《电子技术基础》直流放大器和集成运算放大器（讲义）河北省电子电工类 考点讲练测

编写说明：河北省《电子电工类专业考点讲练测》专辑，是依据河北省普通高等学校对口招生电子电工类专业考试大纲编写的。紧扣电子电工类专业考试大纲所涉及的三门高考课程的33个考点要求，精心编撰了41套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化题、高考模拟、课堂练习、课堂小结以及课后自测等九个环节。 本讲属于河北省《电子电工类专业考点讲练测》的第22套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有河北省《电子电工类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 河北省《电子电工类专业考点讲练测》第22套 【电子技术基础】 直流放大器和集成运算放大器 讲义 [考纲要求] 1．了解直流放大器的组成特点及解决级间电位配合和零点漂移两个主要问题的措施。 2．理解基本差分放大电路的组成及抑制零点漂移的原理。 3．理解差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比的概念和物理意义。 4．了解实用型差分放大电路抑制零点漂移的原理及电路中各元件的作用。 5．了解集成运算放大器的外形、符号以及主要参数。 6．掌握工作在线性区的理想集成运算放大器的主要特性。 7．熟练掌握比例运算电路（反相输入、同相输入）、加法运算电路和减法运算电路的分析方法和计算。 8．熟悉用集成运算放大器组成的反相器和电压跟随器，了解集成运算放大器的使用常识。 [思维导图] [知识梳理] 1.用于放大变化极为缓慢、频率极低的非周期信号或恒定不变的信号的电路称为直流放大器。多级直流放大器采用直接耦合方式连接。 2.所谓“零点漂移”是指直流放大器工作时，如将输入端对地短路而无输入信号时，输出端也会出现电压忽大忽小、忽快忽慢的无规则变化。 造成零点漂移的原因是电源电压的波动和三极管参数随温度的变化，其中温度变化是产生零漂的最主要的原因。 抑制零漂的方法很多，如采用高稳定度的稳压电源来抑制电源电压波动引起的零漂；利用恒温系统来消除温度变化的影响等，但最常用的方法是利用两只特性相同的三极管接成差分放大器，这种电路在集成运放及其他模拟集成电路中常作为输入级及前置级。 3.从两级简单的直接耦合直流放大器电路可以看出，V₁ 的集电极电位与V₂ 基极电位相等，因Um很小，容易引起V₁ 的饱和，使第一级放大电路不能正常工作。在实际应用中，应设法提高V₂ 的基极电位V₂, 这种措施称为级间电位调节，又称电平移位。常用的级间电位调节电路有三种：在后一级发射极加接电阻R₂ ; 在后一级发射极加二极管或稳压管；用NPN 与 PNP 管直接耦合。 4.差分放大器的基本电路，由两个完全对称的基本放大电路组成，V₁、V₂ 是特性参数相同的对称管，两个放大电路的对应元件参数一致，输入信号u1由两管基极注入，输出信号由两管集电极取出。这种电路在输入信号为零时，输出信号电压也为零。 一个性能良好的差分放大器，应对差模信号具有很高的放大倍数，对共模信号具有很强的抑制能力，我们用共模抑制比来表征这一特点，将它定义为差分放大器对差模信号的放大倍数A 与对共模信号的放大倍数AuC之比，记作KCMR。 基本差分放大器的差模放大倍数AuD等于电路中每个单管放大电路的放大倍数，该电路用多一倍的元件换来了对零漂的抑制能力。 5. 抑制零漂原理：因左右两个放大电路完全对称，所以在输入信号u1=0时，uo1=uo2, 因此输出电压u₀=0, 即表明差分放大器具有零输入时零输出的特点。 当温度变化时，左右两个管子的输出电压uo1、uo2都要发生变化，但由于电路对称，两管的输出变化量(即每管的零漂)相同，即, 则uo=0。 可见利用两管的零漂在输出端相抵消，从而有效地抑制了零漂。 差分放大器输入、输出方式有： (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。 6.集成运放的组成 输入级：由具有恒流源差分放大电路组成。 中间级：由多级电压放大电路组成。 输出级：由三极管射极输出器、互补推挽电路组成。 偏置电路：为集成运放各级放大电路建立合适而稳定的静态工作点，并提供恒流源。 集成运放电路符号：同相输入端用“+”,或“P”表示，反相输人端用“-”或“N”表示，输出端 用 “U。”或 OUT表示。 7.理想运放的特点 (1)理想运算放大器两输入端电位相等。 (2)理想运算放大器输入电流等于零。 8.比例运算放大器 (1)反相比例运算放大器，输入电压U1通过R1接入其反相输出端，R₁等于输入电阻，在输出端与反相输入端之间接有反馈电阻Rf，从而构成深度电压并联负反馈，同相输入端与地之间接有输入平衡电阻R₂，其阻值必须满足R₂=R₁//Rf。 反相比例运算放大器：AuF=- Rf /R₁ (2)同相比例运算放大器，输出信号通过R₂ 接入同相输入端，反馈电压从输出端取出，通过反馈电阻Rf与 R₁加到反相输入端，形成电压串联负反馈。 同相比例运算放大器：AuF =1+( Rf /R₁) 9.加法器的特点 反相求和电路输出电压等于各输人电压之和,式中的负号表明输出电压与输入电压相位相反。 减法器的特点：输出电压与输入电压的差值成正比 10.集成运放的主要参数 (1)开环差模电压放大倍数 (2)输入失调电压 (3)输入失调电流 (4)输入偏置电流 (5)共模抑制比 (6)输出峰-峰电压 11.使用常识 (1)集成运放常见故障：不能调零、阻塞，工作时产生自激，运放组件突然损坏。 (2)集成运放的保护：电源极性接错的保护，输入保护、输出保护。 [师生互动] 1．理想运放两个重要结论是______和______。 【答案】两输入端电位差相等 输入电流为零 2．集成运算放大器的平衡电阻的作用是______。 【答案】使运放输入级的差分放大电路对称，有利于抑制零漂 3．集成运放有两个输入端，标有“－”号的被称为______输入端，标有“＋”号的被称为______输入端。 【答案】反相 同相 4．集成运放的输出级采用的电路形式是______。 【答案】互补对称输出电路 5．集成运放的保护措施包括电源极性的保护、______保护和______保护。 【答案】输入 输出 [概念强化题] 1．集成运放的中间级是由高增益的______电路组成，偏置电路为集成运放各级提供合适而稳定的______。 【答案】共射 静态工作点 2.集成运放由______、______、______和偏置电路组成。 【答案】输入级 中间级 输出级 3.______变化是产生零漂的主要原因。 【答案】温度变化 4．集成运放由几部分组成，试分析其作用。 【答案】（1）输入级：采用差分放大电路抑制零漂。 （2）中间级：采用共射电路提高电压放大能力。 （3）输出级：采用功率放大器提高输出功率。 （4）偏置电路：设置反馈和静态工作点。 5．理想集成运放应满足哪些条件？ 【答案】理想运放应满足条件：开环差模电压放大倍数、输入电阻、共模抑制比、通频带等超于无穷大，输出电阻趋于零。 6．理想集成运放的两个结论。 【答案】理想集成运放的两个结论：两输入端电位差等于零；输入电流为零。 [高考模拟] 一、填空题 1.共模信号是指大小______，极性______的信号，常见的共模信号是温度变化所引起的电路参数变化。差模信号是指大小______，极性______的信号，有用信号就是差模信号。 【答案】相同 相同 相同 相反 2.共模抑制比是指放大器对______信号的电压放大倍数与对信号的电压放大倍数之比。即。越大越好，理想状态为______。 【答案】差模 共模 ∞ 3.分析集成运放的两个重要依据是：①______，数学表达式为；②虚断，数学表达式是______。 【答案】虚短 iP = iN = 0 4.请把如图所示的反馈放大电路框图补充完整。 【答案】放大器 反馈网络 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 5．反相比例运放只存在虚短，不存在虚地。（ ） 【答案】× 6．理想集成运放的输入电阻越小越好。（ ） 【答案】× 7．集成运放的中间级为了放大信号的电压，采用的是共集电极放大电路。（ ） 【答案】× 8．集成比例运算放大器的输出电压与集成运放本身参数无关。（ ） 【答案】× 三、选择题 9．集成运放的实质是一个（ ） A．直接耦合的多级放大器 B．单级放大器 C．阻容耦合的多级放大器 D．变压器耦合的多级放大器 【答案】A 10．理想运放的输出级采用功率放大器主要是为了（ ） A．抑制零漂 B．得到较大的输出电压 C．为了得到合适的静态工作点 D．得到较大的输出电流 【答案】D 11．比例运算电路如图所示，该电路的输出电阻为（ ） A． B． C．0 D．无穷大 【答案】C 12．电路如图所示，则该电路为（ ）。 A．加法运算电路 B．反相积分运算电路 C．同相比例运算电路 D．反相运算电路 【答案】C 四、计算题 13．如图所示运放电路中，VI1＝2V，VI2＝－3V，R＝10K，求输出电压VO。 【答案】VO＝－5V。 [课堂练习] 一、填空题 1．用指标______来综合衡量集成运放的放大和抗零漂的能力。 【答案】共模抑制比 2.当信号从集成运放的______输入时，输入输出信号的相位相同。 【答案】同相端 3.集成运放的理想参数是______、______、______、______和开环带宽无穷大。 【答案】开环差模电压放大倍数 Aod 为∞ 差模输入电阻 rid 为∞ 共模抑制比KCMR 为∞ 输出电阻为 ro 为 0 4.零漂是指放大电路______为零时，由于温度变化等因素导致直接耦合放大器输出电压为零的现象。抑制零漂最有效的方法是采用______。 【答案】输入信号为零时 差动放大器 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 5．反相运算放大器是一种电压并联负反馈放大器。（ ） 【答案】√ 6．反相比例运放存在共模信号，应选用共模抑制比大的集成运放。（ ） 【答案】× 7.差动放大器的电路对称性越差，共模抑制比就越小，抑制共模信号的能力就越好。（ ） 【答案】× 8.差动放大器的主要作用是抑制零漂。（ ） 【答案】√ 三、选择题 9．集成运算放大器的共模抑制比越大，表示该组件（ ）。 A．差模信号放大倍数越大 B．带负载能力越强 C．抑制零点漂移的能力越强 D．共模放大倍数越大 【答案】C 10．同相比例运放的反馈类型是（ ） A．电压串联负反馈 B．电流串联负反馈 C．电压并联负反馈 D．电流并联负反馈 【答案】C 11．电路如图所示，该电路为（ ）。 A．加法运算电路 B．减法运算电路 C．比例运算电路 D．同相运算电路 【答案】A 12．电路如图所示，该电路为（ ）。 A．比例运算电路 B．比例—积分运算电路 C．微分运算电路 D．交流放大器 【答案】B 四、计算题 13．如图所示电路，求I1、I2、IF、VA、VO。 【答案】I1＝0.035mA，I2＝0.01mA，IF＝0.045mA，VA＝0.2V，VO＝－7V。 【课堂小结】 1、直流放大器与零漂 2、差分放大器 3、集成运放组成与特点 4、运算放大器类型 5、集成运放参数与常识 6 学科网（北京）股份有限公司 $$