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第4章 集成运算放大器的线性应用精品测试及答案

第4章 集成运算放大器的线性应用精品测试及答案
第4章 集成运算放大器的线性应用精品测试及答案

第4章 集成运算放大器的线性应用

4.1 由理想运放构成的反相比例运算电路如图E4.1所示。图中R 1=10 k Ω,R f =30 k Ω,试估算它的电压放大倍数和输入电阻,并估算R 2 的取值。

解:如图E4.1所示电路

310

301f vf -=-=-=R R A R i ≈R 1=10 k Ω

R 2=R 1//R f =(10//30)k Ω=7.5 k Ω

4.2 由理想运放构成的同相比例运算电路如图E4.2所示。图中R 1=3k Ω,若希望它的电压放大倍数为7,试估算电阻R f 、R 2的取值。

解:如图E4.2所示电路

R f =(A vf -1)R 1=(7-1)?3 k Ω=18 k Ω

R 2=R 1//R f =(3//18)k Ω≈2.57 k Ω

4.3 由理想运放构成的同相比例运算电路如图E4.2所示。如集成运放的最大输出电压为±12V ,电阻R 1=10k Ω,R f =390k Ω,R 2=R 1 //R f ,输入电压等于0.2V ,试求下列各情况下的输出电压v O :

(1)正常情况;

(2)电阻R 1开路。

解:如图E4.2所示电路

(1) v O =(1f 1R R +)v I =(1+10390)?0.2V =8V (2) i +=i -= i f =0;

E4.1

E4.2

v O =v -=v +=v I =0.2V

4.4 由理想运放构成的运算电路如图E4.4所示。图中,R 1=R 2=R f =10 k Ω,v I1=2V ,v I2=-3V ,V 1=V 2=2V ,试求输出电压v O 的值。

解:如图E4.4所示电路,相对于图(a )、图(b )所示电路分别有:

(a ) V 1V )310

1021010()(I22f I11f O =?-?-=+-=v R R v R R v (b )方法一

将由R 1、v I1、v I2、R 2构成的一端口网作戴维南等效电路变换,有典型的反相输入比例运算电路。

R 1'=R 1//R 2=(10//10)k Ω=5 k Ω

V 3V )210

10102(2I 2121I I =++?=++?='V R R R V V V 6V 35

10I 1f O -=?-=''-=V R R v 方法二

由叠加定理,有

f f O I1I21121010()(22)V 6V //1010//10

R R v v v R R R =-+=-?+?=- 4.5 由理想运放构成的放大电路如图E4.5所示。试证明E4.5所示电路是由运放构成的电流——电压变换电路,即输出电压v O 与输入电流i I 的关系为v O =-R f i I 。

解答:如果信号源能够输出足够的电流(信号源内阻很大),在集成运放放大电路中引入电压并联负反馈,即可构成电流-电压变换电路,如图E4.5所示。在理想运放的条件下,输

入电阻R if =0,v -=v +=0,i I =i f =

f O R v -即

图E4.4

E4.5

实验五集成运算放大器的基本应用共7页文档

实验五集成运算放大器的基本应用(I) ─模拟运算电路─ 一、实验目的 1、了解和掌握集成运算放大器的功能、引脚 2、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算 电路的功能。 3、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性 在大多数情况下,将运放视为理想运放,就是将运放的各项技术指标理想化,满足下列条件的运算放大器称为理想运放。 开环电压增益A =∞ ud =∞ 输入阻抗r i =0 输出阻抗r o 带宽 f =∞ BW 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性:

(1)输出电压U O 与输入电压之间满足关系式 U O =A ud (U +-U -) 由于A ud =∞,而U O 为有限值,因此,U +-U -≈0。即U +≈U -,称为“虚短”。 (2)由于r i =∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即I IB =0,称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图8-1所示。对于理想运放, 该电路的输出电压与输入电压 之间的关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R 2=R 1 // R F 。 图8-1 反相比例运算电路 图8-2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图8-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3=R 1 // R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图8-3(a)是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O U R R U - =

运算放大器的保护 放大器输入保护的利与弊

目前广泛应用的电压型集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络,可实现不同用途的电路,例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放大、信号运算(加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等)、信号的处理(滤波、调制)以及波形的产生和变换。集成运算放大器的种类非常多,可适用于不同的场合。 3.2.1 集成运算放大器的分类 按照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。 1.通用型运算放大器 通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。例μA741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。 2.高阻型运算放大器 这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般r id>(109~101 2)Ω,I IB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级,不仅输入阻抗高, 输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。 3.低温漂型运算放大器

在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、 AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。 4.高速型运算放大器 在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率S R一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、μA715等,其S R=5 0~70V/μs,BW G>20MHz。 5.低功耗型运算放大器 由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250μA。目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10μW,可采用单节电池供电。 6.高压大功率型运算放大器 运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅 助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。例如D 41集成运放的电源电压可达±150V,μA791集成运放的输出电流可达1A。 3.2.2 正确选择集成运算放大器 集成运算放大器是模拟集成电路中应用最广泛的一种器件。在由运算放大器组成的各种系统中,由于应用要求不一样,对运算放大器的性能要求也不一样。

集成运放电路试题及答案

第三章集成运放电路 一、填空题 1、(3-1,低)理想集成运放的A ud= ,K CMR= 。 2、(3-1,低)理想集成运放的开环差模输入电阻ri= ,开环差模输出电阻ro= 。 3、(3-1,中)电压比较器中集成运放工作在非线性区,输出电压Uo只有或两种的状态。 4、(3-1,低)集成运放工作在线形区的必要条件是___________ 。 5、(3-1,难)集成运放工作在非线形区的必要条件是__________,特点是___________,___________。 6、(3-1,中)集成运放在输入电压为零的情况下,存在一定的输出电压,这种现象称为__________。 7、(3-2,低)反相输入式的线性集成运放适合放大 (a.电流、b.电压) 信号,同相输入式的线性集成运放适合放大 (a.电流、b.电压)信号。 8、(3-2,中)反相比例运算电路组成电压(a.并联、b.串联)负反馈电路,而同相比例运算电路组成电压(a.并联、b.串联)负反馈电路。 9、(3-2,中)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。 10、(3-2,难)分别填入各种放大器名称 (1)运算电路可实现A u>1的放大器。 (2)运算电路可实现A u<0的放大器。 (3)运算电路可将三角波电压转换成方波电压。 (4)运算电路可实现函数Y=aX1+bX2+cX3,a、b和c均大于零。 (5)运算电路可实现函数Y=aX1+bX2+cX3,a、b和c均小于零。 11、(3-3,中)集成放大器的非线性应用电路有、等。 12、(3-3,中)在运算电路中,运算放大器工作在区;在滞回比较器中,运算放大器工作在区。 13、(3-3,中)_________和_________是分析集成运算放大器线性区应用的重要依据。

电工电子实验报告实验4.6 运算放大器的线性应用

实验4.6 运算放大器的线性应用 一、实验目的 1.进一步理解运算放大器线性应用电路的结构和特点。 2.掌握电子电路设计的步骤,学会先用电子设计软件进行电路性能仿真和优化设计,再进行实际器件构成电路的连接与测试方法。 3.掌握运算放大器线性应用电路的设计及测试方法。 二、实验仪器与器件 1.双路稳压电源1台 2.示波器1台 3. 数字万用表1台 4. 集成运算放大器μA741 2块 5. 定值电阻若干 6.电容若干 7.DC信号源3块 8.电位器2只 三、实验原理及要求 运算放大器是高放大倍数的直流放大器。当其成闭环状态时,其输入输出在一定范围内为线性关系,称之为运算放大器的线性应用。运放线性应用时选择合理的电路结构和外接器件,可构成各种信号运算电路和具有各种特定功能的应用电路。选择适当个数的运算放大器和阻容元件构成电路实现以下功能: 1. U o=Ui 2.U O= 5U i1+U i2(R f=100k); 3.U O= 5U i2-U i1(R f=100k); 4.U O= - (0.1ui+1000∫u idt)(C f=0.1μF); 5.用运放构成一个输出电压连续可调的恒压源(要求用一个运放实现); 6.用运放构成一个恒流源(要求用一个运放实现); 7. 用运放构成一个RC正弦波振荡器(振荡频率为500Hz)。 四、实验电路图及实验数据 1. U o=Ui Ui(V)0.3 0 -0.3 计算Uo(V) 0.3 0 -0.3 测量Uo(V) 0.302 0.001 -0.301

