第5章集成运算放大器及其应用
电子技术基础课后习题答案五章
第五章集成运算放大器5-1 什么是直接耦合放大器？它试用于那些场合？与阻容耦合放大器相比有哪些优点？答：用来放大缓慢变化的信号或某个直流量的变化（统称为直流信号）的放大电路，称为直流放大器。
适用于放大缓慢变化的低频信号和交流信号，与阻容耦合放大器相比能够放大缓慢的低频信号，不紧能够放大直流信号，也可以放大交流信号。
5-2 直接耦合放大器有什么特殊问题？在电路上采取什么办法来解决？答：直接耦合放大器采用直接耦合方式，因而带来了前后级的静态工作点相互影响，相互牵制的特殊问题。
因此在电路的V2的射级上加接了R e2 ，抬高了V2管的射级电位，或者将R e2换成稳压二极管V Z ，采用NPN和PNP管组成的互补耦合电路。
5-3 解释：共模信号、差模信号、共模放大倍数、差模放大倍数、共模抑制比。
答：共模信号：在差分放大电路中，把大小相等，极性相同的输入信号称为共模信号；差模信号：在差分放大电路中，把大小相等，极性相反的输入信号称为差模信号；共模放大倍数：在差分放大电路中，共模放大倍数为双输出端的差值，为零，这样更好的抑制了零点漂移现象。
差模放大倍数：在差分放大电路中，差模放大倍数为双输出端的差值，放大倍数为A vd = -βvOvI = -βRcrbe，该电路多用一只三极管以换取对零点漂移的抑制共模抑制比：差模放大倍数与共模放大倍数的比值称为共模抑制比K CMR =AvdAvc当电路完全对称时A vc为零，则共模抑制比K CMR 无穷大。
5-4 集成运放由哪几部分组成？试分析其作用。
答：集成运放主要由以下部分组成输入级：由差分电路组成，应用该电路的目的是力求较低的“零飘”和较高的共模抑制比；中间级：高增益的电压放大电路组成；输出级：三极管射极输出器互补电路组成；偏置电路：为集成运放各级电路提供合适而稳定的静态工作点。
5-5 集成运放有哪些常用参数？解释这些参数的含义。
答：（1）开环差模电压放大倍数 A VO无反馈时集成运放的放大倍数。
讲义第5章集成运算放大电路
第5章集成运算放大电路（上一章介绍的用三极管、场效应管等组成的放大电路称为分立元件电子电路。
）集成电路：如果在一块微小的半导体基片上，将用晶体管（或场效应管）组成的实现特定功能的电子电路制造出来，这样的电子电路称为集成电路。
（集成电路是一个不可分割的整体，具有其自身的参数及技术指标。
模拟集成电路种类较多，本章主要介绍集成运算放大电路。
）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。
（4）理解电压比较器的工作原理和应用。
5.1集成运算放大器简介5.1.1集成运算放大器芯片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。
集成运算放大器简称运放，是一种多端集成电路。
集成运放是一种价格低廉、用途广泛的电子器件。
早期，运放主要用来完成模拟信号的求和、微分和积分等运算，故称为运算放大器。
现在，运放的应用已远远超过运算的范围。
它在通信、控制和测量等设备中得到广泛应用。
1、集成电路的概念（1）集成电路：禾U用半导体的制造工艺，把晶体管、电阻、电容及电路连线等做在一个半导体基片上，形成不可分割的固体块。
集成电路优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。
（2）集成电路分类：模拟、数字集成电路；单极型、双极型集成电路，小、中、大、超大规模集成电路。
①模拟集成电路：以电压或电流为变量，对模拟量进行放大、转换、调制的集成电路。
（可分为线性集成电路和非线性集成电路。
）②线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成线性关系的电路，如集成运算放大器。
③非线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成非线性关系的电路，如集成稳压器。
（3）线性集成电路的特点①电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。
②输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。
模拟电子技术基础 各章节重难点
各章节重难点
第1章半导体器件
•PN结及其单向导电性
•半导体二极管电路分析
•半导体三极管及其特性曲线
•场效应管的原理及特性
第2章基本放大电路
•放大电路的结构
•微变等效电路
•三种组态放大电路的分析
•放大电路的频率特性
第3章集成运算放大器
•集成电路的特点
•多级放大电路的分析
•差分放大电路的分析和计算
第4章放大电路中的负反馈
•负反馈的概念及分类
•负反馈的判断
•深度负反馈下电路的计算
第5章集成运算放大器的应用
•集成运放的基本运算
•集成运放的非线形应用
•有源滤波器的分析
第6章功率放大电路
•功率放大电路的特点
•互补对称功率放大电路的分析
第7章波形产生电路
•正弦波振荡电路的振荡条件
•RC正弦波振荡电路的原理
•L C正弦波振荡电路的原理
第8章直流稳压电源
•单相桥式整流电路的分析
•滤波电路的分析
•稳压电路的分析与设计
•开关稳压电源的分析与设计。
集成运算放大器-复习ppt
R4
当 Rf =R1 =R2 =R3 时
Uo Uo = -（Ui1 + Ui2 +Ui3 ）
反相求和
反相加法运算电路
平衡电阻 R4＝R1//R2//R3//Rf
Uo(R R1 f Ui1R R2 f Ui2R R3 f Ui3)
(R R 1 f U i1)(R R 2 f U i2)(R R 3 f U i3)
