第12章运算放大器
微型计算机原理及应用第12章AD及DA转换
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编码就是把已经量化的模拟数值(它一定是量 化电平的整数倍)用二进制数码、BCD码或其他 码来表示。 至此，即完成了A/D转换的全过程，将 各采样点的模拟电压转换成了与之一一对应的 二进制数码。
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实现A/D转换的方法很多，常用的有逐次逼近法、 双积分法及电压频率转换法等。 . 逐次逼近法A/D转换器 逐次逼近法A/D转换是一个具有反馈回路的闭路系 统。A/D转换器可划分成3大部分：比较环节、控制环节 、比较标准(D/A转换器)。 下 图就是逐次逼近法A/D转换器的原理电路。其主 要原理为：将一个待转换的模拟输入信号VIN与一个“推 测”信号V1相比较，根据推测信号是大于还是小于输入 信号来决定减小还是增大该推测信号，以便向模拟输入 信号逼近。推测信号由D/A变换器的输出获得，当推测 信号与模拟输入信号“相等”时，向D/A转换器输入的 数字即为对应的模拟输入的数字。 33
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2.1 8位数模转换器DAC0832 例2 用DAC0832控制绘图仪 X-Y绘图仪由X、Y两个方向的电机驱动，其中一个电
机控制绘图笔沿X方向运动,另一个电机控制绘图笔沿Y方 向运动，从而绘出图形。因此对X-Y绘图仪的控制有两点 基本要求：一是需要两路D/A转换器分别给X通道和Y通道 提供模拟信号，二是两路模拟量要同步输出。
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保持
所谓保持，就是将采样得到的模拟量值 保持下来，即是说，s(t)=0期间，使输出不是 等于0，而是等于采样控制脉冲存在的最后瞬 间的采样值。可见，保持发生在s(t)=0期间。 实际中进行A/D转换时所用的输入电压，就是 这种保持下来的采样电压，也就是每次采样结 束时的输入电压。
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量化和编码
stack segment stack stack dw 32 dup(0) ends segment proc far assume ss：stack，cs：code „„ MOV DX，380H INC AL OUT DX，AL PUSH AX MOV AH，11 ；11号功能调用 INT 21H CMP AL，0 ；有键入AL=FFH，无键入AL=0 POP AX JE AGAIN ；无键入继续 ret endp ends end start
郑学坚《微型计算机原理及应用》(第4版)配套题库(A／D及D／A转换器)【圣才出品】
第12章 A/D及D/A转换器一、选择题1．某一测控系统要求计算机输出的模拟信号分辨率为1%，应选用的D/A转换器的位数至少是（ ）。
A．4位B．8位C．10位D．12位【答案】B【解析】分辨率为1/(2N-1)，1/(28-1)小于1%，所以8位的D/A转换已经能够满足要求。
2．在把模拟量转换为数字量的过程中，由于模拟量的变化而造成的误差称为（ ）。
A．孔径误差B．量化误差C．偏移误差D．非线性误差【答案】A【解析】在模/数转换过程中，模拟输入值由输出数字表示，转换器取得输入信号的时刻处在一段时间之内，但并不确定在此段时间内的某点，此段时间叫做孔径时间。
孔径误3．一个8位D/A转换器的分辨能力可以达到满量程的（ ）。
A．1/8B．1/256C．1/16D．1/32【答案】B【解析】一个8位D/A转换器的分辨能力可以达到满量程的1/256。
4．若采用8位A/D转换器转换0～5 V的电压信号，则分辨率约为（ ）。
A．51mVB．10 mVC．20 mVD．40 mV【答案】C【解析】若采用8位A/D转换器转换0～5 V的电压信号，则分辨率约为5/(256-1)≈0.02V=20 mV。
二、填空题1．某测控系统要求计算机输出的模拟控制信号的分辨率必须达到千分之1，应选用的D/A转换器的位数至少应是______位。
【解析】按照要求可设位数为x ，则有10001102x .x £Þ³因此选用的D/A 转换器的位数至少应是10位。
2．若A/D 转换器为12位，被测信号满量程电压V p =+10V ，则所能分辨的最小模拟电压应为______mV 。
【答案】10 V/（212-1）=2.44 mV【解析】N 位D/A 转换器，分辨率为1/(2N -1)，所以被测信号满量程电压V p =+10V 时，所能分辨的最小模拟电压应为10 V/（212-1）=2.44 mV 。
3．DAC 的输出电压V 0和输入数字量D 的关系可以表示为______。
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。
【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。
半导体集成电路部分习题答案(朱正涌)
(1)当 时，欲使 =0.3V，驱动管应取何尺寸?
答：
7.2有一E/D NMOS反相器，若 =2V, =-2V, =25, =5V。
(1)求此反相器的逻辑电平是多少?
答：
第8章MOS基本逻辑单元
复习思考题
8.2图题8.2为一E/D NMOS电路。
(1)试问此电路可实现何种逻辑运算?
第13章集成运算放大器
13.2对于图题13.2所示差分对，设 =100, =0.7V，试求其 和 。
答：
9.5
13.4图题13.4为一个级联射耦对放大器，设 时， , , 。求：
(1) , 及 ；
(2) 和 (若 , )。
答：(1)
(2)
13.5已知射耦对差分放大器电路如图题13.5所示，晶体管的 ， ，试求当 =130mV时的 值。
所示。
提示：先求截锥体的高度
-
然后利用公式： ，
注意：在计算W、L时,应考虑横向扩散。
2.3伴随一个情况下，哪一种偏置会使得寄生晶体管的影响最大?
答：当横向PNP管处于饱和状态时，会使得寄生晶体管的影响最大。
2.8试设计一个单基极、单发射极和单集电极的输出晶体管，要求其在20mA的电流负载下
由 画出隔离槽的四周；
验证所画晶体管的 是否满足 的条件，若不满足，则要对所作
的图进行修正，直至满足 的条件。（ 及己知
）
第3章集成电路中的无源元件
复习思考题
3.3设计一个4kΩ的基区扩散电阻及其版图。
试求：(1)可取的电阻最小线宽 =?你取多少?
答：12μm
(2)粗估一下电阻长度，根据隔离框面积该电阻至少要几个弯头?
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。
数字集成电路物理设计
数字集成电路物理设计作者:陈春章艾霞王国雄出版社:科学出版社出版日期:2008年1月页数:285 装帧:开本:16 版次:商品编号:2022071 ISBN:703022031 定价:36元丛书序前言第1章集成电路物理设计方法1.1数字集成电路设计挑战1.2数字集成电路设计流程l.2.1展平式物理设计1.2.2硅虚拟原型设计1.2.3层次化物理设计1.3数字集成电路设计收敛1.3.1时序收敛1.3.2功耗分析1.3.3可制造性分析1.4数字集成电路设计数据库1.4.1数据库的作用与结构1.4.2数据库的应用程序接口1.4.3数据库与参数化设计1.5总结习题参考文献第2章物理设计建库与验证2.1集成电路工艺与版图2.1.1 CMOS集成电路制造工艺简介2.1.2 CMOS器件的寄生闩锁效应2.1.3版图设计基础2.2设计规则检查2.2.1版图设计规则2.2.2 DRC的图形运算函数2.2.3 DRC在数字IC中的检查2.3电路规则检查2.3.1电路提取与比较2.3.2电气连接检查2.3.3器件类型和数目及尺寸检查数字集成电路物理设计2.3.4 LVS在数字IC中的检查2.4版图寄生参数提取与设计仿真2.4.1版图寄生参数提取2.4.2版图设计仿真2.5逻辑单元库的建立2.5.1逻辑单元类别2.5.2逻辑单元电路2.5.3物理单元建库与数据文件2.5.4时序单元建库与数据文件2.5.5工艺过程中的天线效应2.6总结习题参考文献第3章布图规划和布局3.1布图规划3.1.1布图规划的内容和目标3.1.2 I/0接口单元的放置与供电3.1.3布图规划方案与延迟预估3.1.4模块布放与布线通道3.2电源规划3.2.1电源网络设计3.2.2数字与模拟混合供电3.2.3时钟网络3.2.4多电源供电3.3布局3.3.1展平式布局3.3.2层次化布局3.3.3布局目标预估3.3.4标准单元布局优化算法3.4扫描链重组3.4.1扫描链定义3.4.2扫描链重组3.5物理设计网表文件3.5.1设计交换格式文件3.5.2其他物理设计文件3.6总结习题参考文献第4章时钟树综合4.1时钟信号4.1.1系统时钟与时钟信号的生成4.1.2时钟信号的定义4.1.3时钟信号延滞4.1.4时钟信号抖动4.1.5时钟信号偏差4.2时钟树综合方法4.2.1时钟树综合与标准设计约束文件4.2.2时钟树结构4.2.3时钟树约束文件与综合4.3时钟树设计策略4.3.1时钟树综合策略4.3.2时钟树案例4.3.3异步时钟树设计4.3.4锁存器时钟树4.3.5门控时钟4.4时钟树分析4.4.1时钟树与时序分析4.4.2时钟树与功耗分析4.4.3时钟树与噪声分析4.5总结习题参考文献第5章布线5.1全局布线5.1.1全局布线目标5.1.2全局布线规划5.2详细布线5.2.1详细布线目标5.2.2详细布线与设计规则5.2.3布线修正5.3其他特殊布线5.3.1电源网络布线5.3.2时钟树布线5.3.3总线布线数字集成电路物理设计5.3.4实验布线5.4布线算法5.4.1通道布线和面积布线5.4.2连续布线和多层次布线5.4.3模块设计和模块布线5.5总结习题参考文献第6章静态时序分析6.1延迟计算与布线参数提取6.1.1延迟计算模型6.1.2电阻参数提取6.1.3电容参数提取6.1.4电感参数提取6.2寄生参数与延迟格式文件6.2.1寄生参数格式sPF文件6.2.2标准延迟格式SDF文件6.2.3 sDF文件的应用6.3静态时序分析6.3.1时序约束文件6.3.2时序路径与时序分析6.3.3时序分析特例6.3.4统计静态时序分析6.4时序优化6.4.1造成时序违例的因素6.4.2时序违例的解决方案6.4.3原地优化6.5总结习题参考文献第7章功耗分析7.1静态功耗分析7.1.1反偏二极管泄漏电流7.1.2门栅感应漏极泄漏电流7.1.3亚阈值泄漏电流7.1.4栅泄漏电流7.15静态功耗分析第8章信号完整性分析第9章低功耗设计技术与物理实施第10章芯片设计的终验证与签核附录索引数字专用集成电路的设计与验证本书作者：杨宗凯，黄建，杜旭编著第1章概述1.1 引言1.2 ASIC的概念1.3 ASIC开发流程1.4 中国集成电路发展现状第2章Verilog HDL硬件描述语言简介2.1 电子系统设计方法的演变过程2.2 硬件描述语言综述2.3 Verilog HDL的基础知识2.4 Verilog HDL的设计模拟与仿真第3章ASIC前端设计3.1 引言3.2 ASIC前端设计概念3.3 ASIC前端设计的工程规范3.4 设计思想3.5 结构设计3.6 同步电路3.7 ASIC前端设计基于时钟的划分3.8 同步时钟设计3.9 ASIC异步时钟设计4.10 小结第4章ASIC前端验证4.1 ASIC前端证综述4.2 前端验证的一般方法4.3 testbench4.4 参考模型4.5 验证组件的整合与仿真4.6 小结第5章逻辑综合5.1 综合的原理和思路5.2 可综合的代码的编写规范5.3 综合步骤5.4 综合的若干问题及解决……第6章可测性技术第7章后端验证附录A 常用术语表附录B Verilog语法和词汇惯用法附录C Verilog HDL关键字附录D Verilog 不支持的语言结构参考文献yoyobao编号：book194094作者：杨宗凯，黄建，杜旭编著（点击查看该作者所编图书）出版社：电子工业出版社（点击查看该出版社图书）出版日期：2004-10-1ISBN：7121003783装帧开本：胶版纸/0开/ 0页/480000字版次：1原价：￥28VLSI设计方法与项目实施点击看大图市场价：￥43.00 会员价：￥36.55【作者】邹雪城;雷鑑铭;邹志革;刘政林[同作者作品]【丛书名】普通高等教育“十一五”规划教材【出版社】科学出版社【书号】9787030194510【开本】16开【页码】487【出版日期】2007年8月【版次】1-1【内容简介】本书以系统级芯片LCD控制器为例，以数模混合VLSI电路设计流程为线索，系统地分析了VLSI系统设计方法，介绍了其设计平台及流行EDA软件。
电路理论基础 孙立山 陈希有主编 第12章课后习题答案详解
教材习题12答案部分（p341）答案12.1略 答案12.2略 答案12.3解：由非线性电阻的电压电流关系特性110.1I U =，220.05I U =得211100U I = ，222400U I = （1） 对回路列KVL 方程125V U U +=（2） 将式（1）代入式（2）22121004005I I +=由非线性电阻串联可知 12I I = 即215005I =解得10.1A I '= ，10.1A I ''=-（舍去）即 10.1A I =2111001V U I ==答案12.4解：对节点①、②列节点电压方程，其中非线性电阻电流设为未知量：121221112()n n s G G U G U G U II +-=-- (1) 21232S 2()n n G U G G U I I -++=+ (2) 为消去12I I 、，须列补充方程11111222212S 2()()(3)()()(4)n n n I fU fU I fU fU UU ==⎧⎨==--⎩将式(3)代入式(1)、(2)，整理后得1212211212S 11S 121232212S 2S ()()()()()n n n n n n n n n G G U G U f UfU U U G U G U G G U fU U UI +-++--=⎧⎨-++---=⎩答案12.5略答案12.6解：参考点及独立节点编号如图所示。
图中节点①与参考点之间为纯电压源支路，则该节点电压为S U 。
