第16章习题_集成运放

116-001、同相比例运算放大电路通常比反相运算放大电路输入阻抗。16-002、设图中A为理想运放，请求出各电路的输出电压值。(12分)U016VU026VU03VU0410VU052VU062V16-003、在图示电路中，设A1、A2、A3均为理想运算放大器，其最大输出电压幅值为±12V。1．试说明A1、A2、A3各组成什么电路？2．A1、A2、A3分别工作在线形区还是非线形区？3．若输入为1V的直流电压，则各输出端uO1、uO2、uO3的电压为多大？（10分）Uo3Uo1Uo220k10k2V(1)A++82V(2)10k20kA++82V1V(3)20k10kA++8(4)2V3VUo420k10k10k20kA++8(5)2VUo520kA++8Uo6(6)2V20kA++8A1++8A2++8A3++8R2kkR1uIuO3uO2uO1R3kR4kR’±6V21．A1组成反相比例电路，A2组成过零比较器，A3组成电压跟随器；2．A1和A3工作在线性区，A2工作在非线性区；3．uO1=-10V，uO2=-12V，uO3=-6V。316-301、试求图P7.8所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。图P7.8解：在图示各电路中，集成运放的同相输入端和反相输入端所接总电阻均相等。各电路的运算关系式分析如下：（a）fffOI1I2I3I1I2131212(1)225//RRRuuuuuuuRRRR（b）3fff2OI1I2I3I1I2131123123(1)(1)1010RRRRRuuuuuuuRRRRRRR（c）)(8)(I1I2I1I21fOuuuuRRu（d）3fff4fOI1I2I3I41212431243I1I21314(1)(1)////202040RRRRRRuuuuuRRRRRRRRRRuuuu416-302、在同相输人加法电路如图题8.1.1所示，求输出电压ov；当R1＝R2＝R3＝Rf时，ov＝？解输出电压为PfOvRRv31式中21121212PSSRRvvvRRRR即)(112112213SSfOvRvRRRRRv若fRRRR321，则21SSOvvv16-304、电路如图题8.1.4所示，设运放是理想的，试求vO1、vO2及vO的值。解：A1、A2组成电压跟随电路VVvVVvOO4,32211A3组成加减电路。利用叠加原理。当V3＝0，反相加法时，A3的输出电压为5V1)V4(3030)V3(3030vRRvRRv2O231O13O'当vO1＝0，vO2＝0，V3＝+3V时，A3的输出电压为POvRRRv213''||1VVVRRRvP2)3(301530)(3545VVvO6215301''oovv与叠加得输出电压为VVVvvvOOO561'''16-305图题8.1.7为一增益线性调节运放电路，试推导该电路的电压增益)(A21IIoVvvv的表达式。解A1、A2是电压跟随器，有2211,IOIOvvvv利用虚短和虚断概念，有1331223341234433ONNOPPOOONPvvvRRvvvvRRRvvRvv将上述方程组联立求解，得A1vo1voA2A4R2vo2vi1vi2vp3R1R2R3R4+-R1A3vo4vN3631422I1IOVRRRRvvvA16-308、电路如图所示，要求：(1)写出输出电压uO与输入电压uI1，uI2之间运算关系的表达式。(2)若RRF11，RRF22，RR34，写出此时uO与uI1，uI2的关系式。uI1uI2uORR4R2R3-∞＋＋-∞＋＋uO1R1RF1RF2答案：（1）uRRRRRuRRRRuOF3I2FFI1()122442211(2)若RRF11，RRF22，RR34则uuuOI2I116-309、电路如图所示，R100k，求输出电压uO与输入电压uI之间关系的表达式。RuOR/2+-∞++-∞+RRRRRuO2uIA1A2uI答案：uuO2O，uuI+O12OIOIOuuuuu()1222uuOIuuOI12716-310、电路如图6所示，已知ui1=6V，ui2=4V，R1=R2=R3=RF=2k，求u0?3RFR1R2R-+++--Ou1iu2iu图6-+1iFi+解：根据理想集成运算放大电路的两个重要分析以具有：3223iRuuRR2V(2分)2uuV(2分)11ioFuuuuRR(2分)111(1)FFoiRRuuuRR(2分)VuRRuRRRRRuiFiF2)1(11232310(2分)16-311、理想运放电路如图5-4所示，求(1)求电路中输出电压ou表达式；(2)指出各级电路的反馈类型。