反相比例运算电路
要求掌握： 1、UO的计算 2、平衡电阻的计算
同相比例运算电路
反相加法运算电路
减法运算电路
-
同相加法运算电路
R1
Ui
Rf
_ A
+
R2
反相比例运算电路
※
Uo
Rf R1
Ui
Uo
当 Rf =R1时， Uo = - Ui
反相器
问题：R2=？ ∵ 集成运放的输入端是差动放大电路
∴ 要求两个输入端完全对称
被比较电压 门限电压UR
① ui > 0 U+> U- Uo= +Uom
U+
+
-VCC
集成运算放大器
Uo
+VCC
理想运放的特点： Uo 1、 rid→∞ ro→0
※ I+ = I- = 0 2、开环电压放大倍数 Auo→∞
Ui = U+-U① U+> U- Ui > 0 Uo= +Uom=+VCC ② U+< U- Ui < 0 Uo= -Uom=-VCC
-VCC
Ui =U+-U-
※
Uo
(1
Rf R0
电子技术基础第五章集成运算放大器
2.差模交流信号分析 :
2.差模交流信号分析 : 画出对差模交流信号的交流通路
理想的直流电压源短路 关键是此处对Ree的处理。 在以前画交流通路时，线性电阻在交流通路中保留，阻值 为线性电阻的交流电阻，因为是线性的，所以交流电阻与 直流电阻相等。
A u c(单 u u o ic ） c 1 1 (b R rb )e 2 R c ()1 e R e2 -R R e ce
4 对任意信号的分析方法
ui1=uic+uid/2 ui2=uic-uid/2 uic = (ui1+ui2)/2 uid=ui1-ui2 uid1= -uid2= uid /2
差模信号和共模信号
• 差模信号：有用的信号，包含着信息，要进行 放大的。
• 共模信号：人为引入的一个信号，不是要放大 的，而是用来描述零漂的大小。直接描述、测 量零漂很麻烦，要先后测量两种不同的环境温 度下的静态工作点，求取它们的差值。从另外 一个角度：在同样的环境温度下，在输入端施 加共模信号，测量输出端的信号，求取共模放 大倍数。
2.1差模输入双端输出
某瞬间的真实方向
uid = uid1-uid2 uid1= -uid2
Ree上交流压降为0。 因此，画差模交流信号交流通路时，Ree可视为短路，
即两管的发射极直接接地。
由uc1= -uc2可知RL两端电位一端为正，一端为负，RL的中点应 是地电位，即每管对地的负载电阻为RL/2.
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。
（6）一般无二极管，用三极管代替(B、C 极接在一起)。
集成运放的组成：输入级
集成运算放大器及应用
由此可得：
uo
RC
dui dt
输 出电压与 输入电 压对时 间的微分 成正
比。
若 ui 为恒定电压 U，则在 ui 作用于电路 的 瞬间，微 分电路 输出一个 尖脉冲 电压，波
形如图所示。
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2．积分运算电路
由于反相输入端虚地，且 i i ， 由图可得：
iR iC
iR
ui R
电路实现了中权减法运算。若取R1=R2=R3=RF时，则 u0=uI2-uI1
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例5.2.1 某理想集成运算放大器电路如图所
示。求输出电压u0。
解：由于集成运算放大器A1构成电压跟随器，所以
u01=2 V。集成运算放大器A2构成同相比例运算，由 式（5.2.2）可得
u02
1
2R 2R
， iC
C duC dt
C
duo dt
由此可得：
uo
(t)
1 RC
t
0 u1(t)dt
输 出电压 与输入 电压对 时间的 积分
成正比。
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例5.2.2 分析如图所示集成运算放大器应用电路中，
输出电压与输入电压的关系。
解：集成运算放大器A1实现了减法运算，由式
（5.2.8）可得
1．开环电压放大倍数Au0 , 104～107
2．最大A输u0 出 2电0 l压g UUUoiopp
dB
在一定电源电压下，集成运算放大器输出电压和输入
电压保持不失真关系的输出电压的峰-峰值。
3．最大差模输入电压Uid max 反向输入端和同相输入端之间所能承受的最大电压值。
4．最大共模输入电压Uic max 集成运算放大器所能承受的最大共模输入电压
第5章 直流放大器
=6.3v 1、 直接耦合后，由于Ub2不会有很大的增加，迫使T1处于接 近饱和的状态。
2、 直接耦合后，Rc1作为T2的偏流电阻，且由于Rc1＜Rb2使 IB2大大增加，使T2处于深度饱和状态。
解决办法
5.1 直流放大器
二、 存在的两个特殊问题
方案1：
（一）、前后级Q点相互影响
Rb1 RC1
Rb1
输出级特点----由射极输出器组成，带负载能力强。 偏置部分---提供直流电源
5.3 集成运算放大器
二、 集成运放的电路组成及符号
3、结构符号
a
输入级
中间级
输出级
举例1：Vpb=0，VN=Vi=1mV，Avd=100000；求Uo值？
Uo= -100000mV Uo=Avd（Vp-Vn）
举例2： VN=0，Vp=Vi=1mV，Avd=偏10置0000；求Uo值？
当uI≠0时， ui1=-ui2， 则uo1=-uo2，同时VC1=-VC2，则输出信号 uo=uo1-uo2=2uo1，即输入信号不为零且相反时，输出信号也不 为零。
5.2 差分放大器
三、 对共模信号的抑制作用
R1 RC
共模( common mode)信
Rs
