易错十 集成运算放大器《电子技术基础与技能》四川省（对口招生）电子信息类 易错题精讲

四川省（对口招生）《电子技术基础与技能》 易错题精讲 易错点十 集成运算放大器 例1 （25单招）如图1所示，该电路的电压放大倍数是（ ） 图1 A.6 B.-6 C.5 D.-5 【错解】A 【错因】对集成运算放大器类型判别未掌握。 【正解】D 【解析】该电路为反相比例运算放大电路，同相端接地，输入信号通过 10kΩ 电阻接运放反相输入端，反馈电阻 50kΩ 跨接输出与反相端。反相比例放大器电压放大倍数：，其中：（反馈电阻）（输入电阻） 代入计算 答案选 D. -5 【避错攻略】 一、集成运放的基本单元电路 （一）集成运放组成框图 完整集成运算放大器内部分为 4 级核心单元： 1.输入级：差分放大电路，作用是抑制零点漂移、提高输入电阻、实现差分输入；常搭配恒流源作有源负载。 2.中间级：共射放大电路，采用恒流源负载，提供极高电压放大倍数。 3.输出级：互补对称功率放大电路，输出电阻小、带负载能力强，具备过载保护。 4.偏置电路：由各类电流源构成，为各级放大电路提供稳定静态偏置电流。 （二）集成运放的主要参数 1.开环差模电压增益：无反馈时运放差模放大倍数，数值越大运算精度越高。 2.输入失调电压：输入短接时，使输出归零需补偿的输入电压，越小零点误差越小。 3.输入失调电流：两输入端静态输入电流差值，影响微弱信号精度。 4.差模输入电阻：两输入端之间等效电阻，CMOS 运放可达兆欧级以上。 5.共模抑制比：，衡量抑制共模干扰能力，数值越大抗干扰越强。 6.输出电阻：开环输出等效电阻，闭环后会大幅降低，带负载能力提升。 二、集成运放的应用电路（全部工作在线性区，满足虚短、虚断两大核心结论） 基础核心结论 虚断：运放输入电流，输入端无电流； 虚短：，两输入端电位相等（仅线性负反馈电路成立）。 （一）三种基本放大电路 1. 反相比例放大电路 反相放大器 信号输入：反相输入端，同相端接地。 电压放大倍数：，负号代表输出与输入相位相反。 特点：输入电阻为；共模输入电压≈0，抑制共模干扰能力强；无虚地之外电位差。 2. 同相比例放大电路 同相放大器 信号输入：同相输入端，反相端通过接地。 电压放大倍数：，输出与输入相位相同，放大倍数恒大于 1。 特点：输入电阻极大；输入端存在共模电压，对运放共模抑制比要求更高。 特殊形式：电压跟随器（、开路），，输出完全跟随输入。 3. 差分放大电路（减法基础） 差分放大器 差分放大器 两路信号分别送入同相、反相输入端，电阻匹配。 输出公式：，实现两路输入信号差值放大。 作用：抑制两路共模干扰，提取差值信号，常用于传感信号采集。 （二）重点：信号运算电路 1. 电压跟随器（缓冲电路） 电路：同相放大特殊形式，反馈电阻直接短接输出与反相端。 特性：，输入电阻极高、输出电阻极低； 用途：阻抗隔离缓冲，前后级电路互不影响。 2. 反相器（单位反相放大） 电路：反相放大，反馈电阻； 输出：，仅反转信号相位，幅值不变。 3. 反相加法器 加法运算电路 多路信号通过独立电阻接入反相输入端，同相端接地； 公式：； 特点：各路输入互不干扰，调整单路输入电阻仅改变该路权重。 4. 减法器（差分运算电路） 减法运算电路 即差分放大标准运算电路，匹配电阻后实现： ； 拓展：可实现任意两路模拟信号相减运算，是仪表放大器基础单元。 1.（24单招）如图2所示电路，已知.Ra=12kΩ。输入电压 图2 （1）由和Rn构成什么运算电路？ （2）计算第一级的输出电压是多少？ （3）由R21,R22,和Rn构成什么运算电路？ （4）计算第二级的输出电压是多少？ 【答案】 （1）第一级电路类型 同相输入端接输入 （），反相输入端通过 接地、反馈电阻 接输出，属于同相比例运算电路。 （2）同相比例放大公式： 已知： （3） 反相输入端有两路输入： 通过 、 通过 ，同相端 接地，为反相加法运算电路。 （4）反相加法公式： 已知： 2.差动放大电路的主要优点是 ( ) A.能有效地抑制零点漂移 B.使放大倍数增加 C.使输入阻抗增加 D.使输出阻抗增加 【答案】A 【解析】差动放大器能有效地抑制零点漂移。 3.集成运算放大电路第一级采用差动放大电路是因为 ( ) A.可获得较大的电压放大倍数 B.可以获得较大的输入电阻 C.集成工艺难于制造大容量电容 D.可以抑制零点漂移并获得较高的共模抑制比 【答案】D 【解析】差动放大电路的作用： 差动放大电路利用电路参数的对称性（两个晶体管特性一致，电阻参数对称），能够有效地抵消温度变化等共模信号引起的漂移。当输入共模信号（如温度变化引起的漂移）时，两管的集电极电流变化相同，输出电压变化相互抵消，从而抑制了零点漂移。它对差模信号（有用信号）有放大作用，对共模信号（干扰、漂移）有抑制作用，因此具有很高的共模抑制比 ，故答案选D。 1.如图3所示电路，R1=10kΩ,Rf=30kΩ,Ui=1V，则Uo为( ) 图3 A.2V B.3V C.4V D.5V 【答案】C 【解析】图3为同相比例运算放大器， 2.如图4所示电路，已知R2=2R1,U1=−4V，则输出电压U0=( ) 图4 A.4V B.-4V C.8V D.-8V 【答案】C 【解析】左侧运放输出端直接接反相输入端，构成电压跟随器（同相比例放大，电压放大倍数 A=1）。根据电压跟随器特性： 右侧运放为反相比例运算电路，公式：，已知条件 ，代入 、： 3.如图5所示电路，已知kΩ,R=10V,求。 图5 【答案】①求 （第一个运放：反相比例运算电路） 反相比例放大器公式： 。代入参数 ： ②求 （第二个运放：反相比例运算电路） 输入为 ，输入电阻、反馈电阻均为 ： ③求总输出 由图可知： 4.如图6所示电路，已知kΩ,kΩ,mV, 图6 （1）组成了什么集成运算放大电路？在这级放大电路中引入了什么反馈？ （2）该电路的输出电压和分别为多少？ 【答案】（1）运放 接入同相输入端，反相端通过 接地、 构成电压负反馈，同相比例运算电路。 运放 ：反馈路径：输出 经 引回反相输入端，为电压并联负反馈； 输入：同相端有 分压、反相端有 ，整体是差分求和运算电路。 （2）同相比例公式： 已知： 经 分压： 已知： 对 用虚短虚断列节点方程 虚断：流入反相端电流和为 0 虚短： 整理得： 代入参数： 得=24mV 5.(25单招，判断题）电压跟随器的输出电压和输入电压大小相等、相位相同。（ ） 【答案】√ 【解析】电压跟随器属于同相比例放大电路，电压放大倍数Au​=1，输出电压等于输入电压，输入与输出相位一致。 6.（25单招，判断题）理想集成运放工作时，同相输入端和反相输入端的电流不相等（ ） 【答案】× 【解析】理想运放满足虚断特性，同相端、反相端输入电流均为 0，两端电流相等（都等于 0）。题目说法错误。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $