第五章 直接耦合放大器和集成运算放大器 第二讲 集成运算放大器-【单招零距离】电子电工专业综合（下）

单招零距离·电子电工专业综合 提高放大器的动态范围 (3)减法比例运算电路4。=21(ua一4a) 四、分析计算题 2.采用反相加法比例运算器实现R,=5(kΩ) 1.直流放大器的两个特殊问题 R2=2(kn) ①前后级的电位配合问题解决的方法：提高后级发射 3.(1)U=-Us(2)U。=201s 极直流电位。 (3U=-0.8(V)U。=-0.4(V) ②零点漂移问题解决的方法：采用反馈或补偿措施。 4.uo1=-2(V)uo=2.5(V)u。=6.5(V) 2.Am=-50KMR=5000 5.uo 3un ue ug u.9ua-2u 第二讲 集成运算放大器 6.e=2,A="u=-R ua R 【变式训练】 7.uot=2(V)4e=-2u,4。=-2u-2 8.略 1.C2.C 3.(1) 第六章 调谐放大器和正弦波振荡器 【变式训练】 1.C 225kHz 【实战演练】 R,=R2 R=R=20R 一、选择题 (2) 1.B2.B3.B4.B5.A6.D7.C 8.C9.D 二、判断题 1./2.J/ 3./ 三、填空题 1.大于等于 R,=R:=R,R=1OR,R,=R1∥R2∥R∥R 2.正反馈网络 选频网铬 4.150mV 四、分析计算题 5.(a)电压并联负反馈(b)电压并联负反馈 1.(1)交流通路如下图所示： 【实战演练】 一、选择题 1.A2.A3.D4.B5.C6.DCB7.B 二、判断题 1.×2./3./4.×5./6.× 三、填空题 1.0∞∞00∞ 3 2.晶体管必要的元件 电路功能 (2)电容三点式振荡器（或电容反馈式L,C振荡器） 3.小规模集成电路中规模集成电路 反馈元件为C 大规模集成电路 超大规模集成电路 2.(1)反馈元件为C 4.运算精度 1 f= 5.直接耦合 高 CC: 6.反相器 电压跟随器 2√LC+C 7.电压串联负反馈114 (2)交流通路 8.4-u 四、分析计算题 1.(1)ig =(ua-u)/Rw (2)i1=i2=it ·247·总复习方案·第四部分 电子线路 第二讲 集成运算放大器 考纲要求 了解 集成运算放大器的使用常识。 熟悉 集成运算放大器组成的反相器和电压跟随器。 1.集成运算放大器的外形和符号以及两种电压放大倍数。 掌握 2.理想集成运算放大器的主要特性。 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 知识梳理 1.集成运算放大器 (1)集成电路 ①定义:把晶体管,必要的元件和连接导线集中制造在一小块半导体基片上而形成的具有电 路功能的器件。 ②特点:体积小、重量轻、安装方便、功耗小、工作可靠等。 集成电路的内部工艺特点 a.采用直接耦合。 b.尽量避免内接电容,尽可能用R小的阻值或以三极管代替电阻 ③分类: a.以集成度分为:小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路。 b.按所用器件分为:双极型集成电路、单极型集成电路、双极型和单极型兼容的集成电路。 c.按电路性质分为:线性集成电路和数字集成电路等。 ④外形:圆壳式、双列直插式、扁平式 (2)集成运算放大器:是一种内部为直接耦合的高放大倍数的集成电路 它通常由输入级、中间级和输出级三部分组成。为了减小零漂,输入级常采用差动放大器;为 了提高电压放大倍数,中间级常采多级共射放大电路;为了增大带负载能力、减小输出电阻,输出 级常采用互补对称式推挽电路或射极输出器。 (3)集成运放的符号(如图2一5一4所示) -_D - , fa)lH符号 ()新符 图2-5-4 .81· 单招零距离·电子电工专业综合 (4)集成运放的理想特性。 ①输入信号为零时,输出端应恒定地处于零电位 ②输入阻抗r二; ③输出阻抗r.一0; ④频带宽度f。应从0→; 开环电压放大倍数A。三。 (5)两个重要结论 ①虚短: V .V-V= A_ .V.~V。,即差动输入端的电压近似为零。 ②虚断: 由于运放的输入电阻r=oo,所以运放的两个输入端上的电流等于零,即I.一I-0。 2.集成运放的应用 (1)反相输入比例运算电路(如图2一5一5所示) 一. 图2-5-5 图2-5-6 ①反馈类型:电压并联负反馈。 ②输出电压与输入电压的关系:V。三 ③反相器 若反相输入比例运算放大器中的R,三R,则得到; V.=-V,即A--1 此时输出和输入大小相等,极性相反,为反相器,其符号如图2一5一6所示。 (2)同相比例运算放大电路(如图2一5一7所示) 图2-5-7 图2-5-8 ①反馈类型:电压串联负反馈。 ②输出电压与输入电压的关系:V。- ③电压跟随器: .821 总复习方案·第四部分 电子线路 若同相比例运算放大电路中的R。 一或R一0,则得到: V.-V,即A-1 此时输出和输入大小相等,极性相同,为电压跟随器,其符号如图2一5一8所示。 来 (3)加法比例运算电路(如图2一5一9所示) ①反馈类型:电压并联负反馈。 ②输出电压与输入电压的关系; ③加法器: 若上式中R=R。-R-R,则:V。--(V+V。+ V。),此时该电路被称为加法器。 ④R,的作用: 电阻R,被称为平衡电阻,使运放电路的同相输入端与反 图2-5-9 相输入端的电路对称,一般取R。一R /R。/R/R。 (4)减法比例运算电路(如图2-5一10所示) ①输出电压与输入电压的关系; RR(R+R)V-V #R(R:R)R 若R。-R,R。-R,则:V。- ②减法器 若R =R。=R =R,则:V。=V-V.即为减法器 (5)解集成运放线性电路的一般步骤; -{ ①求同相输入端的电位; ②确定反相输入端的电位; ③列出反相输入端外围节点电流方程; ④利用电路中的已知条件代入节点电流方程; 整理求出待求量。 图2-5-10 (6)集成运算放大器使用常识: ①零点调整;将输入端短路,利用外接调零电位器调整,使输出电压为零。 ②利用外接阻容补偿网络消除寄生振荡。 ③加接保护电路。 当集成运算放大器的电源电压极性接反、输入信号过大、输出电压过高时,都可能造成放大器 损坏,除使用时应当注意外,最好加有电源极性保护、输入保护、输出保护等保护措施 )83. 单招零距离·电子电工专业综合 题型讲解 【例1】如图2一5-11所示电路,设运放为理想的,若V # 0.6V,R =R =10kO,R =R. -50kO,R. -20kO,试分别求出电路 中负载电阻R 上的电压V.,电流1. 和集成运放的输出电流L.。 【分析】 直接利用理想运放的两个重要结论求V,然后利用节 点电流公式求出I。 【解】(1)根据虚断得到: 50 图2-5-11 R.十R 50+10 ×0.6-0.5(V) 根据虚短得到:V.-V-0.5(V) V.-V 再根据虚断得到:I. 一I,即 、 R 10 (2)I.一R V。-V_ 3 3一0.5 -0.15(mA) 1 -0.05(mA) 20 R 50 I.-I.+I=0.15+0.05-0.2(V) 【点拨】反相输入端点的电位是将V通过R。、R。分压得到的,不能直接利用同相输入比例运 算电路计算。 【变式训练】 1.如图2-5-12所示电路,R=0.5kO,当V-1mV时,则电流I的值为 ). B.0_A A.2A C.-2A D.1A D2 ){ 1 8 11 图2-5-12 图2-5-13 2.如图2-5-13所示的理想运算放大电路中,u=1V负载电流I.为( 【变式训练】 )。 C.1mA A.1/3mA B.1/2mA D. 2mA 【例2】设计一个理想的集成运放电路,要求实现v。