号：uc 定义：大小相等，
ui1 ui ui2
（二）、零点漂移现象 1、什么是零点漂移（零漂）
uo
在直流放大电路中，我们把
输入信号为零时，输出电压
偏离其初始值的现象称为零
点漂移。 即Ui=0，而Uo≠0；
0
Uo=4.21V
有时会将 信号淹没
t
ui
Au=20 U01=10mv Au=20 U02=210mv Au=20 U01=4.21v
模拟电子技术基础-自测题答案
第1章半导体二极管及其基本应用1．1 填空题1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。
2．本征半导体中，假设掺入微量的五价元素，则形成N 型半导体，其多数载流子是电子；假设掺入微量的三价元素，则形成P型半导体，其多数载流子是空穴。
3．PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。
4．当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向压降将减小。
5．整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动的直流电。
稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。
6．发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。
7．光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。
8．测得某二极管的正向电流为1 mA，正向压降为0.65 V，该二极管的直流电阻等于650 Ω，交流电阻等于26 Ω。
1．2 单项选择题1．杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于( C )。
A．温度B．掺杂工艺C．掺杂浓度D．晶格缺陷3．硅二极管的反向电流很小，其大小随反向电压的增大而(B )。
A．减小B．基本不变C．增大4．流过二极管的正向电流增大，其直流电阻将( C )。
A．增大B．基本不变C．减小5．变容二极管在电路中主要用作(D )。
、A．整流B．稳压C．发光D．可变电容器1．3 是非题1．在N型半导体中如果掺人足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。
(√)2．因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
(×)3．二极管在工作电流大于最大整流电流I F时会损坏。
(×)4．只要稳压二极管两端加反向电压就能起稳压作用。
(×)第2章半导体三极管及其基本应用2．1 填空题1．晶体管从结构上可以分成PNP 和NPN两种类型，它工作时有2种载流子参与导电。
2．晶体管具有电流放大作用的外部条件是发射结正偏，集电结反偏。
3．晶体管的输出特性曲线通常分为三个区域，分别是放大、饱和、截止。
4．当温度升高时，晶体管的参数β增大，I CBO增大，导通电压U BE 减小。
第五章-集成运算放大器的线性应用全篇
ui1
R
ui2
R
-Δ ∞
R3 i3
+
+
uO1
-Δ ∞
+
u0
+
加/减运算电路
实现将若干个输入信号之和或之差按比例 放大的电路，称为加/减运算电路。
反相加法器
同相加法器
减法器
加减器
加法与减法运算电路（1）
i3
ui3
if Rf
➢反相加法器(Summing Amplifer)
R3
电路结 构特点
Rf引入深度负反馈 输入信号均加入反向端
(1
Rf R1
)ui
比例运算电路（5）
输入电阻
rif
ui I
ui 0
因为电路引入电压负反馈， 输出电阻 ro=0
if Rf
i1 R1 I- -Δ ∞
+
+
+
+
ui
R’
u0 -
-
ui R’
当Auf=1时，称为电压跟随器。
此电路是电压并联
Rf
负反馈，输入电阻大，
输出电阻小，在电路
-Δ ∞ +
+
u0 ui
_
uo1= ui1=-1V
+
ui1
+
R1
R2
R1
R1
_
+
ui2
+
RP uo2= ui2(1+R2/R1)=3V
R2
_
uo
+
+
R2
uo=
R2 R1
(uo2- uo1)
=(20/10)[3-(-1) ]
电子技术基础第5章-(4学时)集成运算放大器应用电路
三、 减运算
（1）利用差分式电路实现减法运算
Rf uO (uI2 uI1 ) R
实现了差分 放大电路
根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：
vN vP
v I1 v N v N vO R1 Rf v I2 v P v P 0 R2 R3
R3 R1 Rf Rf vO ( )( )vI2 v I1 R1 R2 R3 R1
当
Rf R3 Rf (v I2 v I1 ) , 则 vO R1 R1 R2
（2）利用反相信号求和实现减法运算
第一级反相比例
v O1
Rf 1 v S1 R1
第二级反相加法
vO
即
Rf 2 Rf 2 v S2 v O1 R2 R2
当 Rf 1 R1 ，Rf 2 时 R2
断开反馈，在断开处给放大电路加 f＝f0的信号Ui，且规 定其极性，然后根据 Ui的极性→ Uo的极性→ Uf的极性 若Uf与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电 路不可能产生自激振荡。
运放的传输特性
线性工作状态
V+-V-=Vo/AU≈0 Rid≈∞
1.理想运放的同相和反相输入端电流近似为零
I+=I-≈0