设非线性电阻电流12I I 、为未知量，对图示电路节点②、③列KCL 方程：节点②: 1222230n n I G U I G U -++-= (1) 节点③: 1122123()n n n SG U G U G G U I --++= (2) 将压控非线性电阻电流用节点电压表示，流控非线性电阻电压用节点电压来表示，即22222()()n I f U f U == (3) 12111()n n UU U f I -== (4)将式(3)代入式(1)，将1S n U U =代入式(2)，再与式(4)联立得该电路方程： 122222322123S 1S 1211()0()()n n n n n n n I G U f U G U G U G G U I G U U U f I -++-=⎧⎪-++=+⎨⎪-=⎩ 答案12.7解：对节点列KCL 方程节点①:313A 0I I -++= （1） 节点②:1240I I I -++= （2） 由图示电路可知112311n U U UI +==ΩΩ （3）2242V 2V 11n U U I --==ΩΩ （4） 将式（3）、（4）及已知条件311I U =和322U I =代入式（1）、（2）得331223311223U I I U U I ⎧--=-⎨++=⎩ 即为所求二元方程组。
第12章-AD与DA 转换
⑧ OE——输出允许信号，高电平有效。当
微处理器送出该信号时，ADC0808/0809 的输出 三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。 在中断工作方式下，该信号往往是 CPU 发出的中 断请求响应信号。
11
12.1.1 ADC0808芯片工作原理
3．工作时序与使用说明
ADC0808/0809 的工作时序如图 12-3 所示。当通道选择地址有效时， ALE 信号一 出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信 号 紧 随 ALE 之 后 （ 或 与 ALE 同 时 ） 出 现 。 START 的上升沿将逐次逼近寄存器 SAR 复位， 在该上升沿之后的 2us+8 个时钟周期内（不 定）， EOC 信号将变低电平，以指示转换操 作正在进行中，直到转换完成后 EOC再变高 电平。微处理器收到变为高电平的 EOC 信号
后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取
转换结果。 图12-3 ADC0808工作时序
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12.1.1 ADC0808芯片工作原理
模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操 作独立地进行（当然，不能在转换过程中进行）， 实际中通常是将通道选择和启动转换结合起来完 成（因为ADC0808的时间特性允许这样做），这 样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。 在与微机接口时，输入通道的选择可有两种
⑧ 使用时不需进行零点和满刻度工作原理
2．内部结构和外部引脚
ADC0808的内部结构如图12-1所示，外部引脚如图12-2所示。
图12-1 ADC0808 图 内部结构图 12-2 ADC0808外部引脚图
8
12.1.1 ADC0808芯片工作原理
内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅 对各引脚定义分述如下： ① IN0 ～ IN7 —— 8 路模拟输入，通 过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC
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
(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
第12章习题解答哈工大习题册
第12章非线性电阻电路习题解答电路如图题所示，已知非线性电阻的特性方程为2111.2I U =（单位：V ，A ），10U >求支路电流1I 和2I 。
24Ω图题 图(a)解：将非线性电阻以外电路用戴维南电路进行等效化简，如图(a)所示。
列KVL 方程 1125V I U Ω⨯+= (1) 将非线性电阻特性2111.2I U =代入方程(1)，得2112.450U U +-=解得 1 1.25V U '=，1 1.667V U ''=-（舍去）22111.2() 1.2 1.25 1.875A I U '=⨯=⨯= 21/4 1.25/40.3125A I U '==="图题所示电路，已知非线性电阻的特性方程为221U I =+（单位：V ，A ），求电压U 。
图题 图(a)解：将非线性电阻以外电路用戴维南电路进行等效化简，如图(a)所示。
