电子技术基础模拟部分 第五版 2运算放大器 2.1集成电路运算放大器 2.1.1电路如图题2.1.1（主教材图2.1.3）所示，运放的开环电压增益 A。=10,输入电阻r,=10°，输出电阻r,=75,电源电压V,=+10V, V.=-10V。(1)求运放输出电压为饱和值时输入电压的最小幅值，-=？ (2)输人电流1=？ 4w(vp-Vx y 图题2.1.1 解：(1)输入电压的最小幅值p-、=o/A。,当o=±Vm=±10V时 ,-,=±10V/10=±10uV。 (2)输入电流i=(,-w),=±10μV/10°0=±1×10-'μA。 2.1.2电路如图题2.1.1（主教材图2.1.3）所示，运放的A。=2×10°，：= 2M0,T。=75,V,=12V,V=-12V,设输出电压的最大饱和电压值 ±Vn=±11V。(1)如果p=25uV,w=100μV,试求输出电压o=?实际 上。应为多少？(2)设V=±11V,画出它的传输特性。 解：(1)vo=A.(p-vw)=2×103×(25-100)×10-6V=-15V。 因为此时运放已饱和，Vm=-11V,所以o不能小于-11V,因此。不 可能达到-15V。 (2)Vn=±11V时 -w=0±5v
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纵轴以o/V取±I1V,横轴取(p-w)/uV=±55uV,即取a(55μV、 11V)、6(-5uV、-11V)两点作传输特性，线性区斜率为A=55x10V 11V =2×103,参见图解2.1.2。 15 11v 10 11V A535x10可 =2X10 -55μV -1004V -10 -15 图解2.1.2o=f,-w) 2.3基本线性运放电路 2.3.1设图题2.3.1中的A为理想器件，试求出图a、b、c、d中电路输 出电压。的值。 解：利用虚短和虚断的概念：，=U,。,=0。 由图(a)可知 0-"= i,=,R, R 0-2V2V- 10k0=20kn,=6V 由图(b)可得 =1+,-1+8x2v=6v 由图(c)可知 。=0。=0,。=+2V 由图(d)可知 。=,=+2V,=+2V 2
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10k2 20k (d) 图题2.3.1 2.3.2电路如图题2.3.2所示，设运放是理想的，图a电路中的，= 6V,图b电路中的，=10sinw(mV),图c电路中的=0.6V、a=0.8V, 求各放大电路的输出电压u。和a、b图中各支路的电流。 解：图(a)利用虚短、虚断的概念：。=巴，i,=i。=0 R2 6 ,=R,+R12+6×6V=2V 影=2v4v 6后.甜-09a时 12k2 6=或=膏-元-024A 2V 4完品-084 i2=i4+i。 i。=i-i4=[0.8-（-0.2)]mA=1mA 图(b)因。=u。=0,i。=,=0
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R4 10ko o U 61 2k2 i2 R2-6kQ (a) 15k对 V=10 sin t(mV (b) 2100k 1=0.6V0 30k 50k io) v2=0.8V0 33k (©) 图题2.3.2 (10sin ont)mV-150sin of(mV) (10sin at mV/1 k=10sin a(nA) 4=元=-150g0V:-30sna(kA) 5 kn 元。=i-i2=(-30 sin t-10 sin t)(μA) =-40 sin t(μA)
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图(c)运算电路A的输出电压为 =-是=-w0x06v=-12v 差分式运算电路A,的输出电压为 。=完+1+是》 =0x(-12v+1+0)o.8v =(0.6+1.2)V=1.8V 2.3.3(1)设计一同相放大电路，如图题2.3.3a所示，其闭环增益A,= 10,当：=0.8V时，流过每一电阻的电流小于100μA,求R和R,的最小 值；(2)设计一反相放大电路，如图2.3.3b所示，要求电压增益A。=,/m,= -8,当输人电压，=-1V时，流过R,和R2的电流小于204A,求R,和R 的最小值。 (+) Aw(vp-V) 二+ 尔是 图题2.3.3 解：(1)同相放大电路如图题2.3.3a所示， 。=,=,完完 R”w8n 0.8V 4受别 5