2.理想运放的同相和反相输入端电位近似相等 V+=V-
由于理想运放的输入电阻非常高，在分析处于线性状 虚断 态运放时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性 称为虚假开路，简称虚断。
其中
vI (t )
滤波电路
vO ( t )
A( j ) A( j ) e j ( ) A( j ) ( )
—— 相位角，相频响应
A( j ) —— 模，幅频响应
2012年模拟电子技术第五章 集成运算放大电路及其应用练习题(含答案)
第五章集成运算放大电路及其应用【教学要求】本章主要叙述了集成运放内部电路的组成及作用；讨论了电流源电路、差分放大器等单元电路；同时介绍了集成运放的理想化条件及它的三种基本电路和运算、集成运放的应用电路及其特点和集成运放的非线性应用；教学内容、要求和重点如表5.1。
表5.1 教学内容、要求和重点【例题分析与解答】【例题5-1】差动放大器如图5-1所示。
已知三极管的β1=β2=50，β3=80，r bb’=100Ω，U BE1=U BE2=0.7V，U BE3=－0.2V，V CC=12V。
当输入信号U i=0时，测得输出U o=0。
1：估算T1、T2管的工作电流I c1、I c2和电阻R e的大小。
2：当U i=10mV时，估算输出U o的值图5-1解：1：由电路可知，当U i =0时，要保证U o =0V ，则电阻R e3上压降应为12V ，，由此可求得3c I ：mA R U U I e cc o c 11212)(33==--=，T 3管的设计电流3E I 为：33c E I I ≈，而T 2管集电极电阻R c2上的压降2C R U 可近似为：V U R I U EB e E R C 2.32.0313332=+⨯=+⋅≈。
于是T 1、T 2管的集电极电流1C I 、2C I 为：)(32.0102.32212mA R U I I C RR C C C ====。
射极电阻R e 上的电流e R I 为：)(64.021mA I I I C C R e=+=。
若设T 1管基极电位U B1=0V ，则U E1=－0.7V ，射极电阻R e 为：)(7.1764.0127.0)(1Ω=+-=--=K I U U R e R CC E e2：U i =10mA 时，U o 的大小：由于电路的结构为单入、单出型，故将T 3管构成的后级电路输入电阻R i2作为差放级的负载考虑，其电压放大倍数A u1为：)(2)//(12211be b i c u r R R R A +=β；其中： )(24.432.026)501(1001Ω=⨯++=K r be ，3332)1(e be i R r R β++=； 而3be r 为： )(2.2126)801(1003Ω=⨯++=K r be ； 所以： )(2453)801(2.22Ω=⨯++=K R i电压放大倍数为：8.45)24.41(2)245//10(501=+⨯⨯=u AT3管构成的后级放大电路的电压放大倍数2u A 为：9.33812.21280)1(333332-=⨯=⨯-=++-=e be c u R r R A ββ当输入U i =10mA 时，电路输出电压U o 为：)(8.110)9.3(8.4521V U A A U i u u o -=⨯-⨯=⋅⋅=【例5-2】图5-2给出了采用两级运放电路实现的差分比例运算电路。
集成运算放大器教案
集成运算放大器教案第一章：集成运算放大器的概述1.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的基本概念；2. 掌握集成运算放大器的主要参数；3. 理解集成运算放大器的作用和应用。
1.2 教学内容1. 集成运算放大器的定义；2. 集成运算放大器的主要参数；3. 集成运算放大器的作用和应用。
1.3 教学方法1. 讲授法：讲解集成运算放大器的概念、参数和作用；2. 案例分析法：分析集成运算放大器在实际电路中的应用。
1.4 教学步骤1. 引入：讲解集成运算放大器的定义；2. 讲解：介绍集成运算放大器的主要参数；3. 应用：分析集成运算放大器的作用和应用；4. 总结：强调集成运算放大器在电路设计中的重要性。
第二章：集成运算放大器的电路符号与性质2.1 教学目标1. 掌握集成运算放大器的电路符号；2. 理解集成运算放大器的主要性质；3. 学会分析集成运算放大器的基本电路。
2.2 教学内容1. 集成运算放大器的电路符号；2. 集成运算放大器的主要性质；3. 集成运算放大器的基本电路分析。
2.3 教学方法1. 讲授法：讲解集成运算放大器的电路符号和性质；2. 示例分析法：分析集成运算放大器的基本电路。
2.4 教学步骤1. 引入：讲解集成运算放大器的电路符号；2. 讲解：介绍集成运算放大器的主要性质；3. 分析：分析集成运算放大器的基本电路；4. 总结：强调集成运算放大器性质在电路分析中的应用。
第三章：集成运算放大器的应用之一——放大器电路3.1 教学目标1. 掌握放大器电路的基本原理；2. 学会设计放大器电路；3. 了解放大器电路的应用。
3.2 教学内容1. 放大器电路的基本原理；2. 放大器电路的设计方法；3. 放大器电路的应用。
1. 讲授法：讲解放大器电路的基本原理；2. 设计实践法：指导学生设计放大器电路；3. 案例分析法：分析放大器电路的应用。
3.4 教学步骤1. 引入：讲解放大器电路的基本原理；2. 设计：指导学生设计放大器电路；3. 应用：分析放大器电路在实际电路中的应用；4. 总结：强调放大器电路在电路设计中的重要性。
模拟电子技术基础第5章ppt课件
u-o 2
Rc T2 Rb
+ u i1
－
.
