。
第12章 数模与模数转换
d0
d1
输入
…
dn－1
uo 或 io D / A 输出
uo Ku (dn1 2n1 dn2 2n2 d1 21 d0 20 )
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电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
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普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.2.1 数/模转换电路的基本概念
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电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
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普通高等教育“十二五”规划教材
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§12.1 数/模与模/数转换的基本概念
作用在被控对象上的信号通常也是模拟信号，这就需 要将计算机处理过的数字信号再转换为模拟信号，才能作 用于被控制对象，这种把数字量转换成相应的模拟量的过 程叫做数/模转换，其相应的转换电路叫做数/模转换器 （Digital-Analog Converter， DAC）。数字控制系统框图 如图12-1所示。
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电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
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普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.2.3 D/A转换器主要技术指标
3.转换速度 D/A转换器从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所
需要的时间称为转换速度。 不同的DAC转换速度亦不同，一般约在几微秒到几十微秒
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电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
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普通高等教育“十二五”规划教材
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§12.1 数/模与模/数转换的基本概念
图12-1 数字控制系统框图
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电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
2020年智慧树知道网课《模拟电子技术(山东联盟—中国石油大学(华东))》课后章节测试满分答案1
第一章测试1【单选题】(10分)稳压二极管只有工作在()区才能够起稳定电压的作用。
A.不确定B.反向击穿区C.正向导通区D.反向截止区2【单选题】(10分)已知某晶体管处于放大状态，测得其三个极的电位分别为6V、9V和6.3V，则6V所对应的电极为()。
A.基极B.不确定C.集电极D.发射极3【判断题】(10分)二极管两端加上正向电压就一定会导通。
A.错B.对4【判断题】(10分)PNP管放大电路中，UCC的极性为负，说明发射结反偏，集电结正偏。
A.错B.对5【判断题】(10分)如果晶体管的集电极电流大于它的最大允许电流ICM，则该管立刻被击穿。
A.错B.对6【判断题】(10分)晶体管工作在截止区的条件是发射结反偏，集电结反偏。
A.错B.对7【判断题】(10分)二极管若工作在反向击穿区，一定会被击穿。
A.对B.错8【判断题】(10分)PN结具有电流放大作用。
A.错B.对9【判断题】(10分)截止状态的三极管，发射结、集电结均加反向偏置电压。
A.对B.错10【判断题】(10分)在P型半导体中，当温度升高时，自由电子浓度会增加，而空穴浓度保持不变。
A.对B.错第二章测试1【单选题】(10分)某多级放大电路由两个参数相同的单级放大电路组成，在组成它的单级放大电路的截止频率处，放大倍数下降了()dB 。
A.B.3C.6D.0.7072【单选题】(10分)某电压放大电路输出端接500Ω负载电阻时输出电压为5V，接1.5kΩ负载电阻时输出电压为7.5V，该放大电路的输出电阻为()Ω。
A.100B.1100C.1000D.5003【单选题】(10分)某运算放大器的开环增益为80dB，上限截止频率为8Hz，把它接成同相比例放大电路后电路的放大倍数为100，则此电路的上限截止频率为()Hz。
A.80B.800C.100D.80004【判断题】(10分)计算多级放大电路的增益时，总增益等于每级电路开路增益的积。
