第7章 集成放大器及其应用-习题解答

u பைடு நூலகம் uA R uA (1 F )uI R1 RF R1
在图 7.3 中，结点 A 的电流关系为 i3 i4 if i4 i1 ，即
u0 u A u A u R3 R4 R1
解得 u0
R3 R R R R uA 3 u uA (1 F )(1 3 )uI 3 uI R4 R1 R1 R4 R1
（2）集成运放引入深度负反馈之后，两个输入端输入电流近似为零，可将其近 似视为开路，即运算放大器的（ ①虚短 ②虚断 ② ）特性。 ③短路 ④断路 ② ）曲线。 ④输出特性
（3）表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线称为（ ①伏安特性 ②传输特性 ③输入特性
（4）当运算放大器引入反馈支路到反相输入端时，运算放大器形成负反馈，当 形成深度负反馈时，此时运算放大器工作在（ ①非线性区 ②饱和区 ③线性区 ③ ） 。 ④截止区
R2 R4 R1 R3
IL
uI2 1 1 RR u 1 ( ) 1 2 I1 (u I2 u I1 ) R3 R3 R4 R1 R2 R1 R3
可见流过负载电阻 RL 的电流 IL 与 RL 值的大小无关。证毕。 7.8 理想运算放大器构成如题 7.8 图所示电路。试写出输出 U0= f（U1，U2，U3） 的表达式。
①
)。
④ 图 d
uI ＋
∞ ＋
uO
+ uI
∞
+
(b)
uO
-
(a)
uI ＋
∞ ＋
uO uI
＋
∞ ＋
uO
(d)
(c)
题 7.2（9）图
（10） 微分电路如题 7.2 （10） 图所示， 若输入 ui=sin t V， 则输出 uO 为( ① R FCcos t V ② - RFCcos t V ③ - RFCsin t V
U
R
4 V ，那么输出电压 uO 的最大值为(②
)。
①
4V
②
6V
- ∞ ＋ ＋
R
③ 5V
④
3V
UR
uO DZ1 DZ2
uI
（17）在 RC 桥式正弦波振荡电路中，若 RC 串并联选频网络中的电阻均为 R， 电容均为 C，则其振荡频率 f0＝（ ② ①
1 RC
7.2 题(16)图
） 。 ④
RF1 uI ； R1
第二级电路为电压跟随器。根据虚断 i 0 ，输入端 R3 和 R4 具有串联分压 的关系，所以， u
R4 R4 R R4 uO1 。因此， uO u uO1 F1 uI R3 R4 R3 R4 R1 R3 R4
7.5 如题 7.5 图电路所示，R1 10 k ，R2 20k ，RF 100k ，uI 1 0. 2 V ，uI 2 0.5V ，求输出电压 uO 。
（8） 运算放大器电路如题 7.2（8）图所示， uI 为恒压信号源。欲引入负反馈， 则 A 点应与( ① ) 。 ② C 点连接
D B

① B 点连接
③ D 点连接
④不和任何点连接

- ∞
＋ ＋

uI
uO

C
A
题 7.2（8）图
（9） 题 7.2 （9） 图所示的四个电路中， 符合电压跟随器电路条件的是( ① 图 a ② 图 b ③ 图 c
习题解答
第 7 章
【基本概念题】 7.1 思考题 （1）为什么工程上在分析集成运放构成的电路时可以把运放参数理想化？ （2）放大器是为了放大信号，但引入负反馈后却使电压放大倍数减小，为什么 在放大器中还要采用负反馈？ （3）运放的工作状态怎样判别？ （4）运放工作在线性区的主要特点是什么？ （5）基本运算电路中的集成运放是工作在哪个区? （6）与无源滤波器相比较，有源滤波滤波器有什么特点？ （7）运放工作在非线性区的主要特点是什么？ （8）与单门限比较器相比较，滞回比较器为什么有较强的抗干扰能力？ （9）简述正弦波振荡电路的建立过程和幅度稳定过程。 （10）图 7.6.11（a）中电路采用热敏电阻实现稳幅振荡，若热敏电阻具有正温 度系数，应怎么办？ 7.2 单项选择题 （1）集成运放引入深度负反馈之后，两个输入端的电位近似相等，可将其近似 视为短路，即运算放大器的（ ①虚短 ②虚断 ① ）特性。 ③短路 ④断路
R2 为平衡电阻，取值为： R2 RF // R11 // R12 // R13 9.52 k 7.7 如题 7.7 图所示电路中的集成运算放大器满足理想化条件。若 R2 R4 ，试证
R1 R3
明流过负载电阻 RL 的电流 IL 与 RL 值的大小无关。 【证明】在反相输入端，根据虚断有
频干扰，应采用（④）滤波器；通过数据采集系统采集到人的心电信号出现了较 严重的基线漂移，消除该基线漂移应采用(② ①低通 ②高通 ③带通 )滤波器。 ④带阻
（13）某一理想运算放大器开环工作，其所接电源电压为 U ，当输入对地电压
u ＞ u 时的输出电压 uO 为（ ④ ） 。
① －2U ② －U ③ +2U ④ +U
（5）在运算放大器电路中，引入深度负反馈的目的之一是使运放( ③ )。
①工作在线性区，降低稳定性 ③工作在线性区，提高稳定性
②工作在非线性区，提高稳定性 ④工作在非线性区，降低稳定性
（6）在放大电路中，为了稳定静态工作点，可以引入___①____；若要稳定放大 倍数，应引入___②____；希望展宽频带，可以引入__②_____；如要改变输入或 输出电阻，可以引入___②____；为了抑制零漂，可以引入__①____。 ① 直流负反馈 ②交流负反馈 ③ 直流和交流负反馈
（14）比较器电路如题 7.2（14）左图所示，其传输特性应为题 7.2（14）图中的 ( ① ① ) 图。 (a) ② (b)
uO
③
(c)
+ U O ( sat )
uO
④
都不是
uO
ui
R1
- ∞
＋ ＋
R2
+ U O ( sat )
+ U O ( sat )
uO
O
－U O ( sat ) (a)
ui
7.3 试判断题 7.3 图所示两电路中标有 Rf 的反馈电阻所形成的反馈(正、 负、 串联、 并联、电压、电流)，并写出对应的输出电压表达式。
A
图 7.3
【解】反馈信号 uf 取自输出电压，所以是电压反馈；反馈信号和输入信号 接在不同的输入端，是串联反馈；反馈信号接在反相输入端，所以是负反馈，综 上反馈电阻 R f 所形成的反馈为电压串联负反馈。 用定义法求输出电压的表达式。如图所示，设 A 点电位为 uA ，根据虚短有 u u uI ；根据虚断有 i1 if ，即
RF
②
)。
④ 不确定
ui
C
- ∞
＋ ＋
uO
R
题 7.2（10）图
（11）电 路 如 题 7 . 2 （ 11 ） 图 所 示 ， 该 电 路 为 ( ② ① 积分电路 ② 微分电路 ③ 比例积分电路
R R
uI
)。 ④ 比例微分电路
- ∞
＋
R
＋
uO
C
R
题 7.2（11）图
（12）要从输入信号中提取 20Hz～20kHz 的音频信号，应采用（③）滤波器； 要抑制 1MHz 以上的高频噪声信号，应采用（① ）滤波器；要抑制 50Hz 的工
当 uI 2 单独作用时，为同向比例放大器，有
uO R R (1 F )uI2 5V R R2 R1
因此输出电压 uO 为
uO uO uO ( 2) ( 5) 7V