+
R
_
e
V
EE
u i2 －
6
3. 差模信号与共模信号
差模信号： uid=ui1ui2
1 共模信号： uic =2(ui1ui2)
+ V CC
Rc
Rc
差模电压增益： Aud
=
uod u id
Rb
共模电压增益：
A uc
=
uoc u ic
+ u i1
－
总输出电压：
第五章 集成运算放大器
5.1 差动放大电路 5.2 集成运算放大器中的单元电路 5.3 集成运放简介 5.4 集成运算放大器中的主要参数 5.5 特殊集成运算放大器
.
1
什么是集成运算放大器？
集成运算放大器——高增益的直接耦合的集成 的多级放大器。
集成电路的工艺特点：
（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实现 需要对称结构的电路。
u－i2
2
－
EE
IRe不变 UE不变 所以，Re对差模
信号相当于短路。
.
10
①求差模电压放大倍数：
因为ui1 =- ui2
Rc + uo - Rc
设ui1 ,ui2 uo1 ,uo2 。
电路对称│uo1│=│uo2│ +
Rb T1
+
u-o1 E
+
u-o2 T2 Rb
+
uo= uo1 – uo2=2 uo1
+ uo _
T1
T2
R
_
第5章 集成运算放大器
+EC RB1 C1
+ ui – T1 RE1 C2 T2 uo RB22 RE2
RC1
RB21
RC2
C3 +
CE
–
Rf
C
增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。 注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。
+EC RB1 C1
+ ui – T1 C2 T2 uo RB22 RE2
RC1
RB21
RC2
4. 二极管一般用三极管的发射结构成。
原理框图
与uo反相
+UCC
T4
反相 输入端
u–
同相 输入端
T1
IS
T2
输 入 级 中 间 级
T3
T5
uo
u+
输 出 级
UEE
与uo同相
对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大。
对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。 对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足 够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。
集成运放的结构
（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二 级一般采用差动放大器。 （2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减 小输入电流，增加输入电阻。
（3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行 功率放大，提高带负载的能力。
5.1.4集成运放的图形符号和信号输入方式
运放的特点：
ri 大: 几十k 几百 k KCMRR 很大 ro 小：几十 几百 A uo很大: 104 107
5.1.1概述 集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个半导
体基片上。
集成电路的优点：
集成运算放大器及其应用
集成运算放⼤器及其应⽤第5章集成运算放⼤器及其应⽤在半导体制造⼯艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在⼀块硅基⽚上，构成具有特定功能的电⼦电路，称为集成电路。
集成电路具有体积⼩，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性⾼，性能好等优点，同时成本低，便于⼤规模⽣产，因此其发展速度极为惊⼈。
⽬前集成电路的应⽤⼏乎遍及所有产业的各种产品中。
在军事设备、⼯业设备、通信设备、计算机和家⽤电器等中都采⽤了集成电路。
集成电路按其功能来分，有数字集成电路和模拟集成电路。
模拟集成电路种类繁多，有运算放⼤器、宽频带放⼤器、功率放⼤器、模拟乘法器、模拟锁相环、模/数和数/模转换器、稳压电源和⾳像设备中常⽤的其他模拟集成电路等。
在模拟集成电路中，集成运算放⼤器（简称集成运放）是应⽤极为⼴泛的⼀种，也是其他各类模拟集成电路应⽤的基础，因此这⾥⾸先给予介绍。
5.1 集成电路与运算放⼤器简介5.1.1 集成运算放⼤器概述集成运放是模拟集成电路中应⽤最为⼴泛的⼀种，它实际上是⼀种⾼增益、⾼输⼊电阻和低输出电阻的多级直接耦合放⼤器。
之所以被称为运算放⼤器，是因为该器件最初主要⽤于模拟计算机中实现数值运算的缘故。
实际上，⽬前集成运放的应⽤早已远远超出了模拟运算的范围，但仍沿⽤了运算放⼤器（简称运放）的名称。