列KVL 方程 811V I U Ω⨯+= (1) 将非线性电阻特性221U I =+代入方程(1)，得2450I I +-=解得 1A I '=，5A I ''=-22()13V U I ''=+= 22()151VU I ''''=+=图示电路，已知1I =单位：A,V) ( U 1≥0) ，2I =(单位：A,V) (U 2≥0)。
求I 1和U 1。
'52图题解：由非线性电阻的电压电流关系特性1I =2I =得211100U I = ，222400U I = （1）对回路列KVL 方程125V U U += （2）将式（1）代入式（2） 22121004005I I += 由非线性电阻串联可知 12I I =.即 215005I = 解得 10.1A I '= ，10.1A I ''=-（舍去） 即 10.1A I =2111001V U I ==设图示电路中非线性电阻均为压控的，I 1=f 1(U 1)，I 2=f 2(U 2)。
第12章 数模模数转换
模拟电压 二进制编码 代表的模拟电压电平
1V
111
7＝14/15 V
13/15 V
110
6＝12/15 V
11/15 V
101
5＝10/15 V
9/15 V
100
4＝8/15 V
WR1：输入数据选通信号，低电平有效。（
上升沿锁存）
XFER：数据传送选通信号，低电平有效。 WR2：数据传送选通信号，低电平有效。（
上升沿锁存）
IOUT1：DAC输出电流1。当DAC锁存器中为全1时，IOUT1最大（满 量程输出）；为全0时，IOUT1为0。
IOUT2：DAC输出电流2。它作为运算放大器的另一个差分输入 信号（一般接地）。满足 IOUT1+IOUT2 ＝
①D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数－－可用输 入数字量的位数n表示D/A转换器的分辨率；
②可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比来表 示分辨率。
分辨率
U
Um
1 2n 1
分辨率越高，转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏。 而分 辨率与输入数字量的位数有关，n越大，分辨率越高。
2. )转换误差
为模拟信号（IOUT1+IOUT2）输出。
DAC0832 的使用有双缓冲器型、单缓冲器型和直通型三
种工作方式。
DAC0832的三种工作方式
（a）双缓冲方式：采用二次缓冲方式，可在输出的同时，采集下一个数 据，提高了转换速度；也可在多个转换器同时工作时，实现多通道D/A的 同步转换输出。 （b）单缓冲方式：适合在不要求多片D/A同时输出时。此时只需一次写 操作，就开始转换，提高了D/A的数据吞吐量。 （c）直通方式：输出随输入的变化随时转换。
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。
精品课件-电路与电子技术(第二版)(路松行)-第12章
19
1.LC并联回路的谐振特性 LC并联回路如图12.5所示，回路中的电阻R为电感线圈及回路 其它损耗的等效电阻。电路的等效阻抗为
1 (R jL) Z jC
1 (R jL) jC
通常R很小(R<<ωL)，上式近似为
(12.9)
Z
L/C
R
jL
1
C
(12.10)
第12章 正弦波振荡器
20
图12.5 LC并联回路
第12章 正弦波振荡器
12
图12.3 RC串并联反馈与选频电路
第12章 正弦波振荡器
13
2.RC串并联选频电路的选频特性
RC串并联电路如图13.3所示。其中 U1 为反馈与选频电路 的输入电压，也是放大器的输出电压； U 2 为电路的输出电压，
R
F
U 2 U1
R
1 jRC
1 R
jC 1 jRC
第12章 正弦波振荡器
30
1)工作原理 电感三点式振荡电路如图12.7所示。电路由一个带抽头的电感 线圈和电容器组成LC并联回路，该回路作为选频与反馈网络，它的 三个端点分别与三极管的三个极相连。其中L2为反馈线圈，作用是 实现正反馈(可用瞬时极性法判断)。 反馈量的大小可以通过改变线圈抽头的位置来调整。为了有利 于起振，通常反馈线圈L2的匝数占总匝数的1/8~1/4。
兹，但输出波形较差。
第12章 正弦波振荡器
33
4.电容三点式正弦波振荡器 1)工作原理 电容三点式振荡电路如图12.8(a)所示。由C1、C2和L组成并联 选频与反馈网络。正反馈电压取自电容C2的两端。谐振时，选频网 络呈电阻性，满足自激振荡的相位条件。由于三极管的β值足够大， 通过调节C1、C2的比值可得到合适的反馈电压，从而使电路满足振 幅平衡条件。一般电容的比值取为C1/C2=0.01~0.5。