A.对B.错5【单选题】(10分)放大电路的输入电阻越大，从信号源索取的电流就()。
电工电子学_集成运算放大器
24
9.3 集成运放在信号运算方面的应用
由于开环电压放大倍数Auo很高，集成运放开环工作时线性区很 窄。因此，为了保证运放处于线性工作区，通常都要引入深度负反馈。 集成运放引入适当的负反馈，可以使输出和输入之间满足某种特定的 函数关系，实现特定的模拟运算。当反馈电路为线性电路时，可以实 现比例、加法、减法、积分、微分等运算。
图9.2.1 反馈放大电路框图
电路中的反馈是指将电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部 通过一定的电路（反馈电路）送回到输入回路，与输入信号一同控制 电路的输出。可用图9.2.1所示的方框图来表示。
16
2. 反馈的分类
（1）正反馈和负反馈 根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。 （2）直流反馈和交流反馈 根据反馈信号的交直流性质，可以将反馈分为直流反馈和交流反馈。 （3）电压反馈和电流反馈 根据输出端反馈采样信息的不同，可以将反馈分为电压反馈和电流反 馈。 （4）串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端联结方式的不同，可以将 反馈分为串联反馈和并联反馈。
9
3. 输入和输出方式
差放电路有双端输入和单端输入两种输入方式。同样也有双端 输出和单端输出两种输出方式。因此，差动放大电路共有四种输入输 出方式。 （1）双端输入双端输出 （2）双端输入单端输出 （3）单端输入双端输出 （4）单端输入单端输出
10
4. 共模抑制比
差动放大电路对差模信号和共模信号都有放大作用，但对差动 放大电路来说，差模信号是有用信号，共模信号则是需要抑制的。因 此要求差放电路的差模放大倍数尽可能大，而共模放大倍数尽可能小。 为了衡量差放电路放大差模信号和抑制共模干扰的能力，引入共模抑 制比作为技术指标，用KCMR表示。其定义为差模电压放大倍数与共 模电压放大倍数之比，即 A （9.1.11） K ud
第12章 共射极放大电路
iC iB ( I BQ ib ) I BQ iB I CQ ic uCE U CEQ uce
uBE U BEQ ui
四、静点工作点的选择与波形 失真 当放大电路静态工作点设置不得当时，会造成放大电路的波
形失真，本节通过实验来观察波形失真的现象。 （一）操作 1．框图：
3．现象：
（1）由于静态工作点已经调整适当，此时观察到的波形图 并无失真。
（2）通过两个信号输入调节旋钮 YA 和 YB 上标示的电压刻 度（V / 格）以及荧光屏上的波形幅度可以测出输入电压和输出 电压的幅值，并可以算出放大器的电压放大倍数。 （3）两波形的相位相差为 180，这是单管发射极放大电 路的倒相作用。
结论 （1）共发射极单管放大电路的输出波形的正半周（波形上 半周）出现平顶，是截止失真；若输出波形的负半周（即波形 下半部）出现平顶，是饱和失真。
（2）出现失真的原因：
Q 点设置不当，应调整放大管基极偏置电阻，使静态工作 点处于适当的位置。
3．双向失真 （1）现象 Rb适中，输出波形无失真，增大信号源 的电压幅度，使放大器的输入信号增大，这 时输出电压信号波形的上、下部分都出现平 顶，同时产生了饱和失真和截止失真——称 为双向失真，如图所示。 （2）原因
由晶体管的放大原理有：
再根据直流通路可得
二、共发射极放大电路
[例1] 在下图中，设 UE = 12 V，Rb = 200 k，Rc = 2.4 k， = 50，试计算静态工作点。 解：根据静态工作点计算公式
Ib
U E U BEQ Rb
UE 12 A 60 μA 3 Rb 20010
输入信号的电压幅度太大，在信号的正半造成饱和失真， 负半周造成截止失真。
第12章运算放大器
电工电子技术
第12章
运算放大器
集成运放的种类
（1）通用型。性能指标适合一般性使用，其特点是电 源电压适应范围广，允许有较大的输入电压等，如 CF741 等。 （2）低功耗型。静态功耗≤2mW，如 XF253 等。 （3）高精度型。失调电压温度系数在 1μ V／℃左 右， 能保 证 组成 的 电路 对 微弱 信号 检 测的 准 确性 ， 如 CF75、CF7650 等。 （4）高阻型。输入电阻可达 1012 Ω ，如 F55 系列等。 还有宽带型、高压型等等。使用时须查阅集成运放手 册，详细了解它们的各种参数，作为使用和选择的依据。
由此可得：
R 1 F u i uo R1
输出电压与输入电压的相位相同。
电工电子技术
第12章
运算放大器
－ ui +
∞
+ uo
同反相输入比例运算电路一样，为 了提高差动电路的对称性，平衡电 阻 R p R1 // R F 。 闭环电压放大倍数为： uo RF Auf 1 ui R1 可见同相比例运算电路的闭环电压 放大 倍 数 必定 于 或等 于u 1 。 当 大 Rf 0 R1 uo i 或 时， ，即
电工电子技术
第12章
运算放大器
12.3.3 同相输入运算放大电路的分析方法
1、同相比例运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析 依据可知： i1 i f ， u u u i 而
ui 0 u i1 R1 R1
+ uo
if R1 i1 ui Rp
RF
－ +
∞
Δ
u u o ui u o if RF RF
RF uo (u i 2 u i1 ) R1
【电工学期末考试习题】第12章 集成运算放大器 习题参考答案
第12章 集成运算放大器 习题参考答案一、填空题：1. 理想运放同相输入端和反相输入端的“虚短”指的是 同相输入端与反相输入端两点电位相等，在没有短接的情况下出现相当于短接时的现象。
2. 将放大器 输出信号 的全部或部分通过某种方式回送到输入端，这部分信号叫做 反馈 信号。
使放大器净输入信号减小，放大倍数也减小的反馈，称为 负 反馈；使放大器净输入信号增加，放大倍数也增加的反馈，称为 正 反馈。
放大电路中常用的负反馈类型有 并联电压 负反馈、 串联电压 负反馈、 并联电流 负反馈和 串联电流 负反馈。
3. 若要集成运放工作在线性区，则必须在电路中引入 负 反馈；若要集成运放工作在非线性区，则必须在电路中引入 开环 或者 正 反馈。
集成运放工作在线性区的特点是 输入电流 等于零和 输出电阻 等于零；工作在非线性区的特点：一是输出电压只具有 高电平、低电平两种稳定 状态和净输入电流等于 零 ；在运算放大器电路中，集成运放工作在 线性 区，电压比较器集成运放工作在 非线性 区。
4. 集成运放有两个输入端，称为 同相 输入端和 反相 输入端，相应有 同相输入 、 反相输入 和 双端输入 三种输入方式。
5. 放大电路为稳定静态工作点，应该引入 直流 负反馈；为提高电路的输入电阻，应该引入 串联 负反馈；为了稳定输出电压，应该引入 电压 负反馈。
6. 理想运算放大器工作在线性区时有两个重要特点是“虚短”和 “虚断” 。
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。
电子技术_北京交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
电子技术_北京交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在如图所示的JK触发器中，【图片】端的功能是异步（）。
【图片】参考答案:置“0”2.整流滤波电路如图所示，变压器副边电压有效值U21= U22=30V，若输出电压UO= 36V，则说明此时电路出现的状况是( )。
【图片】参考答案:电路元件均正常3.整流电路如图所示，已知输出电压平均值UO=18V，则变压器副边电压有效值【图片】应为( )。
【图片】参考答案:20V4.4位左移移位寄存器要并行输出四位输入数码需要（）个移位脉冲。
参考答案:45.请选择合适的与非门实现逻辑函数【图片】，试判断逻辑电路图的对错。
【图片】参考答案:正确6.已知逻辑图和输入A，B，C的波形如图所示，试判断输出F波形（图中红色波形）的对错。
【图片】【图片】参考答案:正确7.工作在反向击穿区的稳压二极管具有( )作用。
参考答案:稳定电压8.二极管电路如题图所示，设二极管为理想二极管，已知u1=-3V，u2=0V，则输出电压uo为( )。
【图片】参考答案:-3V9.整流电路如图所示，变压器副边电压有效值【图片】为10 V，则输出电压的平均值【图片】是（）。
【图片】参考答案:4.5 V10.单相桥式整流电路如图1所示，变压器副边电压【图片】的波形如图2所示，设四个二极管均为理想元件，则二极管D1两端的电压【图片】的波形为图3中（）。
【图片】参考答案:(d)11.如图所示共发射极放大电路中出现饱和失真，应采取以下（）措施可消除失真。
【图片】参考答案:增大RB或减小UCC12.TTL三态门电路如图所示。
写出输出F与输入A、B的表达式为（）。
【图片】参考答案:C=1，C=0，13.下列四个数中最大的数是（）。
参考答案:(178)1014.对于如图所示的波形，A、B为输入，F为输出，其反映的逻辑关系是（）。
【图片】参考答案:异或关系15.电路如图所示，D为硅二极管，根据所给出的电路参数判断该管为( )。
运算放大器计算
图12.02 同相求和运算电路
v&1 // R' )vi2 + R1 + ( R2 // R' ) R2 + ( R1 // R' ) R 而 v− = vo Rf + R v− = v+
乘法器是又一种广泛使用的模拟集成电 它可以实现乘、 开方、乘方、 路，它可以实现乘、除、开方、乘方、调幅 等功能，广泛应用于模拟运算、通信、测控 等功能，广泛应用于模拟运算、通信、 系统、电气测量和医疗仪器等许多领域。 系统、电气测量和医疗仪器等许多领域。
一、 模拟乘法器的基本原理 二、 变跨导型模拟乘法器
26mV
2Re
vO = KvXvY 19.02所示。
图19.02模拟乘法器原理图
二、 变跨导型模拟乘法器
根据图19.02的原理可以制成所谓变跨导 的原理可以制成所谓变跨导 根据图 模拟乘法器。在推导高频微变等效电路时， 模拟乘法器。在推导高频微变等效电路时， 将放大电路的增益写成为
Av = - pg m R ' L
图12.05 积分运算电路
vi 根据虚地有 i = ，于是 R
1 vO = −vC = − ∫ iC dt C 1 =− ∫ vi dt RC
图 12.05 积分运算放大电路
当输入信号是阶跃直流电压VI时，即
VI 1 vO = −vC = − ∫ vi dt = − RC t RC
8.2.2 微分运算电路
电子电路中复习试卷
第10章电子电路中常用的元件习题参考答案一、填空题：1. PN结的单向导电性指的是PN结正向偏置时导通，反向偏置时阻断的特性。