=-(5+vr+4v)运算,且输入电阻 不低于10kO。 【分析】 由v。=-(5vn+v+4v)可知必须采用反相加法比例运算电路连接。 【解】将式v。=-(5v十v+4v)与反相加法比例运算电路输出V。与输入V关系式 .84. 总复习方案·第四部分 电子线路 -5.R R -1.R 一 即:R. 根据题意,其输入电阻不低于10k2,故可选R,-10kO,则R.= 50k0,R.=50kO,R.=12.5kO,所设计的电路如图2-5-14,其中 平衡电阻R,为: R. =R. /R/R//R =4.545(kO) 图2-5-14 【点拨】 对于这类运放电路的设计题,要能根据输入与输出的关系式要求选取典型的运放应 用电路,然后确定电阻的大小。 【变式训练】3.画出满足下列与v.之间的运算关系的集成运放电路图; __-10。 一: 十十ō 【例3】 由理想运放组成的电路如图2-5-15(a)所示,已知E =0.5V,E.=1V,R.=R -10kO,R -20kQ,R。 -5kQ。求u。 (1# () (b) 图2-5-15 【分析】 观察本题电路,可发现三个电阻R、R。、R。好像均有信号输入,其实仔细观察研究后 可知R。的左端是接地的。因此,本电路为一个加法电路。但输入信号并不是E,和E。,而是E十E 和E。 【解】 原电路进行变化后的电路如图(b)所示,显然这是一个加法比例运算器。 【点拨】 本题求解的关键在于对原电路进行变换,V,不是等于E,而是等于E,十E。,而V 等于E。,R的左端是接地的。 【例4】 在如图2-5-16所示电路中,已知U=10mV,U.=-5mV,求输出电压Uo,U U。 【分析】 因为A、A。均构成电压跟随器,所以输出电压与输入电压相同。而A。直接利用理想 .85. 单招零距离·电子电工专业综合 运放的两个重要结论和节点电流公式求u。。 【解】.A、A.均构成电压跟随器 .U-10mV.U。--5(mV) 【点拨】 在找不到相应的典型运放电路时,必须利用理想集 图2-5-16 成运放的两个重要特点和节点电流公式进行分析。 【变式训练】4.如图2-5-16所示电路,已知U。=5mV,U。=10mV,求输出电压U。。 【例5】 一。 判断如图2一5一17所示电路的反馈类型。 (a) (b) 图2-5-17 【分析】 图(a)由瞬时极性性法可判断为负反馈;利用输出端短路法判断得电流反馈;利用输 入端短路法判断得并联反馈。 图(b)由瞬时极性法判断为负反馈;利用输出端短路法判断得电压反馈;利用输入端短路法判 断得串联反馈。 【解】 图(a)电流并联负反馈;图(b)电压串联负反馈。 【点拨】 其实运放电路的反馈类型判断和前面的三极管放大电路的反馈类型判断一致,也是 借助于瞬时极性法、输出端短路法、输入端短路法来判断反馈类型。 【变式训练】5.判断如图2一5一18所示电路的反馈类型。 .86) 总复习方案·第四部分 电子线路 #. -V. (a) (b) 图2-5-18 盲点点击 设计一个理想的集成运放电路,要求实现v.三5(v.十v。)运算,且输入电阻不低于10kQ 【错解】由v。一5(v十v)可知采用加法比例运算电路连接而实现。 将v。=5(u十v)与加法比例运算电路输出V.与输入V关 系式对照,可得下列关系: _l1 _. 2r 2 一5 12 21_2 即R 电路如图2-5-19所示,故可选R=10(k2),则R 二 图2-5-19 50(k2),R.-10(kO)。 【分析】上面做错的原因是没有考虑到加法比例运算电路的输出V.与输入V关系式为V。 输出V.与输入V.之间存在反相关系,因此必须再加一级反相器才能实现输出V。与输入V之 间的同相。 【正解】 由v.三5(u十v。)可知采用加法比例运算电路之后连 # 接一级反相器而实现。 将v.三5(v十v。)