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集成运放的应用


第七章

集成运放的应用

7.1 在下列描述中错误的是 [ ] A 级联放大器的带宽比各级放大器带宽小 B 负反馈的引入可以起到展宽放大器频带的作用 C 集成运算放大器电路中广泛采用了以电流源为负载的放大器结构 D 理想运放在线性与非线性工作区均有虚断、虚短两个重要特性 7 . 2 在输入信号从极小到极大的一次变化过程中,迟滞比较器的输出会发生 [ ]次翻转。 A 0 B 1 C 2 D 3 7.3 希望抑制 1KHz 以下的信号,应采用的滤波电路是 A.低通滤波电路 C.带通滤波电路 B. 高通滤波电路 D. 带阻滤波电路 [ ] [ ]

7.4 有用信号频率为 7Hz,应采用的滤波电路是 A.低通滤波电路 C.带通滤波电路 7.5 填空 1. B. 高通滤波电路 D. 带阻滤波电路

比例运算电路的输入电流基本上等于流过反馈电阻的电流, 而



例运算电路的输入电流几乎等于零。 (同相,反相) 2.反相比例放大电路的输入电阻较 。 (高,低) 3.在进行反相比例放大时,集成运放两个输入端的共模信号 uIC= 同相输入端接 u1,则由集成运放组成的比例放大电路的共模信号 uIC= ;若 。 ,同相比例放大电路的输入电阻较

7.6 试从 a.低通滤波电路,b.高通滤波电路,c.带通滤波电路,d.带阻滤波电 路四种电路名称中选择一种填写下列各空; 1. 在理想情况下, 2. 3. 在 f=0 和 f→∞时的电压放大倍数相等, 且不为零;

在 f=0 和 f→∞时,电压放大倍数都等于零。 的直流电压放大倍数就是它的通带电压放大倍数。 在 f→∞时的电压放大倍数就是它的通带电压放

4.在理想情况下, 大倍数。

7.7 在负反馈运算放大电路的三种输入方式(a.反相输入,b.同相输入,c.差动 输入)中,选择合适的方式填入下面的空格。 (以下各题均只在单个运放电路且 反馈网络为线性电阻的范围内讨论问题)

1.为给集成运放引入电压串联负反馈,应采用 2.要求引入电压并联负反馈,应采用 方式。

方式;

3.在多个输入信号情况下,要求各输入信号互不影响,应采用 4.要求向输入信号电压源索取的电流尽量小,应采用 5.要求能放大两个信号的差值,又能抑制共模信号,应采用 方式。

方式。

方式。

7.8 试回答下列几种情况下,应分别采用哪种类型的滤波电路?(从 a.低通,b. 高通,c.带通,d.带阻四种滤波名称中选择一种填写在各小题后的括号中) 1.有用信号频率为 10Hz。 2.有用信号频率低于 500Hz。 ( ( ) ) ) )

3.希望抑制 50Hz 交流电源的干扰。 ( 4.希望抑制 2kHz 以下的信号。 (

7.9 用下列三组元器件能否分别构成振荡频率在约为 1kHz 的文氏电桥正弦波振 荡电路?(在相应的括号内用√或×表示肯定或否定) 1.变压器一个,晶体管一只,0.1μF 的电容器两只,200pF 的电容器一只, 1kΩ、5.1kΩ、51kΩ的电阻各一只; ( )

2.集成运放一只,0.05μF 的电容器两只,3.3kΩ的电阻三只,22kΩ的正 温度系数热敏电阻一只,10kΩ的电位器一只。 ( )

3.集成运放一只,0.01μF 的电容器两只,16kΩ的电阻三只,27kΩ的负 温度系数热敏电阻一只,10kΩ的电位器一只。 ( 7.10 )

判断下列说法是否正确(在括号内画√或×) 。 1. 处于线性工作状态下的集成运放, 反相输入端可按 “虚地” 来处理。 ( )

2.反相比例运算电路属于电压串联负反馈,同相比例运算电路属于电压并 联负反馈。 ( )

3.处于线性工作状态的实际集成运放,在实现信号运算时,两个输入端对 地的直流电阻必须相等,才能防止输入偏置电流 Im 带来运算误差。 ( )

4.在反相求和电路中,集成运放的反相输入端为虚地点,流过反馈电阻的 电流基本上等于各输入电流之代数和。 ( )

5 . 同相求和 电路 跟 同相 比 例 电路一 样 ,各输入信号的电流 几乎等于零 。 ( )