集成运放的发展⼗分迅速。
通⽤型产品经历了四代更替，各项技术指标不断改进。
同时，发展了适应特殊需要的各种专⽤型集成运放。
第⼀代集成运放以µA709（我国的FC3）为代表，特点是采⽤了微电流的恒流源、共模负反馈等电路，它的性能指标⽐⼀般的分⽴元件要提⾼。
主要缺点是内部缺乏过电流保护，输出短路容易损坏。
第⼆代集成运放以⼆⼗世纪六⼗年代的µA741型⾼增益运放为代表，它的特点是普遍采⽤了有源负载，因⽽在不增加放⼤级的情况下可获得很⾼的开环增益。
电路中还有过流保护措施。
但是输⼊失调参数和共模抑制⽐指标不理想。
第三代集成运放代以⼆⼗世纪七⼗年代的AD508为代表，其特点使输⼊级采⽤了“超β管”，且⼯作电流很低。
电工电子技术基本教程第2版第5章习题解答
电工电子技术基本教程习题解答北京工商大学 计算机与信息工程学院 电工电子基础教研室第5章 集成运算放大器及其应用5-1 负反馈放大电路的开环放大倍数A =2000，反馈电路的反馈系数F =0.007。
求：（1）闭环放大倍数A f =？（2）若A 发生±15%的变化，A f 的相对变化范围为何值？ 解： （1）3133007020*******1..AF A A f =×+=+=（2）%%)(.A dA AF A dA ff 115007020001111±=±××+=⋅+=5-2 图5-11所示反相输入运放电路，若要求OI25u u =，输入电阻，试选配外接电阻R 1、R 2、R F 的阻值。
i 20k r >Ω解：反相输入运放电路r i =R 1，要使，可选 i 20k r >ΩR 1=20~30 k Ω由于O f I 1u Ru R =− 可选ΩΩk ~k )~(R u u R iof 7505003020251=×==按照外接等效电阻R += R –：f 121f f 1///1/R R R R R R R R ⎛⎞==⎜⎟+⎝⎠1 ΩΩk .~.k )~(85282319302025125=+=5-3 如图5-34 所示运算放大器电路，电阻R R 41=。
当输入信号t sin u i ω8=mV 时，试分别计算开关K 断开和闭合时的输出电压u 。
图5-34 题5-3图解：⑴ 开关K 断开时，t sin -u R R Ru i o ω164=+−= mV ⑵ 开关K 闭合时，R u -R u o i 43=，t sin u o ω332−= mV5-4 在图5-35所示的电路中，已知12R R F =，V u i 2−=。
试求输出电压，并说明放大器A1的作用。
ou图5-35题5-4图解：V u R R u R R u i1F o1F o 411=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−= 运放A1接成电压跟随器，使输入阻抗趋于无限大，以减轻信号源负担。
华南理工大学 模拟电子技术基础 5集成运算放大器单元电路PPT
VCC
Rc
Rc
uC1
+
uC2
iC1
RL uO
iC2
+ uI
Rb +
uI1 -
iB1
V1
iE1 iEE
-
V2
e
iE2 Re
Rb iB2
uI2 -+
VEE
Aud1
Uod1 Uid
Uod1 2Uid1
RL
2(Rb rbe )
RL Rc // RL
Rid 2(Rb rbe ) ，Rod Rc
5.2.3-- 1.双端输入单端输出差放电路
单端输入
单端输出
双端输入
双端输出
1)差模信号 uI1 uI2
V1、V2管相对应极电流或电 压的变化量也是差模信号。
长尾式差分 放大电路
2)共模信号uI1 uI2
V1、V2管相对应极电流或电 压的变化量也是共模信号。
5.2.1 差分放大电路的组成及特点
2.基本特点 3)一般信号uI1 uI2
差模分量 uId uI1 uI2
由于输入回路没有变 化，所以IEQ、IBQ、ICQ 与双端输出时一样。但 是UCEQ1≠ UCEQ2。
VCC
RL Rc RL
VCC
Rc Rc // RL
UCQ1 VCC ICQ Rc UCQ2 VCC ICQ Rc
5.2.3-- 1.双端输入单端输出差放电路
(2)动态分析 1)对差模信号的作用
5.1.2 有源负载放大电路
5.1.1 基本电流源电路
电流源电路:提供恒定输出电流 1) 作为各级电路的偏置电路，以提供合适的静态电流; 2) 作为放大电路的有源负载，提高电路的增益。
《模拟与数字电子技术基础 蔡惟铮》第5章习题解答a
第5章 集成运算放大器和模拟乘法器线性应用电路习题解答习 题[5-1] 在题图5–1所示的电路中，A 均为理想运算放大器，其中的题图（e ）电路，已知运放的最大输出电压大于U Z ，且电路处于线性放大状态，试写出各电路的输出与输入的关系式。
