2022年2022年集成运放习题 .pdf

. . 14.5习题详解14-1 电 路 如 图 14-2所 示 ， 集 成 运 算 放 大 器 输 出 电 压 的 最 大 幅 值 为 12V ，试 求 当iu为 0.5V ， 1V ， 1.5V时0u的 值 。图 14-2 习题 14-1 的图解：iiiFuuuRRu1055010所以，当Vui5.0时，Vu50Vui1时，Vu100Vui5 .1时，Vu120（注意：不是-15V，因为集成运放的最大幅值为12V ）14-2 写出图 14-3 中输入电压iu与 输出电压 uo的运算关系式。图 14-3 习题 14-2 的图解：根据虚断性质可知，Ai02，所以uui根据虚短性质可知，uu综上：uui，所以流经1R及FR的电流为0，可得：iuuu014-3 试 求 图 14-4 所 示 电 路 输 出 电 压 与 输 入 电 压 的 运 算 关 系 式 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . 图 14-4 习题 14-3的图解： 根据虚断及虚短的性质可得，Vuu0，并设2R及3R间的电位为1ouFoifRuRuii111，所以iFouRRu11根据基尔霍夫电流定律可得：31211RuRuuRuoooi将1ou代 入 上 式 ， 经 整 理 可 得 ：iFuRRRRRRu)1 (12321014-4 在图 14-5 所示的同相比例运算电路中，已知K10,K2,K1321RRR，V1,K5iFuR，求0u。图 14-5 习题 14-4的图解：根 据 虚 断 性 质 可 得 ：011FuuRRR323iuuRRR名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . 根据虚短性质uu得：013123iFuuRRRRRR整理得：VuRRRRRRuiF513321014-5 试求图 14-6 中输入电压iu与输出电压0u的运算关系式。uO1图 14-6 习题 14-5 的图解：第一级运放为电压跟随器，所以iuu01第二级运放为反相比例电路，因此：iFFuRRuRRu1011014-6 电路如图 14-7 所示，已知iuu110，试求5R的值。图 14-7 习题 14-6的图解：第一级为同相比例电路，因此：21150(1)(1)115OiiiRuuuuR第二级为反相比例电路，因此：5514511115050OOiiRRuuuuRRK名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . 14-7 推导图14-8所 示 电 路 输 出 电 压 与 输 入 电 压 的 运 算 关 系 式 ， 其 中FRR2。图 14-8 习题 14-7的图解：在第一级运放中：101iuu210220212)1(iFFiiuRRuRuuRu第二级运放应用叠加定理，当只有uo1作用， uo2=0 时，输出0O1111FFiRRuuuRR当只有 uo2作用， uo1=0 时，输出20R2O21112(1)(1)FFRRRuuuRRRR把 uo2表达式代入，得220i2112(1)FRRuuRRR这样得总输出为：220121112(1)FFiiRRRuuuRRRR14-8 试用集成运算放大器实现运算iuu5 .00。解：采用两级反相比例电路来实现，如图14-9，要求1121RRF，32RRF。图 14-9 习题 14-8的图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . 14-9 图 14-10 电路中的输出电压2102iiuuu，已知K5FR，求21RR 和的值。图 14-10 习题 14-9 的图解：FiiRuRuRu022110所以22110iFiFuRRuRRu与输出电压2102iiuuu比较，根据对应系数相等得：21RRFKR5.21，KRRRF512214-10 试求图 14-11 中输出电压0u与输入电压21iiuu 和的运算关系式。uO1图 14-11 习题 14-10 的图解：第一级运放为反相比例电路，所以1101iFuRRu对于第二级运放可得：FiRuRuRu042301所以：2413120iFiFuRRuRRRu14-11 在图 14-12（a） 反相加法运算电路中，21iiuu 和的波形如图14-12(b)所示，其中名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . K10,K20,K101211FRRR，求平衡电阻2R并画出输出电压0u的波形。图 14-12 习题 14-11 的图解：平衡电阻kRRRRF4/12112图(a)的输入与输出关系为：21212111021iiiFiFuuuRRuRRu当Vui11，Vui5.22时，Vu410；当Vui01，Vui5 .22时，Vu450；当Vui01，Vui5.22时，Vu450；当Vui11，Vui5 .22时，Vu490。输出波形如图14-13 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . b图 14-13 输出波形图14-12 电 路 如 图14-14所 示 ， 已 知V8,V4,V2,V14321iiiiuuuu，K5,K2,K14321FRRRRR，求输出电压0u。