(1)；iuRRu23O（4分）(2)第一级：串联电压负反馈；（3分）第二级：并联电压负反馈。（3分）816-312、如图7，已知：RF=100kΩ，当输出u0=－(4ui1＋2ui2+0.5ui3)时，计算R11、R12、R13的值？解：该电路为反相加法运算电路。)5.024()(321313212111oiiiiFiFiFuuuuRRuRRuRRu（2分）R11=25k，R12=50kR13=200k；（6分）16-3116-314、运算放大器均工作在线性状态。请分别写出uo和uo1与ui的关系式，并指出运放的反馈类型。（本小题8分）解：u01=(RF1/R1)ui，（3分）u0=(1+RF2/R3)(1/2)u01＝1/2(1+RF2/R3)(RF1/R1)ui（3分）运算第一级是电压并联负反馈，第二级是电压串联负反馈。（2分）16-315、如图所示电路，已知ui=0.5V，计算uo的值。9解：前一级运算放大器为反相比例运算所以其输出为u01=(2R1/R1)ui=2ui（5分）后一级运算放大器为同相比例运算故其输出为u0(1+2R2/R2)u01=6uI=3V（5分）16-316、电路如图所示，假设运放是理想的，写出电路输出电压的表达式。＋－＋R4uoRfifiiRnR2R1i1i2inui1ui2uin…∞)(,,,2211122211121niniiffoninniiniifRuRuRuRiRuRuiRuiRuiiiiiii1011123.4在图题3.4所示电路中，已知1iu=0.6V，2iu=0.3V，试计算输出电压ou和平衡电阻4R。3.5图题3.5所示电路是一增益可调的反相比例运算电路，设4RRf，试证明：图题3.4图题3.53.6电路如图题3.6所示。试问当iu＝50mV时，ou为多少？ifouRRRRu431113图题3.63.8图题3.8所示电路为增益可调的运放电路，试求电压增益uA的调节范围。3.9电路如图题3.9所示，求ou的表达式。若fRRRR321，该电路完成什么功能？图题3.8图题3.93.10电路如图题3.10所示，当开关S1、S2、S3、S4分别接通时，相应的放大器的电压增益1SA、2SA、3SA、4SA分别为多少？图题3.113.12电路如图题3.12所示，试求开关S在闭合与断开两种情况下，ou与iu的关系式。3.13简单积分电路如图题3.13所示。已知KR101，FC10，Vui1，试求：ou从0V变化到-10V时所需要的时间？图题3.12图题3.13143.15电路如图3.15所示，试求出输出电压uo与输入电压ui的关系。图题3.153.16反相输入加法电路如图3.16(a)所示，输入电压的波形如图3.16（b）,试画出输出电压uo的波形。图题3.1615第16章习题1理想集成运放的技术指标有哪些？答案（1）Audo=∞，（2）rid=∞，（3）ro=0，（4）KCMR=∞。2什么是“虚短”?什么是“虚断”？答案：u+=u−，两个输入端是等电位的，好像短接一样，但由于不是真正的短接，故称“虚短”。i+=i−=0，这样从这两个输入端往放大器里边看进去，好像断开一样，但又不是真正的断开，故称“虚断”。3集成运放工作在线性区和非线性区时各有什么特点？4根据题图，求出每个电路的输出电压表达式。ui1ui2uo2R3R6R（a）+∞+_uouiR1R2R3R4R5（b）+∞+_uiuoR1R2RFRR/2R（c）+∞+_+∞+_题7.6图答案（a）oi1i2(32)uuu。（b）34o34i511RRuRRuRR（＋＋）。（c）Foo2o1o1o1o1i122RuuuuuuuR。165图中，运放的最大输出电压是Uom=±15V，试求：(1)uo与ui的关系。(2)计算当输入信号分别为1mV，−1mV，100mV，5V，−5V时，输出电压各为多少？R110kΩ100kΩRFuouiR39kΩ题7.7图+∞+_答案当集成运放工作在线性区时，有，即输入信号被放大了10倍。若输出电压uo最大为±15V，那么，对应的最大输入电压i150mVu。可见，只要输入电压的幅度保持在±150mV以内，那么，运放就工作在线性区。显然，当输入电压在1mV、−1mV和100mV时，输出电压就分别是−10mV、10mV和−1V；5V、−5V的输入电压已经超出了线性放大的范围，使运放工作在非线性区，运放的输出电压就是其饱和输出电压，分别为−15V和15V。6设图5.3所示集成运放A有理想特性，试分别求出它的输出电压的函数关系式。图5.3解：u0=—5（ui1+ui2）+10ui3