ui 2 0.8V ， ui3 0.2V ， R11 60kΩ， 7.6 电路如题 7.6 图所示， 已知 ui1 0.1V， R12 30kΩ ， R13 20kΩ ， Rf 200kΩ ，并且集成运算放大器是理想的。试计算
u R1 R2 uI1 uO ( ) R1 R2 R1 R2 uI1 u u uO ，解得 R1 R2
(1)
在同相输入端，有
IL u uI2 u uO u uI2 uO 1 1 ( )u RL R3 R4 R3 R4 R3 R4
）电路。
① RC 桥式正弦波振荡电路； ②LC 正弦波振荡电路；③石英晶体正弦波振 荡电路， （ 19 ） LC 并联网络在谐振时呈 ( ( ① ② ) ，在信号频率大于谐振频率时呈 ③ )。 ③ 感性 ② )。 ③ 感性
)，在信号频率小于谐振频率时呈( ② 阻性
① 容性
（20）当信号频率 f＝f0 时，RC 串并联网络呈( ① 容性 【简单计算题】 ② 阻性
1 2 RC
②
1 2 RC
③ 2 RC
（18）现有三类电路如下，请选择合适答案填入空内：(a) 制作频率为 20Hz～ 20kHz 的音频信号发生电路， 应选用 （ ① ） 电路； (b) 制作频率为 2 MHz～ ② ）电路； (c) 制作频率非常稳
20MHz 的接收机的本机振荡器，应选用（ 定的测试用信号源，应选用（ ③
(2)
根据虚短， u u IL 当
R1 R2 uI1 uO ( ) ，代入式(2)得 R1 R2 R1 R2
u uI2 uO 1 1 RR u ( ) 1 2 ( I1 O ) R3 R4 R3 R4 R1 R2 R1 R2 u uI2 1 1 RR u 1 1 RR u ( ) 1 2 I1 O ( ) 1 2 O R3 R3 R4 R1 R2 R1 R4 R3 R4 R1 R2 R2 ( R R R2 R3 )uO ( R1 R3 R1 R4 )uO 1 1 RR u uI2 ( ) 1 2 I1 [ 1 3 ] R3 R3 R4 R1 R2 R1 R3 R4 ( R1 R2 ) 时，即 R2 R3 R1 R4 ，上式中第三项为 0，则化简为
7.4 理想运算放大器组成如题 7.4 图所示电路，试判断 R f 1 和 R f 2 所引入的反馈类 型(正、负、串联、并联、电压、电流)，并写出 U0 的表达式。
Rf1 R1 Ui R2 A1 R4 ∞ R3 Rf2 ∞ Uo A2
题 7.4 图
【解】先看第一级电路，为反向比例放大器，所以第一运放的输出与输入的 关系为 uO1
O
－ U O ( sat ) (b)
ui
O
－ U O ( sat ) (c)
ui
题 7.2（14）图
（15）电路如题 7.2（15）图所示，过零比较器为(② ① (a) ② (b) ③ (c)
)。
④ 没有过零比较器
（a）
（b） 题 7.2（15）图
（c）
（16）题 7.2(16)图所示电路中，已知运放的电源电压为±12V，其稳压管的稳定 电压 U Z1 U Z2 6 V ，正向压降为零，输入电压 u I 5 sin t V ，参考电压
RF A uI1 uI2 B
R1
R2
＋ R
∞ ＋
uO
题 7.5 图
【解】使用叠加原理求解。当 uI1 单独作用时，为反向比例放大器，有
R 100 uO F uI1 0.2 2V 10 R1
（7） 如希望减小放大电路从信号源索取的电流，则可采用__③____；如希望取 得较强的反馈作用而信号源内阻很大，则宜采用___④___；如希望负载变化时输 出电压稳定，则应引入__①___；如希望负载变化时输出电流稳定，则应引入__ ②____。 ① 电压负反馈 ② 电流负反馈 ③串联负反馈 ④ 并联负反馈
图示电路的输出电压 U0 及平衡电阻 R2。
u i1 u i2 u i3
R 11 R 12 R 13
Rf
R2 R1 ∞ Uo IL R4
∞
uo
Ui 1 R3 Ui 2 RL
R2
题 7.6 图
题 7.7 图
【解】这是一个反相加法电路，输出电压为
uO ( RF R R 200 200 200 u1 F uI2 F uI3 ) [ ( 0.1) ( 0.8) 0.2] 3.67V R11 R12 R13 60 30 20