AR2Ru I +_u O +_（a ） (b)AR 1R 2I1u I2u CARRR /2u I +_u O +_u O +_(c) (d) (e)题图5–1题5-1电路图解：图（a ）：u O =-2u I 图（b ）： 2O I 12R u u R R =⋅+图（c ）：u O =-u I +2u I =u I 图（d ）：I 1I 2O 121()d u u u t C R R =-+⎰ 图（e ）：当u I <0时， 2O Z O 23,R u U u R R =++ 故得2O 3(1)Z R u U R =+[5-2] 在题图5–2所示的增益可调的反相比例运算电路中，已知R 1＝R w =10kΩ、R 2=20kΩ、U I =1V ，设A 为理想运放，其输出电压最大值为±12V ，求：1． 当电位器R w 的滑动端上移到顶部极限位置时，U o =? 2． 当电位器R w 的滑动端处在中间位置时，U o =?3． 电路的输入电阻R i =？题图5–2题5-2电路图解：1.I O1W O W O O112W W W-00-,U U R U R UU R R R R R ''''==='''+2O O1I 12V RU U U R ==-⋅=-2. O O124V U U ==-， 相当反馈比第1项减弱3. R i =R 1=10k Ω[5-3] 在图5.7.2所示电路中，欲使温度每变化1℃，o U 变化10mV ，R f1取值应为多少？为使I 1=273μA ，试确定一组R 1、R 2、R W 的取值。
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u－ u＋
－ ＋
∞ ＋ uo
图 集成运放的符号
负反馈放大器
第5章 负反馈放大电路 章
5.1 负反馈的基本概念 5.2 负反馈对放大电路性能的影响 负反馈对放大电路 电路性能的影响 5.3 深度负反馈放大电路的分析
负反馈放大器
5.1 反馈的基本概念
1.什么是反馈 什么是反馈 什么是反馈 将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全 部,通过某些元件或网络（称为反馈网络）,反向送回到 输入端,来影响原输入量（电压或电流）的过程称为反 馈。 有反馈的放大电路称为反馈放大电路,其组成框图 如图5.1（a）所示。
1、正反馈与负反馈
[口诀 口诀]
负反馈放大器
(2) 判断的方法 用瞬时极性判断法 判断的方法-用瞬时极性判断法 瞬时极性法:输入端与反馈端同点: 瞬时极性法:输入端与反馈端同点: 异号为负 同号为正 输入端与反馈端异点: 输入端与反馈端异点: 同号为负 异号为正 负反馈
⊳∞
R2
正反馈
⊳∞
Ui
Ui′
负反馈放大器 3、电压反馈和电流反馈（反馈在输出端的取样方式） 电压反馈和电流反馈（反馈在输出端的取样方式）
(1)如果反馈是取自输出电压，则称为电压反馈。如图(a) UF与输 如果反馈是取自输出电压，则称为电压反馈。如图 如果反馈是取自输出电压 [口诀 口诀] 出电压U 成正比。 出电压 方法一： O 成正比。 方法一：输出电路结构法 R1
负反馈放大器
图5.1（b）是一个具体的反馈放大电路。图中除了 基本放大电路外,还有一条由Rf 和R1 组成的电路接在输 入端和输出端之间,由于它将输出量反送到放大器输入 端,因此称为反馈元件,或称反馈网络。ui、uf、uid和uo分 别表示电路的输入电压、反馈电压、净输入电压和输 出电压。
负反馈放大器
负反馈放大器
+ + ＋ uid － + ＋ uf －
＋ －
∞ ＋ + RL R1 + ＋ uo － R3 ＋ ui － － ＋ uf － R2
+ ＋ uid －
－ ＋
∞ ＋ － ＋ uo R1 －
＋ ui －
+ R2
(a)
(b)
负反馈放大器
Rf1 Rf2 － ＋ ui － － Rf3 R4 R1 + ＋ ∞ A1 ＋ R2 + ＋ － ∞ － A2 ＋ ＋ uo －
负反馈放大器
A ＋ ui － ＋ uid － ＋ － RL ∞ io ＋ ＋ uo － ＋ uf －
R
F
图5.5电路稳流的自动调节过程如下: io↑ uf↑ uid↓— io↓
图5.5 电流反馈
负反馈放大器
由上述分析可知,判断电压反馈、电流反馈的简便方 法是是负载短路法,具体表述为:假设将负载 Ｒ L 短路,即 uo=0,此时若反馈量为零,就是电压反馈,否则为电流反馈。
IC ↓ IC ↑
Rb 1
+ U CC
2
Rc C
C1 U B
IB ↓
c
b
T↑
UBE ↓
Rb2Βιβλιοθήκη euoRe
IE ↑ URe ↑
RL
↓ T℃↑→ICQ↑ →IE↑→URe↑→UBE=UB-URe ↓ →IB↓
负反馈放大器
5.1
反馈的基本概念
3、一个电路中有否反馈，一般有以下两种情况： 个电路中有否反馈，一般有以下两种情况： 个电路中有否反馈 (1)、输出回路与输入回路之间是否有存在回路，如图： RF、R1为反 、输出回路与输入回路之间是否有存在回路，如图： 馈通路； 馈通路； (2)、反馈元件同时在输入回路和输出回路中如图中的 e ，Re上既有 、反馈元件同时在输入回路和输出回路中如图中的R 输入信号又有输出信号,本身就已担任把输出信号送回输入端 输入信号又有输出信号 本身就已担任把输出信号送回输入端 的作用。 的作用。
负反馈放大器
例1
图示电路是由NPN三极管构成的集电极 基极偏 三极管构成的集电极-基极偏 图示电路是由 三极管构成的集电极 置的反相电压放大电路， 置的反相电压放大电路，试分析该电路是否具有 稳定静态工作点的作用， 稳定静态工作点的作用，并判断该电路的交流反 馈类型，标出反馈信号。 馈类型，标出反馈信号。
（a）交流反馈
+ U CC
（b）直流反馈
+ U CC
（c）交直流反馈
RF
+ U CC
R1
CF
R2
RF
R3
Re
负反馈放大器
交流反馈与直流反馈 交流反馈与直流反馈 在放大电路中存在有直流分量和交流分量,若反馈 信号是交流量，则称为交流反馈,它影响电路的交流性 能;若反馈信号是直流量,则称为直流反馈,它影响电路 的直流性能,如静态工作点。若反馈信号中既有交流量 又有直流量,则反馈对电路的交流性能和直流性能都有 影响。
图5．4电压反馈
负反馈放大器
(2）电流反馈 在判断电流反馈时,根据电流反馈的定义——反馈信号 与输出电流成比例,可以假设将负载RL两端短路,如果反 馈量存在（不为零）,就是电流反馈。 电流反馈的重要特点是能稳定输出电流。无论反馈信 号是以何种方式引回到输入端,实际都是利用输出电流 io 本身通过反馈网络来对放大器起自动调整作用的,这 就是电流反馈的实质。
A rs ＋ us ～ － ＋ ui － ＋ uf － ＋ uid － ＋ － ∞ ＋ ＋uo
Rl
Rf F
(a)
负反馈放大器
A rs ＋ us ～ － is if ＋ iid － ∞ ＋ ＋uo
Rl
Rf F
(b)
图5.6串联接法和并联接法 （a）串联负反馈;（b）并联负反馈
负反馈放大器
由上述分析可以看出,若反馈信号与信号源接在不 同的端子上,即为串联反馈。若接在同一个端子上,则为 并联反馈。 根据输出端的取样方式和输入端的连接方式,可以 组成四种不同类型的负反馈电路: (1) 电压串联负反馈; (2) 电压并联负反馈; (3) 电流串联负反馈; (4)电流并联负反馈。
uf = 输出端与 同点为电压反馈; 异点为电流反馈 输出端与 反馈端 : 同点为电压反馈 uo R1 + RF 方法二： 方法二：输出短路法 (2)如果反馈是取自输出电流，=0,电压反馈; X ≠0,电流反馈 中 UF 如果反馈是取自输出电流，则称为电流反馈。如图(b)中 如果反馈是取自输出电流 则称为电流反馈。如图 电压反馈; f 电流反馈 令ＲL＝0（短路）→ＵＯ＝0 → Xf 电压反馈 （短路）
2、如图是静态工作 、 点稳定的电路。 点稳定的电路。实际 上是一个负反馈的过 程。 在实际电子电路中， 在实际电子电路中， 不仅需要直流反馈来 稳定静态工作点， 稳定静态工作点，更 需要引入交流负反馈 u i 来实现交流性能 交流性能的改 来实现交流性能的改 善。
Ube ↓= UB − URe ↑
负反馈放大器
净输入量
xi xf xid
正向传输 基基基基基基
A
输出量 xo
反馈量 反向传输 反反反反
F
(a)
负反馈放大器
A ＋ ui － ＋ uf － ＋ uid － ＋ － RL Rl Rf F ∞ ＋ ＋ uo －
(b)
图5．1反馈放大电路组成 （a）反馈放大电路组成框图;（b）反馈放大电路
=IERe=-IORe与输出电流 O成正比。 与输出电流I 成正比。 电压反馈
⊳∞
电流反馈
+ U CC
Ui
RL
Rb 1
Rc
C2
UF
R1
Uo
C1 U B
输入 回路
b
c
IO
e 输出
RF
ui
回路
uo
Rb2
Re
Ie
负反馈放大器 电压反馈和电流反馈
1）反馈在输出端的取样方式 ）反馈在输出端的取样方式 从输出端看,若反馈信号取自输出电压,则为电压反 馈；若取自输出电流,则为电流反馈。 (1 (1）电压反馈。 在判断电压反馈时,根据电压反馈的定义——反馈信 号与输出电压成比例,可以假设将负载RL两端短路 （uo=0,但io≠0）,判断反馈量是否存在,如果不存在（为 零）,就是电压反馈。
⊳∞
+ U CC
Ui
RL
Rb 1
Rc
C2
UF
R1
Uo
C1 U B
b
输入 回路 R e
c
e输出
RF
ui
回路
uo
Rb2
负反馈放大器
反馈的分类
1、正反馈与负反馈 (1) 什么是正反馈和负反馈 在放大电路中，若引入反馈，削弱净输入信号, 在放大电路中，若引入反馈，削弱净输入信号, 使输出信号变小，称为负反馈。反之， 使输出信号变小，称为负反馈。反之，若引入反 馈后，使输出信号增大，称为正反馈。 馈后，使输出信号增大，称为正反馈
负反馈放大器
－ C1 ＋ ui － R2 R1 ＋ C2
∞ ＋ ＋uo
－ ＋ R1 R2
∞ ＋ ＋uo
(a)
图5．3具有不同反馈的电路 （a）原电路;（b）直流通路;
(b)
负反馈放大器
－ ＋ ui － R2 R1 ＋
∞ ＋ ＋uo
(c)
图5．3具有不同反馈的电路 （a）原电路;（b）直流通路;（c）交流通路
i
i
f
f
i
i
f
f
串联反馈
⊳∞
并联反馈
+ U CC
Ui
U i′
UF
R1
RF
RL
Uo
ɺ Ii
ɺ If