7.11 试用集成运放及若干电阻设计一个电压放大电路(画出电路图) ,要求: 1.输出电压与输入电压反相; 2.电压放大倍数 | Uo |≥ 1000 ; Ui

3.输入电阻 Ri ≥ 10k ? ; 4.所用电阻的阻值不超过 1kΩ~100kΩ的范围。 5.只允许用一个集成运放。 7.12 用一个集成运放组成的开环比较器和带有正反馈的比较器在工作特性方面 有何异同? 7.13 现有集成运算放大器一只,具有负温度系数的热敏电阻 Rt 一只,普通电阻 R1 一只,已接好的 RC 串并联选频网络一个。 1.试画出用上述元器件及电路构成的文氏电桥正弦波振荡电路; 2.设常温下 Rt=2kΩ,试估算 R1 的阻值。 7.14 用集成运算放大器及阻容元件设计一个一阶低通滤波器电路。要求接入负 载后对通频带基本无影响,且通常增益 Aup=+1,截止频率 fp=15.9kHz。电阻 可选范围为几千欧至几十千欧,电容可选范围为几百皮法至百分之一微法。 7.15 已知某有源滤波电路的传递函数如下: ?s2 Au (s ) = 3 1 s2 + s + 2 CR1 C R1 R2 1.定性分析该电路的滤波特性(低通、高通、带通或带阻) 。 2.求出通带增益 Aup、特征频率 f0 及等效品质因数 Q。 7.16 试用集成运算放大器和阻容元件设计一个一阶高通滤波电路。要求截止频 率为 795.8Hz,通带增益为+1。 7.17 已知某有源滤波电路的传递函数为 U o ( s) U i (s ) ? s2 + 1 s R1C2

Au (s ) =

1 ? 1 1 ? 1 ?1 1 ? ? + ?s + ? + ? R3 ? C1 C2 ? R3C1C2 ? R1 R2 ?

1.分析该电路具有何处滤波特性;

2.如是高通或低通电路,则计算其特征频率;如是带通或带阻电路,则计 算其中心频率和品质因数 Q。 7.18 设图 7.18 所示电路中 A 为理想运放,试写出电路的输出电压 uo 的值。

图 7.18 7.19 如图 7.19 所示电路中,A1、A2 均为理想运放,最大输出电压幅值为±10V。 1) 说明 A1、 A2 分别为什么电路? 2) uo1,uo 的值各为多少? 设 ui=0.5V

图 7.19 7.20 分析如图 7.20 所示电路的级间反馈。回答: 1) 2) 3) 4) 是正反馈还是负反馈? 是直流反馈、交流反馈还是交、直 它属于何种组态? 电压放大倍数 uO/ui 大 约是多少? 流反馈兼有?

图 7.20 7.21 设图 7.21 所示电路中 A 为理想运放,试写出电路的输出电压 uo 的值。

图 7.21

7.22 某同学连接了如图 7.22 所示的文氏电桥振荡器,但电路不振荡。 1) 2) 请你帮他找出错误,在图中加以改正; 若要求振荡频率为 480Hz,试确定 R 的阻值 (用标称值) 。

设运放 A 具有理想特性。

图 7.22

7.23 如图 7.23 所示的增益可调的反相比例运算电路中,设 A 为理想运算放大 器,Rw<<R2,试写出: 1) 电路增益 Au=Uo/UI 的近似表达式; 2) 电路输入电阻 Ri 的表达式。 图 7.23

7.24 分析图 7.24 所示的电路,回答下列问题: 1)A1、A2、A3 与相应的元件各组成何种电路? 2)设 A1、A2、A3 均为理想运算放大器,输出电压 uO 与 uI1、uI2 有何种运算关 系(写出表达式)?

图 7.24

7.25 在图 7.25 中,稳压管 Dz1 和 Dz2 的稳压值分别为 UZ1=10V, UZ2=4V,它们的 正向压降 UD 均为 0.7V,参考电压 UREF 为-4V 的直流电压,A 为理想运算放大器, 试求下列两种情况下的 uO 值: 1) 2) uI=-8V; uI=-2V。 图 7.25 7.26 图 7.26 所示电路中的 A 为理想的集成运放,问: ①. 该电路在反馈接法上是什么极性和组态? ②. 电压放大倍数 AUf=UO/Ui=?(写出表达式)