2. 硅晶体管和锗晶体管工作于放大状态时，其发射结电压U BE分别为0.7V 和0.3 V。
3. 晶体三极管有两个PN结，分别是发射结和集电结，分三个区域饱和区、放大区和截止区。
晶体管的三种工作状态是放大状态、饱和状态和截止状态。
4. 一个NPN三极管发射结和集电结都处于正偏，则此三极管处于饱和状态；其发射结和集电结都处于反偏时，此三极管处于截止状态；当发射结正偏、集电结反偏时，三极管为放大状态。
5. 物质按导电能力强弱可分为导体、绝缘体和半导体。
6. 本征半导体掺入微量的三价元素形成的是P型半导体，其多子为空穴。
7. 某晶体三极管三个电极的电位分别是：V1＝2V，V2＝1.7V，V3＝－2.5V，可判断该三极管管脚“1”为发射极，管脚“2”为基极，管脚“3”为集电极，且属于锗材料PNP型三极管。
8. 稳压管是一种特殊物质制造的面接触型硅二极管，工作在特性曲线的反向击穿区。
二、判断题：1.在P型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
（对）2. 二极管两端加上正向电压就一定会导通。
（错）3. 用万用表测试晶体管好坏时，应选择欧姆档中比较大的量程。
（错）4. PNP管放大电路中，U CC的极性为负，说明发射结反偏，集电结正偏。
（错）5. 晶体管可以把小电流放大成大电流。
（对）6. 晶体管可以把小电压放大成大电压。
（错）7. 晶体管可用较小电流控制较大电流。
（对）8. 如果晶体管的集电极电流大于它的最大允许电流I CM，则该管被击穿。
（错）9. 二极管若工作在反向击穿区，一定会被击穿。
（错）三、选择题：1. 处于截止状态的三极管，其工作状态为（B）。
A、发射结正偏，集电结反偏；B、发射结反偏，集电结反偏；C、发射结正偏，集电结正偏；D、发射结反偏，集电结正偏。
2. P型半导体是在本征半导体中加入微量的（ A ）元素构成的。
chap2 集成电路运算放大器
13
2.3 基本线性运放电路
• • • • • • 2.3.1同相放大电路 1.基本电路 电路介绍 同相端输入 反向端反馈 反馈类型
– 电压 – 串联 – 负反馈
14
2.3.1同相放大电路
• 2.负反馈概念 • vi↑→ vid↑→ vo↑→vf（vn） ↑ → vid↓ • → vo ↓
15
2.3.1同相放大电路
38
Chap2 习题
• 图中的A1、A2、A3均为理想运算放大器，试计算UO1、 UO2和UO3的值
39
Chap2 习题
• 试用集成运算放大器组成一个能实现下述运算功能的 电路： – vO=10vi1-20vi2+0.2vi3 –反馈电阻限定为100 kΩ，请画出具体的电路图，并 标明元件的数值。
Rf vO = (1 + )v I R1
输出与输入同相
vI
电压串联负反馈
vN
-
vP +
A
vO
vO = v I
电压跟随器
46
2. 加法电路
根据 根据 虚 短 、 虚 断 和 N 点 的KCL得： 得
负号表示v 在相位上是相反的。 负号表示 O与vS在相位上是相反的。
31
（积分运算） 积分运算）
1. 积分电路
为阶跃电压时， 当 vi 为阶跃电压时 ， 电容将以恒 流的方式进行充电，输出电压v 流的方式进行充电， 输出电压 o 与 时间t成近似线性关系 时间 成近似线性关系: 成近似线性关系
1 V V vO = − vi dt = − i t = − i t RC ∫ RC τ
29
第一级为同相放大电路，电路输入电阻为无穷大
2.4.2 仪表放大电路
第12章-6差分放大电路
IR eIE 1IE22IE VEVBE0.7V ICIEV E 2(R e V E E)V E E2 R 0 e.7V V o 1 QV o2QV C CICR Q C VOQVO1QVO2Q0
由于电路结构对称，元件参数和特性相同，
因而温度变化时VC1Q、VC2Q始终相等，使VOQ
当三极管的β≥50时，基本镜像电流源输出电流IL与参考 电流IREF的误差＜5%。
二、跟随型镜像电流源电路
减少输出电流IL与参考电流IREF的相对误差
ILIC2
IB22
IB3 2
2
IREFIC 1IB3ILIB3IL(1
)
2
当β≥50时，输出电流IL与参考电流IREF的相对误差小于0.1%
镜像电流源用作负载（电阻）
差模电压增益： Aud
=
uod u id
+ u i1
Rb T1
+
+
uo
-
+
u-o 1
u-o 2 T 2 R b
+ u i2
共模电压增益：
A uc
=
u oc u ic
－
总输出电压：
R
_
e
V
－
EE
u o= u o d u o cA u u i d d A u u i cc
共模抑制比
K CMR =
Aud Auc
• 集成运算放大器是通过半导体集成工艺制 成的一种高增益直接耦合式多级放大器。
uA741通用高增益运算通用放大器
一、集成运放的典型结构 运放的典型电路通常有三级放大电路组成
运放输入级：—差分放大（差动放大器）电路 该级要求有低温漂，高共模抑制比
电工电子技术与技能第3版 第12章 放大电路与集成运算放大器
第12章 放大电路与集成运算放大器
12.1.2 基本共射极放大电路结构
如图12-2所示，共射极放大电路主要由以下部分组成： 流射i结C【【【，正晶基集是向体极电放偏管偏极大压三置负电，极电载路并管阻电核给阻TR心基】b】R元极c起】也件提电称。供R流c偏一将放流个集大电合电作阻适极用，的电，电直流通源流的过V偏变C基置C化通极电转过电流换R流Ib成b为i，B集控三简—制极称射集管偏之电提流间极供的电发 电压变化，这个变化的电压，就是放大器的输出信号，即通过Rc将三极 管的电流放大作用转换为电压放大。
图12-4共射极放大电路动态分析实验电路
I第0 12章 放大电路与集成运算放大器
实验现象：用示波器观察可得到如图13-4所示波形。
图13-4 共射极放大电路动态分析各点波形
实验结论：由实验可以看出输出电压uo比ui大得多，说明共射极放大 电路具有电压放大作用；且uo和ui反相，说明共射放大电路还具有倒相作 用。
数，即放大电路输出电压与输入电
压之比为：
Av
vo vi
除电压放大倍，还有电流放大
图12-6 放大器的方框图
倍数Ai和功率放大倍数Ap， 三者关
系为：
AP
Po Pi
iovo iivi
Ai Av
工程上常用对数来表示放大倍
数，称为增益G，单位为分贝(dB)。
电压增益为：
Gu = 20lgAv(dB)
第12章 放大电路与集成运算放大器
第12章 放大电路与集成运算放大器
12.1.5 放大器的主要性能指标
【放大倍数】放大倍数是描述放大器放大能力的指标，常用A表示。 放入输大电出器压电的和流框输。图入如电图流；12右-6所边示是,输左出边端是，输外入接端负，载外，接u信o、号i源o分，别u为i、输ii分出别电为压输和
(第12章)信号的放大与调理电路解析
所以，这个电路能检波的最小输入电压为VD/Ao，其中VD
为二极管正向压降，Ao为运算放大器开环电压增益。可见 二极管正向压降的影响被削弱了Ao倍，从而使检波特性大
大改善。
2．绝对值电路
在半波整流电路的基础上，加一级加法运算
放大器，就组成了简单的绝对值电路。
图12-10即为简单绝对值电路以及它的 波形。电路图中R1 = R2，2R5 = R4 = R6， R3 = R1∥R2，R7 = R4∥R5∥R6，A1构成半 波整流电路，在R1=R2的条件下，v1与输入 电压vi的关系为
被测参数。根据电桥中可变电阻的数目不同，电
桥可分为单桥、双桥和全桥3种。
2．电桥放大器
电桥放大器的形式很多。一般要求电桥放大 器具有高输入阻抗和高共模抑制比。考虑在实际 应用中的种种因素，如供给桥路的电源是接地还
是悬空；传感元件是接地还是悬空；输出是否要
求线性关系等，应选用不同的电桥放大器。
（1）半桥式放大器
测量电路具有很高的输入阻抗。
常用自举反馈方法实现测量电路有高输入阻 抗。
图12-4 自举型高输入阻抗放大器之一
12.1.3 电荷放大器
电荷放大器是一种输出电压Uo与输入电荷Q 成正比的放大电路。电荷放大器被主要用来与压 电传感器相连，其优点在于可以避免传输电缆分
布电容的影响。
图12-7所示为用于压电传感器的电荷放大器 等效电路。是一种带电容负反馈的高输入阻抗高 增益运算放大器。它的输出电压与传感器产生的பைடு நூலகம்
入式线路。
2 Rf x Rf E Vo 1 Ex 2 R 2 x 2R
图12-3 电流放大式电桥放大器
该电路的特点是电桥供电电源接地。但是电
集成运算放大电路
IC2 IB2 + VT2 UBE2 R2
IC2 VT1 R1
IB1
+ UBE1
忽略基极电流，可得
I C2 R1 R1 I C1 I REF R2 R2
图 4.2.3
比例电流源
两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的 阻值成反比，故称为比例电流源。
三、微电流源
在镜像电流源的基础上 接入电阻 Re。 引入Re使 UBE2 < UBE1， 且 IC2 << IC1 ，即在 Re 值不 大的情况下，得到一个比较 小的输出电流 IC2 。
温度变化 和电源电压波 动，都将使集 电极电流产生 变化。且变化 趋势是相同的，
其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。 差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用。
3. 主要指标计算 （1）差模电压增益
<A> 双入、双出 v o1 v o2 vo AVD = v i1 v i2 v id
1. VT1、VT2 共集组态，具有 较高的差模输入电阻和共模输入 uI1 电压。 2. 共基组态的 VT3、VT4，与 有源负载 VT5、VT6 组合，可以 得到很高的电压放大倍数。
I8
VT1
+VCC uI2
VT2
VT3
VT4
uO
RC
I3,4
RC
3. VT3、VT4 共基接法能改善频率响应。
VEE 图 4.3.5 简化示意图
单端输入 单端输出
1 ( Rc // RL ) 2 R rbe
Ad
KCMR
R RL ( Rc // L ) ( RC // ) 1 ( R // R ) c L 2 2 R rbe 2 R rbe R rbe
电工电子技术第十二章数模(DA)和模数(AD)转换
• 当CP=1时，采样开关S接通，u(t)信号被采样， 并送到电容C中暂存。
• 当CP=0时，采样开关S断开，前面采样得到的电 压信号在电容C上保持，直到下一个CP=1信号到 来，在对新的电压信号进行采样。
其过程如图12-6所示。图中Ui为模拟输入信号，CP为取样信号，U0为取样后输出信 号。由图分析可得取样定理：设取样信号S（t）的频率为fs，输入模拟信号ui(t)的最 高频率分量的频率为fimax,则fs与必须满足下面的关系式