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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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。
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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
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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
u o u i 2 u i1
，则：
由此可见，输出电压与两个输入电压之 差成正比，实现了减法运算。该电路又称为 差动输入运算电路或差动放大电路。
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运算放大器
例：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。
R ui1 ui2 R RP1 － + R1 R2 + uo1 Rp2 RF
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运算放大器
例12.2 例12.3 例12.4
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运算放大器
12.3.4 差分输入运算电路的分析方法
解释?
RF ui1 ui2 R1 R2 R3
－ +
∞
+
由叠加定理： ui1 单独作用时为反相输入比例运算电路，其 输出电压为： R F u i1 uo uo R1 ui2 单独作用时为同相输入比例运算，其输出 电压为： R F R3 u o 1 R R ui2 R1 2 3 ui1 和 ui2 共同作用时，输出电压为： RF R R3 1 F u o u o u o u i1 R R ui2 R1 R1 2 3
Auf 1
电压跟随器
Δ
，这时输出电压跟随输入电
压作相同的变化，称为电压跟随器。
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运算放大器
例 在图示电路中，已知R1=100kΩ， Rf=200kΩ ，ui=1V，求输 出电压uo，并说明输入级的作用。
Rf － ui +
∞
+ R1 uo1 R2 － +
解 输入级为电压跟随器，由于是电压串联负反馈，因 而具有极高的输入电阻，起到减轻信号源负担的作用。且 u o1 u i 1 V ，作为第二级的输入。 第二级为反相输入比例运算电路，因而其输出电压为： Rf 200 uo u o1 1 2 (V) R1 100
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运算放大器
集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入
端，标“+”的输入端称为同相输入端，输入信号由
此端输入时，输出信号与输入信号相位相同；标“ －”的输入端称为反相输入端，输入信号由此端输 入时，输出信号与输入信号相位相反。
反相输入端 － u－ u+ + 同相输入端
A + uo
Δ
Δ
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运算放大器
例12.1
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运算放大器
2、反相加法运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：
i f i1 i 2
ui1 R1 i1 if ui2 R2 i2 Rp
Δ
RF ∞ + + uo
u i1 ui2 uo i1 i ，i 2 ，f R1 R2 RF
iR iC
+ uo
－ +
∞
Δ
uo duC dui iR C ， iC C R dt dt
由此可得：
t t
dui u o RC 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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运算放大器