图 14-14 习题 14-12 的图解：对同相输入端列方程4433RuuRuuRuiiF将各元件值代入到上式可得Vu5，即Vu5。对反相输入端列方程FiiRuuRuuRuu02211名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . 将各元件值代入到上式可得Vu40014-13 求图 14-15 所示电路中的电压放大倍数iufuuA0。图 14-15 习题 14-13 的图解：由于虚短性质，2R和3R为并联0212323iFuuRRRRRRR可得：13322120RRRRRRRRuuAFiuf14-14在图 14-16 中，试证明2341340)1(iiuRRuRRu。图 14-16 习题 14-14 的图证明：第一级运放的输出为1iu，对第二级运放列方程得402321RuuRuuiii所以：2341340)1(iiuRRuRRu14-15 略14-16 在 图 14-17中 ， 已 知 稳 压 管 工 作 在 稳 压 状 态 ， 试 求 负 载 电 阻LR中 的电 流I。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . 图 14-17 习题 14-16 图解：根 据 虚 短 性 质Vuu6由虚断性质知所求电流I等于流经2R的电流，故mARURuI6 .02Z214-17 试求图14-18所 示 电 路 中 输 出 电 压 与 输 入 电 压 的 运 算 关 系 式 。+-uC+-uC2图 14-18 习题 14-17 图解： (a) FciRuuRu01， 其 中tuCRucd1i1， 整 理 可 得tuutuCRuRRuFd1000d1iii1i10(b) FciRuudtduC201其 中dtduCdtduCic122，可得icuCCu212将2cu代 入 上 式 得 ：ii3i21i10dd10ddutuuCCtuCRuF14-18在 图14-19(a)所 示 电 路 中 ， 已 知 输 入 电 压iu的 波 形 如 图14-19（ b）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . 所 示 ， 当000ut时。 试 画 出 输 出 电 压0u的 波 形 。图 14-19 习题 14-18 图解：输 出 电 压 的 表 达 式 为21OIO111d()ttuututRC当iu为 常 量 时)()(1000)()(10101)()(11O12I1O12I74112IOtuttututtututtuRCuO若0t时0ou， 当mStmS50时 ，iu=5V ， uO (0 )=0 35100055 10ou（ ） 25 V。当mStmS155时 ，iu=-5V ， uO( 5)=-2V 3151000( 5)(155)10( 25)ou（） 25V。因 此 输 出 波 形 如 图 14-20所 示 。图 14-20 习 题 14-18输 出 波 形 图14-19 设计下列运算关系式的运算电路，并计算各电阻的阻值。（1）iuu20（KRF100） ；（2）1203iiuuu（KRF20） ；（3）dtuui1000（FCF1 .0） 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . 解： (1) 设计一个反相比例运算电路来实现iuu20电路如图14-21 所示。图 14-21 iuu20电路图可 得 ：iFouRRu1， 由21RRF，kRF100得 出kR501， 平 衡 电 阻12RR|kRF3.335010050100(2) 设计两级运放来实现1203iiuuu，其中kRRFF2021，电路如图14-22所示。图 14-22 1203iiuuu电路图经分析上述电路可得：152211420iFiFFuRRuRRRRu令152RRF可得kR20531142RRRRFF，即340041RR，取kR3401，kR1042112010 20K=K3FRRR3452102020K=5KFRRRR名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - . . (3) 所设计电路如图14-23 所示：图 14-23 dtuui1000电路图dtudtuRCuiiF100110即10011RCF，已知FCF1 .0，所以kR100114-20 图 14-24 是一个液位监控报警装置，iu是传感器获得的监控信号，RU是给定的参考电压，当iu低于给定值RU时，报警指示灯亮，进行低限报警。试分析图14-21 的液位监控报警装置的电路，能否达到低限报警的作用？若不能，应怎样改进？图 14-24 习题 14-20 图解：图中的运放工作在饱和区。分析图示电路当RiUu时，运放的输出电压OMUu0，此时二极管D 导通，三极管截止，报警指示灯处于熄灭状态，起不到低限报警的作用。改进的方法是把二极管D 翻转，使其极性对调。此时当RiUu时，运放的输出电压OMUu0，此时二极管D 截止，三极管导通，报警指示灯亮。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -