4章 集成运放的运用

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1、第四章集成运放的应用习题与项目一、习题4.1分别选择“反相”或“同相”填入下列各空内。（1）比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地，而比例运算电路中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。（2）比例运算电路的输入电阻大，而比例运算电路的输入电阻小。（3）比例运算电路的输入电流等于零，而比例运算电路的输入电流等于流过反馈电阻中的电流。（4）比例运算电路的比例系数大于1，而比例运算电路的比例系数小于零。解：（1）反相，同相（2）同相，反相（3）同相，反相（4）同相，反相4.2电路如图P4.1所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V，填表4.1。图P4.1题表4.1uI/V0.10.51.0

2、1.5uO1/VuO2/V解：uO1＝－(Rf/R)uI＝－10uI，uO2＝(1+Rf/R)uI＝11uI。当集成运放工作到非线性区时，输出电压不是＋14V，就是－14V。第四章题解－8uI/V0.10.51.01.5uO1/V－1－5－10－14uO2/V1.15.511144.3由理想运放构成的电路如图P4.2所示，试计算各电路的输出电压图P4.2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）（b）（c）第四章题解－8（d）（e）（f）其中R=10K4.4用两个运算放大器设计一个满足方程的电路，要求电路最大电阻值不超过10

3、0KΩ。解：其中：R1=R2=R3=R4=10K，R5=2*R6,R7=3*R6,R8=R5//R6//R7取R6=10K，R5=20K，R7=30K4.5如图P4.3(a)所示积分电路，设输入信号ui如图4.3(b)所示。t=0时电容C上的电压为零。运放为理想运放。试画出输出电压uo的波形。图P4.3解：输出电压的表达式为当uI为常量时第四章题解－8若t＝0时uO＝0，则t＝0.25ms时uO＝－2000×0.25×10×10－3V＝－5V。当t＝15mS时uO＝[－2000×(－10)×0.5×10－3＋（－5）]V＝5V。解图P4.4因此输出波形如解图P4.4所示。4.6电路如图

4、P4.4所示，试求出：该电路正常工作、R3开路的增益。图P4.4解：由图可知Ri＝50kΩ，uM＝－2uI。即输出电压4.7试求图P4.5所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。第四章题解－8图P4.5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）（d）4.8图P4.6所示为恒流源电路，已知稳压管工作在稳压状态，试求负载电阻中的电流。图P4.6解：mA4.9设计一个比例运算电路，要求输入电阻Ri＝40kΩ，比例系数为+100，写出设计过程，画出电路图并选择元件参数。解：可采用同相比例运算电路，电路形式如下图所示。第四章题解－8

5、其中R1＝1kΩ，R2＝20kΩ，R3＝2kΩ，Rf＝199kΩ4.10设计两个电压比较器，它们的电压传输特性分别如图P4.7所示。要求合理选择电路中各电阻的阻值，限定最大值为50kΩ。图4.7解：有图可知两个个电压比较器的电压传输特性如下图，第一个为单门限比较器，第二个为迟滞比较器由传输特性曲线可知第一个单门限比较器的阈值电压3V，输入增加输出增加所以是一个同相型比较器，输出双向限幅电压5V，电路图如图所示：第四章题解－8其中R1=R2=R3=1kΩ第二个迟滞比较器的上门限电压电压3V，下门限电压0V，输入增加输出减小，是一个反向输入型迟滞比较器，输出双向限幅电压5V，电路如图所示。

6、其中R=1kΩ，R1=3kΩ，R2=7kΩ。4.11设运放为理想器件。在下列几种情况下，它们应分别属于哪种类型的滤波电路（低通、高通、带通、带阻）？并定性画出其幅频特性。（1）理想情况下，当和时的电压增益相等，且不为零；（2）直流电压增益就是它的通带电压增益；（3）在理想情况下，时的电压增益就是它的通带电压增益；（4）在和时，电压增益都等于零。解：（1）带通；（2）低通；（3）高通；（4）带阻。幅频特性如下图4.12在下列情况下，应采用（A）无源滤波电路，还是采用（B）有源滤波电路（只填A或B）。（1）若希望滤波电路通过的电流大（例如1A），则应采用A滤波电路。第四章题解－8（2）若希

7、望滤波电路的输入电阻很高（例如几百千欧），应采用B滤波电路。（3）如果滤波电路的电压约200V，应采用A滤波电路。（4）要求方便的组成高阶滤波器，且体积和重量尽量小，应采用A滤波电路。（5）若要求滤波电路不产生自激，且工作环境恶劣，应采用A滤波电路。4.13简单的二阶有源高通滤波电路如图P4.8所示，设集成运放性能理想。(1)求出该电路的传递函数的表达式；(2)写出该电路的截止频率fL的表达式；(3)定性的画出该电路的幅频特性曲线。图P4.8解