图 7.26

7.27 由理想集成运放组成的电路如图 7.27 所示,已知稳压二极管 D1、D2 的性 能相同 , VZ = 5.3V , VD (on ) = 0.7V , 若 输入 vi = 3 sin 2π × 10 3 t (V) , 参考 电 压 VR = 3 cos 2π × 10 3 t (V) ,电容初始电压为零。 (1) 画出 v o1 和 vo 的波形(要求至少画出一个周期的波形) ; (2) 若要求 vo 的振荡幅度为 8V,试确定电容 C 的值。

图 7.27

7. 28

理想运放组成的电路如图 7. 28 所示, 已知输入电压 vi1 = 0.6V , vi 2 = 0.4V ,

vi 3 = ?1V (1) 试求 v o1 、 vo 2 和 vo 3 的值; (2) 设电容的初始电压值为零,求使 vo = ?6V 所需的时间 t=?

图 7.28

7.29 图 7.29(a)所示电路中,运放和二极管 D1 均为理想的,稳压二极管 D2 和 D3 的性能相同, VZ = 6V , VD (on) = 0.7V (1) 试求 A1 和 A2 电路的电压传输特性,画出 vo1 ~ vi 和 vo 2 ~ vi 波形; (2) 若 vi 为图 7.29(b)所示的信号,试分别画出 v o1 和 vo 2 的波形;

图 7.29

7.30 电路如图 7.30 所示,设运放 A1-A4 均为理想运放。电容 C 上的初始电压为 零。 1.运放 A1、A2、A3、A4 各组成什么运算电路。 2 . 写 出 Uo1 、 Uo2 、 Uo3 和 Uo 的表达式。

图 7.30 7.31 在图 7.31 中各运放都是理想运放 1.说明四个电路中各采用了何种反馈组态? 2.说明这四个放大电路各是什么类型的放大电路? 3.写出(a) (c)电路中 Uo 的表达式和(b)(d)电路中 Io 的表达式。

图 7.31

7.32 一放大电路如图 7.32 所示。T1 与 T2 特性对称,β和 rbe 已知,集成运放 A 为理想运放,电位器 RW 的滑动端处在中间位置。 1.设 AB 与 A’B’ 断开,写出 Vab/Vi 的表达式; 2.若 AB 与 A’B’连上,写出 V0/Vi 的表达式。

图 7.32

7.33 在图 7.33 所示电路中,A1-A4 均为理想运算放大器,最大输出电压幅值为± 12V。 1.求:UO1、UO2; 2.写出 uO3 的表达式,设 t=0 时 uC=0; 3.已知 t=0 时 u04=12V,问接通电源多长时间后 u04 变为-12V?画出 uO3 、 u04 的 波 形图。

图 7.33 7.34 如图 7.34 所示电路中的运放均为理想运放,试问 1.运放 A2 和 A3 各组成什么类型的 运算电路 ? 它 们 各 自 引入了 什 么类型的反馈? 2.从电路的输出到运放 A1 的输入 端引入了什么类型的级间反 馈? 3.推导出闭环电压放大倍数 AVf=VO/Vi 的表达式。 图 7.34

7.35 一心电信号放大电路如图 7.35 所示。设各集成运算放大器都具有理想的 特性。试求: 1.Au1=(Uo1-Uo2)/Ui 的数值是多少? 2.整个电路的中频电压放大倍数 Aum=Uo/Ui 是多少? 3.整个电路的上、下限截止频率 FH、FL 的值是多少?

图 7.35

7.36 请分析出图 7.36 所示由理想运放构成电路的 U o 与 U 1 、 U 2 、 U 3 的关系。

图 7.36

7.37 将一个已知的正弦信号,图 7.37a 所示,通过图 7.37b 所示电路后再通过 具有图 7.37c 所示电压传输特性的电路。请作出 Ui 两个周期所对应的 Uo1 和 Uo 波形,并判断具有图中所示电压传输特性的电路是什么电路?

Ui 2V 0 -2V t

图 7.37a

图 7.37b

图 7.37c

7.38 请判断图 7.38 中的电路的功能;若 R1<R2,请定性地画出其输出的波形

图 7.38

7.39 电路如图 7.39 所示:各运放为理想运放,DZ1,DZ2 的稳压值均为 VZ =±6V,开关 S1 和 S2 在 t = 0 以前均掷于①,此时 UO = -6V。 (1) 在 t = 0 时刻将开关 S1 和 S2 改掷于②之后,判断 A1、A2 各是什么单元电 路, (2) 在 t = 0 时刻将开关 S1 和 S2 改掷于②之后,试问经过多少时间便由原来 的-6V 跳变为+6V?并定性地作出 UO1,UO 处的波形。

图 7.39


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