• 转换时间是指D/A转换器从输入数字信号开 始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所 用的时间。转换时间越小，工作速度就越 高。
12.2.3集成D/A的应用
D/A的集成器件有很多产品，现以D/A0832为例，讨论集成D/A的电路结构和应用方面的 一些问题。
D/A0832采用CMOS工艺，是具有20个引脚的双列直插式单片八位D/A转换器，其结构 如图12-3（a）所示。
若用精确度百分比表示，即
精确度
最大误差 输入模拟量满量程读数
一般A/D的精度为±0.02％，当输入模拟量满量程为10V时，其最大误差为10V的万 分之二，即2mV。
3.转换速度。转换速度是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转换 控制信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。采用不同 的转换电路，其转换速度是不同的。
• 将数字量转换为模拟量的装置称为数／模转换器，简称 D/A或DAC；将模拟量转换成数字量的装置称为模/数转换 器，简称A/D或ADC。本章主要讨论数/模和模/数转换器 的原理及应用。
图12-1 Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换器在生产过程中的应用
12.2数/模转换器（D/A转换器）
• D/A转换器是用来将一组二进制代码转换成 相应电压值的装置。常用的D/A转换器有T 型电阻网络、倒T型电阻网络D/A转换器、 权电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换 器及权电容网络D/A转换器等几种类型。
第22讲 第十一章放大电路基础(四)及第十二章线性集成运算放大器和运算电路
（2）并联负反馈使输入电阻减少由于基本放大电路与反馈电路在输入回路中并联，如图所示，由于，在相同的V i作用下，因I f的存在而使I i增加，因此，并联负反馈使输入电阻R if=V i/I i减小。
所以，并联负反馈使输入电阻减小倍。
●负反馈对放大电路输出电阻的影响◆电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈取样于输出电压，又能维持输出电压稳定，即是说，输入信号一定时，电压负反馈的输出趋于一恒压源，其输出电阻很小。
有电压负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )①。
反馈愈深，R of愈小。
◆电流负反馈使输出电阻增加电流反馈取样于输出电流，能维持输出电流稳定，就是说，输入信号一定时，电流负反馈的输出趋于一恒流源，其输出电阻很大。
有电流负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )倍。
反馈愈深，R of愈大11.2.5 深度负反馈放大电路近似计算的一般方法● 近似计算的根据 根据和的定义 ，在 中，若 ， 则 即 所以有此式表明，当 时，反馈信号 与输入信号 相差甚微，净输入信号 甚小，因而有对于串联负反馈有 （虚短）， ；对于并联负反馈有 、， （虚断）。
利用“虚短”、“虚断”的概念可以以快速方便地估算出负反馈放大电路的闭环增益 或闭环电压增益。
● 近似计算的方法1．判别反馈类型，正确识别并画出反馈网络。
注意电压取样时不要把直接并在输出口的电阻计入反馈网络；电流求和时不要把并在输入口的电阻计入反馈网络。
2．在反馈网络输入口标出反馈信号：电压求和为开路电压fv ，电流求和时为短路电流fi ，再由反馈网络求出反馈系数F 。
要注意标fv 时在反馈网络入口标上正下负；标fi 时必须在反馈网络入口以上端流入为参考方向。
3．求闭环增益 ，注意不同的反馈类型fA 的量纲不同。
4．由fA 求闭环源电压增益vsfA 。
电压取样电压求和时：s f vsf v v A A 0==电压取样电流求和时：00f vsf s s s sA v vA v i R R ===电流取样电压求和时：00L vsf f Ls sv i R A A R v v ''⋅'===电流取样电流求和时：00f L L vsfs s s sA R v i R A v i R R '''⋅===⋅其中：0i '是输出管的管端输出电流，即取样电流。
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当 R1= 或 RF = 0 时， uo = ui ， Auf = 1， RF 称电压跟随器。
由运放构成的电压跟 R1 随器输入电阻高、输出 – + + uo +电阻低，其跟随性能比 + R2 u射极输出器更好。 – i –
例： +15V 15k 15k
7.5k
– +
第12章 集成运算放大器
本章要求
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想 运算放大器并掌握其基本分析方法。 3. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和
积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器