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Ⅱ
宁波职业技术学院信息学院电子教研室
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运算放大器
第12章
运算放大器
12.1 集成运算放大器
12.2 放大电路中的负反馈
12.3 理想集成运算放大器的分析方法 ＊12.4 集成运算放大器使用中应注意的问题
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运算放大器
12.1 集成运算放大器 12.1.1 集成运算放大器的基本组成
值。它反映差动放大部分参数的不对称程度，显然越小越好，一般为毫伏级。 （6）失调电压温度系数Δ Uio ／Δ T。是指温度变化Δ T 时所产生的失调电 压变化Δ Uio 的大小，它直接影响集成运放的精确度，一般为几十μ V／℃。 ／μ s，若输入信号变化速率大于此值，输出波形会严重失真。
（7）转换速率 SR。衡量集成运放对高速变化信号的适应能力，一般为几 V
线性区（放大区）
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运算放大器
12.3.2 反相输入运算放大电路的分析方法
1、反相输入比例运算电路
根据运放工作在线性区的两条 分析依据可知：i1 i f ，u u 0 而
ui u ui i1 R1 R1 u uo uo if RF RF
－ +
∞
+ uo
Δ
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运算放大器
Rf
又根据虚短，有：u u 所以：
R3 R1 uo ui R1 R f R 2 R3
ui
R1 R2 R3
－ +
∞
+ uo
Δ
R f R3 u o 1 R R ui R1 2 3 可见图 4-6 所示电路也是一种同相输入比例 运算电路。代入数据得： 200 200 u o 1 1 2 (V) 100 100 200
RF ui 由此可得： u o R1
if ui R1 i1 Rp
RF
－ +
∞
+ uo
Δ
式中的负号表示输出电压与输 入电压的相位相反。
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运算放大器
if ui R1 i1 Rp
RF
－ +
∞
+ uo
闭环电压放大倍数为： uo RF Auf ui R1 当 R F R1 时， u o u i ， 即 Auf 1 ，该电路就成了反 相器。 图中电阻 Rp 称为平衡 电 R p R1 // R F 阻， 通 常取 ，以 保证其输入端的电阻平衡，从 而提高差动电路的对称性。
通常由共发射极放大电路构成，目的是 为了获得较高的电压放大倍数。
输入级
中间级
输出级
偏置电路 通常由差动放 大电路构成， 目的是为了减 一般由各种恒流源电路构成，作 小放大电路的 用是为上述各级电路提供稳定、 零点漂移、提 合适的偏置电流，决定各级的静 高输入阻抗。 态工作点。
通常由互补对 称电路构成， 目的是为了减 小输出电阻， 提高电路的带 负载能力。
∞
解：电路由第一级的同相比例运算电路和第二级的减法运算电 路级联而成。 R
uo1 1 2 ui1 R1
R1 R1 u o u o1 1 R u i 2 R2 2 R1 R2 R1 R1 u i1 1 1 R u i 2 1 R u i 2 u i1 R2 R1 2 2
Δ
∞
+ uo
Δ
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运算放大器
例 在图示电路中，已知R1=100kΩ， Rf=200kΩ ， R2=100kΩ， R3=200kΩ ， ui=1V，求输出电压uo。
解 根据虚断，由图可得： R1 u uo R1 R f
R3 u ui R 2 R3
ui
Rf R1 R2 R3
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第12章
运算放大器
12.1.2 集成运算放大器的主要参数
（1）差模开环电压放大倍数 Ado 。指集成运放本身（无外加反馈回路）的 uo 差模电压放大倍数，即 Ado 。它体现了集成运放的电压放大能力，一 u u 般在 104 ～107 之间。Ado 越大，电路越稳定，运算精度也越高。
∞
－ +
解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。
uo1 ui 2 RF RF RF RF u o ( ui1 uo1 ) ui 2 ui1 R1 R2 R2 R1