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集成运放练习题

6.1由理想运放构成的电路如图所示。

请计算输出电压u o的值。

题6.1图
解:图a为反相输入比例运算电路。

所以:
图b为同相输入比例运算电路。

所以:
图c为减法电路。

所以:
6.2电路如图所示,已知R1=2KΩ,R f=10KΩ,R2=2KΩ,R3=18KΩ,u i=1V,求u o的值。

题6.2图
解:同相比例运算电路
6.3电路如图所示,已知R f=5R1,u i=10mv,求u o的值。

题6.3图
解:第一个放大器为电压跟随器,第二个放大器为反向输入比例运算电路,所以6.4电路如图所示,已知u i=10mv,求u o1、u o2、u o的值。

题6.4图
解:根据虚短的概念
6.5电路如图所示,试分别求出各电路输出电压u o的值。

题6.5图
解:该电路为一个反相输入的加法电路
6.6积分电路和微分电路如图题6.6(a)(b)所示,已知输入电压如(c)所示,且t=0时,u c=0,试分别画出电路输出电压波形。

题6.6图
解:图a
图b
题6.6解图
6.7如果要求运算电路的输出电压u o=-5u i1+2u i2,已知反馈电阻R f=50kΩ,试画出电路图并求出各电阻值。

解:
题6.7解图
6.8电路如图所示,试写出u o与u i1和u i2的关系,并求出当u i1=+1.5V,u i2=-0.5V时u o的值。

题6.8图
解:因为这三个放大器均为电压跟随器
所以:
当时
6.9电路如图所示,双向稳压管的UZ=±6V,输入电压为u i=0.5sinωtV。

试画出u o1、u o2、u o的波形,并指出集成运放的工作状态。

题6.9图
解:A1反相比例运算电路;A2反向过零比较器;A3积分电路。

题6.9解图
A1:工作于线性区
A2:因为A2开环工作,所以A2工作于非线性区
A3::工作于线性区
6.10电路如图所示,Rf=R1,试分别画出各比较器的传输特性曲线。

题6.10图
解:图a这是一个单门限电压比较器,它工作于非线性区,根据集成运放工作于非线性区的特点可知:
当同相端电压大于反向端电压,即u+>u-时,u o=+U om
当同相端电压小于反向端电压,即u+<u-时,u o=-U om
图b这是一个单门限电压比较器,它工作于非线性区
图c这是一个滞回电压比较器,它在单门限电压比较器的基础上增加了正反馈元件R f和R1,由于集成运放工作于非线性状态,它的输出只有两种状态:正向饱和电压+U o m和负相饱和电压-U o m。

由图c可知,集成运放的同相端电压u+是输出电压作用的。

上门限电平:
下门限电平:
图d这是一个滞回电压比较器,集成运放的同相端电压u+是输入电压和输出电压共同叠加而成的。

u-=U REF
上门限电平U TH1是指当输出为正向饱和电压+U o m时的集成运放的同相端电压,即当u+=U R EF时,U TH1=u i

下门限电平U TH2是指当输出为负向饱和电压-U o m时的集成运放的同相端电压,此时
令u+=U R EF
既有:
传输特性曲线:
题6.10解图
6.11电路如图所示,集成运放的最大输出电压是±12V,双向稳压管的电压U z=±6V,输入信号u i=12Vsinωt,在参考电压U REF为3V和-3V两种情况下,试画出传输特性曲线和输出电压的波形。

题6.11图
解:这是一个反相门限比较器
1.当U REF=3V时,集成运放的传输特性曲线、输出电压波形如图所示:
2.当U REF=-3V时,集成运放的传输特性曲线、输出电压波形如图所示:
题6.11解图传输特性曲线、输出电压波形
6.12图示电路为监控报警装置,UREF为参考电压,u i为被监控量的传感器送来的监控信号,当u i超过正常值时,指示灯亮报警,请说明其工作原理及图中的稳压二极管和电阻起何作用?
题6.12图
解:这是一个同相门限比较器
1)当u i>U R EF时,集成运放A的输出电压为+U om,经过R3加到三极管V1的基极,使三极管V1导通,指示灯亮。

2)当u i<U R EF时,集成运放A的输出电压为-U om,稳压二极管V2正偏导通,使三极管V1发射结反篇,V1处于截止状态,指示灯不亮。

3)V2起保护作用,R起限流作用。

6.13电路如图所示,A为理想运算放大器,R1=5KΩ,R2=R3=1KΩ,试分析确定在u i=2V 及u i=-2V时的u o值。

题6.13图
解:1)当时
2)当时
3)传输特性曲线如图所示:
题6.13解图
4)从传输特性曲线可以看出
当时,
当时,
6.14电路如图所示,设A为理想运算放大器,稳压管V的稳定电压U Z=±9V,参考电压U REF=3V,电阻R1=30KΩ,R2=15K,R=1KΩ,试画出该电路的电压传输特性。

题6.14图
解:集成运放的同相端电压是有参考电压和稳定电压共同迭加尔称,所以:
1)当时
2)当时
3)电压传输特性曲线
题6.14解图
6.15在图示电路中,A为理想运算放大器,
1.指出它们分别是什么类型的电路;
2.画出它们的电压传输曲线。

题6.15图
2)图b是一个同相输入滞回电压比较器
当时
因为
所以
当时
因为
所以
6.16已知同相滞回比较器如图所示,A为理想运算放大器,输出电压的两个极限值为±10V,V为理想二极管,输入电压的波形如图(b)所示,试画出相应的输出电压波形。

题6.16图
解:这是一个同相滞回电压比较器
1)当时,二极管截止
所以

2)当时时,二级管导通
因为
所以


3)电压传输特性曲线和波形图
题6.16解图传输特性曲线、波形图
6.17试比较图中两种一阶低通滤波电路的性能。

题6.17图
解:图a是RC为无源滤波电路,电容C上的电压为输出电压,对输入信号中的高频信号,电容的容抗X c很小,则输出电压中的高频信号幅值很小,受到抑制,所以为低通滤波电路,这种电路具有结构简单的特点,但存在这样几点缺点:
1)由于R及C上有信号压降,使输出信号幅值下降;
2)带负载能力差,当RL变化时,输出信号的幅值将随之改变,滤波特性也随之变化;3)过渡带较宽,幅拼特性不理想。

图b为一阶有源低通滤波电路,
由于集成运放引入的是电压串联负反馈,其输入电阻很大,它作为RC无源滤波电路的负载,对RC电路的影响可忽略不计;它的输出电阻很小,故带负载能力强,其放大作用又使通带放大倍数增加,但通带与阻带之间仍无明显界限,幅拼特性、滤波性能较差,因而这类电路一般只用于滤波要求不高的场合。

6.18试回答在下列几种情况下,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.带阻四种滤波电路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1000Hz。

()
3.希望抑制50Hz交流电源的干扰。

()
4.希望抑制2kHz以下的信号。

()
解:
题6.18解图。

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