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10=10)x08 10-0.8_R 0.8R, R2n=11.5R1mn=11.5×8k0=92k2 (2)反相放大电路如图题2.3.3b所示， R-20×10mA=50k0 A=-是=-8，R-8R-8x0n=400kn 2.3.4电流-电压转换器如图题2.3.4所示。设光探测试仪的输出电流 作为运放输人电流i,；信号内阻R。》R,试证明输出电压。=一i,R。 R 图题2.3.4 解：因为R.》R,所以元=i=i,则 v。=二R=-i,R 2.3.5电路如图题2.3.5所示，设运放是理想的，三极管T的VE=V。- V=0.7V。(1)求出三极管的c、b、e各极的电位值；(2)若电压表读数为 200mV,试求三极管电流放大系数B=1c/I的值。 解：(1)利用虚短概念，c、b、e各极电位为 Vc=tn=pl=V2=6 V,VB =0m2=vp2=0 V, VBE VB VE =0.7,Vg Va -VBE -0.7 V (2)三极管的B值 =发8器-1x0A1 6×1032 。-V。-g=200×10Y=20×100A=204A 10×1032 1×10-3 所以电流放大系数 6
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10k0 b Un2 1 R1_Vc +12V 6kQ ⊙5压表 R10k 图题2.3.5 2.4,同相输入和反相输入放大电路的其他应用 2.4.1一高输人电阻的桥式放大电路如图题2.4.1所示，试写出？，= f(8)的表达式(6=AR/R)。 图题2.4.1 解：因A1、A,为电压跟随器，有 01==7,a==2R+6R=2+6 R 1、2为差分式运算电路A,的输人信号电压，即有 是小+訓小 2.4.2图题2.4.2所示为一增益线性调节运放电路，试求出该电路的电
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压增益A,=U,/(1-a)的表达式。 图题2.4.2 解：A1、A2是电压跟随器，有 也1=u1,02=0a 利用虚短和虚断概念，有 R R, a=-R 将上述方程组联立求解，得 -=-贤 2.4.3仪用放大器电路如图题2.4.3（主教材图2.4.3）所示，设电路中 R4=R,R,为一固定电阻R{=1k和一电位器R,串联，若要求电压增益在 5~400之间可调，求所需电阻R2、R。的阻值范围。并选取R2、R、R,和R, 但电路中每个电阻值必须小于250kD。 格由式249)可知，=引+受》，当最大情金人：40时
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p 图题2.4.3 设R,=R1+R,当R1=R{=1kn,得 w别啡提 R2=[(400-1)/2]k2=199.5k2,取R2=200k 最小电压增益|An|=5时，为 5=1+) R,-400-4kn=99k0,取R,=100kn 取R,=R=51k2,R2=200k0,R。=100k0(电位器)可满足A在(5 400)之间可调。 2.4.4设计一反相加法器，使其输出电压。=-(7m+14u2+3.5。+ 10u4),允许使用的最大电阻为280k,求各支路的电阻。 解：设反相加法器各支路的电阻为R,、R2、R,、R,反馈支路电阻为R, 由”。=-(7"1+142+3.5u3+104)可写为 贤是营是 由上式可知最大电阻应为R,故选R,=280k,所以各支路电阻分别为 R-号280,9=40kn R-盘-2800-20n 9
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R是20-0n R280k9 R2 20k R是-20b如-28kn 贴0R80Q 由已计算出的电阻值，可画出设4。如 计的反相加法器电路如图解2.4.4所 示。 2.4.5同相输人加法电路如图 题2.4.5a、b所示。(1)求图a中输 图解2.4.4 出电压U。表达式。当R,=R2=R,=R4时，。=？(2)求图b中输出电压”。表 达式，当R1=R2=R,时，。=？ (a) 图题2.4.5 解：(1)图a的输出电压为 。+受 R R. 式中 Ra:Ra 即 g=1+是+R小R+R) 若R,=R2=R,=R4,则 秒。=v1+秒2 (2)由于A是电压跟随器，故图b的输出电压为 。=",(A同相端电压) 而 R2R3 RR3 RR oRRRaRk a+R+k R o 0
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