的工作原理。 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。
12.1 集成运算放大器的简单介绍
12.1.4
理想运算放大器及其分析依据
2. 电压传输特性 uo= f (ui) uo +Uo(sat)
理想特性
O
线性区 u +– u – 饱和区
u– u+
ui
– +
+ uo
实际特性
理想运算放大器图形符号
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
饱和区： u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
12.1.1 集成运算放大器的特点
1. 元器件参数的一致性和对称性好； 2. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流 源代替，电位器需外接； 3. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电 容、电感 和变压器均需外接； 4. 二极管多用三极管的发射结代替。
各类型号集成芯片
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12.1.2 电路的简单说明
ui1 ui2 ui3
ii1 ii2 ii3
R11 R12 R13 R2
if
RF
u i1 u Ri1
ui 2 u Ri 2
ui1 Ri1
ui 3 u Ri 3
ui 3 Ri 3
ui2
u uo RF
uo RF
_
∞
u _o
因虚短, u–= u+= 0
故得
输入级 中间级 偏置 电路 输出级
运算放大器方框图
输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干 扰信号，都采用带恒流源的差分放大器 。 中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源 的共发射极放大电路构成。 输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载 能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。 偏置电路: 由镜像恒流源等电路组成
+ ui – R1 R2 – +
+
+ uO –
= –50 10 = –5 R2 = R1 RF
2. 因 Auf = – RF / R1 = – RF 10 = –10 故得 RF = –Auf R1 = –(–10) 10 =100 k
R2 = 10 100 (10 +100) = 9. 1 k
4.高速型运算放大器 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、uA715等。 5.低功耗型运算放大器 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。常用的运算放大器有TL-022C、 TL-060C等，其工作电压为±2V~±18V，消耗电流为 50~250mA。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10uW，可采用单节电池供电。 6.高压大功率型运算放大器 运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的 运算放大器中，输出电压的最大值一般仅几十伏，输出电流仅 几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流，集成运放外部 必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加 任何电路，即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电 源电压可达±150V，uA791集成运放的输出电流可达1A。
输入级
同相输入
偏置电路
T9
T12
中间级
T13
R7 T18
输出级
T8 T1 T2
+UCC
T14 输出 R9 R10 T20
–
同相输入
+
C
R5 T12
T3
T4 T7
R8
T15
uo
T5 R3
T6
T10 R4
T11
T19 R12
T17 R11
R1
R2
-UEE
集成运放 741的电路原理图
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1.反相比例运算 (1) 电路组成 if RF
(2) 电压放大倍数
结论：
(1) Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加在反相输入端。 (2) Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。
(3) | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。
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12.1.3 主要参数
1. 最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。 2. 开环差模电压增益 Auo