与加法比例运算电路输出V。与输入V关系 式对照,可得下列关系: 22 R 1_5 图2-5-20 21 即R 电路如图2-5-20所示,故可选R.=10(k2),则R=50(kO),R。=10(kO)。 ,87. 单招零距离·电子电工专业综合 实战演练 一、选择题 1.关于理想运算放大器的叙述错误的是( ). A.输入阻抗为零,输出阻抗也为零 B.输入信号为零时,输出处于零电位 C.频带宽度从零到无穷大 D.开环电压放大倍数无穷大 2. 如图2一5-21所示电路,电路中A、B两端的电位关系是 ,通常称为 A.U.-U.,虚短 B.U -U-0,虚地 C.U. -U,虚断 D.U.-U。-0,虚断 R. 10k2 图2-5-21 图2-5-22 3.集成运算放大器内部采用直接耦合方式的主要原因是( ). A.便于设计 B零点漂移小 C.非线性失真小 D.不易制作大容量的电容 4.理想集成运算放大器的两个输入端具有“虚断”的特点,是因为理想集成运算放大器 _ ). A.开环放大倍数为无穷大 B.输入电阻为无穷大 C.输出电阻为零 D.共模抑制比为无穷大 5.工作在线性放大状态的运算放大器应置于( )状态。 A.开路 B.正反馈 C.深度负反馈 6.如图2-5-22所示电路中: (1)从输入端经过R。引至运放反相输入端的反馈是( )。 A.电压并联负反馈 B.电流串联正反馈 C.电压串联正反馈 D.电压串联负反馈 (2)如果u一5mv,则u。的幅值大小为( )。 A.5mV B.10mV C. 15mV D.0V (3)该电路的闭环增益A.,为( )。 C.A B.3 A.-2 D.-1 .881 总复习方案·第四部分 电子线路 7.如图2一5一23所示电路中,负载电阻R. 上流过的电流L为( )。 -f A.I二 B.I.二 E C.Io-RR. D.Io-R十R. R 二、判断题 1.同相输入比例运算电路中引人一个正反馈。 2.反相输入的理想运放具有“虚地”的特点。 图2-5-23 3.在加法比例运算器中存在“虚地”现象。 4.根据理想运放的开环增益极高,可以得出理想运放的一个重要特点虚断。 5.集成运放线性放大时,所以可以用叠加定理计算输出电压。 6.同相输入比例运放具有“虚地”的特点。 三、填空题 1. 理想运放的特点是:A。 ,Kculr ,r: .r。 2.集成电路是把 以及连接导线等集中制造在一小块半导体基片上而 形成具有 的器件。 3.集成电路按照集成度可以分为 和 4.运放很少开环使用,其开环放大倍数主要用来说明 5.集成运放是一种内部为 的 放大倍数的集成电路 6.反相比例运算电路当R 三R.时,称为 一来 器;同相比例运算电路当R-o或R= 0时,称为 7.如图2一5一24所示电路中,从输出端经过R.引至运放反相端的反馈是 :已知R =10R,则uo二 图2-5-24 图2-5-25 8.如图2-5-25所示电路中,当抽头调至最上端时u。= ;当抽头调至最下端时u .89. 单招零距离·电子电工专业综合 四、分析计算题 1.仪用放大器的电路如图2一5一26所示,设各集成运放可看成是理想的,且输入信号、“ 为已知。(1)求i。(不必把具体数值代人)。(2)判断i、i.与i.的关系。(3)集成运放A。组成什么电 路?求。。 {-D{ 10 n.10f 2 1 -D A 1 77. t {-D . A2 1o 15D 图2-5-26 2.用一级运放电路其反馈电阻R。取10kO,试设计一个符合V。一一2V。一5V。关系的运放电路。 3.如图2一5-27所示,A,A.为理想运算放大器,各电阻值如图。 (1)当I。三0时,写出U。与U。之间的关系式。 (2)当U。三0时,写出U。与I.之间的关系式。 (3)当U。-2VI-60A时,计算U。与U。的值 1D 一0 D ] -① 图2-5-27 .90.