运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo 愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。 3. 输入失调电压 UIO 愈小愈好 4. 输入失调电流 IIO 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM 运放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。
u ? ui1
R12 同理，ui2单独作用时 RF R11 uo (1 ) ui 2 R1 R11 R12
(1
RF
R1 R11 R12
)
R12
ui1
uo (1
RF R1
)(
R12 R11 R12
ui1
R11 R11 R12
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ui 2 )
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12.2.1
比例运算
因虚断，i+= i– = 0 ， 所以 i1 if u uo ui u if i1 i1 R1 i– RF R1 – + + 因虚短, 所以u–=u+= 0， + ui uo + 称反相输入端“虚 – R2 i+ – 地”— 反相输入的重要 以后如不加说明，输入、输 特点 出的另一端均为地()。 因要求静态时u+、 u– 对 地电阻相同， 所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的 一种模拟集成电路。
集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之 间的联接同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不 可分的整体。 集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可 靠性高、价格低。
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集成运算放大器的分类 : 1.通用型运算放大器 这类器件的主要特点是价格低廉，其性能指标能 适合于一般性使用。例uA741（单运放）、LM358 （双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输 入级的LF356。 2.高阻型运算放大器 特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非 常小，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OP07、OP-27、AD508及ICL7650等。
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12.2 运算放大器在信号运算方面的运用
集成运算放大器能构成比例、加法、减法、微 分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算电路。 集成运算放大器通常要引入深度负反馈。所以， 它的输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电 路和输入电路的结构和参数，而与运算放大器本身 的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构 形式，就可以实现不同的运算。
(4) 因u–= u+= 0 ， 所以反相输入端“虚地”。
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例: 电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，RF = 50 k 。 求: 1. Auf 、R2 ； 2. 若 R1不变, 要求Auf为 – 10, 则RF 、 R2 应为多少？ RF 解：1. Auf = – RF R1
=10 50 (10+50) = 8.3 k
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2. 同相比例运算 (1) 电路组成
RF
(2) 电压放大倍数 因虚断，所以u+ = ui
u R1 R1 RF uo
+ ui –
R1 u – – + u+ + R2
+ uo –
因要求静态时u+、u对地 电阻相同， 所以平衡电阻R2=R1//RF
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3.
理想运放工作在线性区的特点 因为 uo = Auo(u+– u– ) i– ∞ u– – uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0 + i+ 即 u+= u– ,若同相端接 u+ + “地”， u+= u– =0，称“虚短” 电压传输特性 (2) 输入电流约等于 0 uo 即 i+= i– 0 ,称“虚断” +Uo(sat)