2.U O= 5U i1+U i2(R f=100k)

3.U O = 5U i2-U i1 (R f=100k ); Ui1(V) 0.3 0.3 -0.3 Ui2(V) -0.1 0.1 0.1 计算Uo(V) 1.4 1.6 -1.4 测量Uo(V) 1.407 1.608 -1.396 Ui1(V) 0.3 0.3 -0.3 Ui2(V) -0.1 0.1 0.1 计算Uo(V) 1.6 1.4 -1.6 测量Uo(V) 1.735 1.533 -1.703

集成运算放大器的基本应用

实验十一 集成运算放大器的基本应用 —— 模拟运算电路 一、实验目的 1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验仪器 1、双踪示波器 2、万用表 3、交流毫伏表 4、信号发生器 三、实验原理 在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。 1、 反相比例运算电路 电路如图11-1所示。对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 i F O U R R U 1 - = (11-1) U i O 图11-1 反相比例运算电路 为减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1∥R F ,此处为了简化电路,我们选取R2=10K 。

2、反相加法电路 U O U 图11-2 反相加法运算电路 电路如图11-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为 )( 22 11i F i F O U R R U R R U +-= R 3=R 1∥R 2∥R F (11-2) 3、同相比例运算电路 图11-3(a )是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为 i F O U R R U )1(1 + = R 2=R 1∥R F (11-3) 当R1→∞时,U O =U i ,即得到如图11-3(b )所示的电压跟随器。图中R2=R F ,用以减小漂移和起保护作用。一般RF 取10K Ω,R F 太小起不到保护作用,太大则影响跟随性。 (a)同相比例运算 (b)电压跟随器 图11-3 同相比例运算电路 4、差动放大电路(减法器) 对于图11-4所示的减法运算电路,当R1=R2,R3=R F 时,有如下关系式: )(1 120i i U U R RF U -= (11-4)

集成运算放大电路单元测试题

集成运算放大电路单元测试题 一、单选题(每题2分) 1.对差分放大电路而言,下列说法不正确的为()。 A.可以用作直流放大器B.可以用作交流放大器 C.可以用作限幅器D.具有很强的放大共模信号的能力 2.差分放大电路如图所示,当有输入电压u i时,V1管集电极电流i C1=0.7mA,此时V2管集电极电位u C2等于()。 A. 5V B. 3V C. 7V D. 0V )。 A. 共基极放大电路 B. 互补对称放大电路 C. 差分放大电路 D. 电容耦合放大电路 4.把差分放大电路中的发射极公共电阻改为电流源可以() A.增大差模输入电阻B.提高共模增益 C.提高差模增益D.提高共模抑制比 5.某放大器的中频电压增益为40dB,则在上限频率f H处的电压放大倍数约为()倍。 A. 43 B. 100 C. 37 D. 70 27.对恒流源而言,下列说法不正确的为()。 A.可以用作偏置电路B.可以用作有源负载 C.交流电阻很大D.直流电阻很大 6.某双极型三极管多级放大电路中,测得A 1u =25,A 2 u =-10 ,A 3 u ≈1,则可判断这三级电路的组态分 别是()。 A. 共射极、共基极、共集电极 B. 共基极、共射极、共集电极 C. 共基极、共基极、共集电极 D. 共集电极、共基极、共基极 7.选用差分放大电路的主要原因是()。 A.减小温漂B.提高输入电阻C.稳定放大倍数D.减小失真 8.图示电路() A.等效为PNP管B.等效为NPN管 C.为复合管,其等效类型不能确定D.三极管连接错误,不能构成复合管

图号3401 9.某放大器输入电压为10mv时,输出电压为7V;输入电压为15mv时, 输出电压为6.5V,则该放大器的电压放大倍数为()。 A. 100 B. 700 C. -100 D. 433 37.设放大器的信号源内阻为R S,负载电阻为R L,输入、输出电阻分别为R i、R o,则当要求放大器恒压输出时,应满足()。 A. R o >>R L B. R o <>R S D. R S <

集成运算放大器的基本应用

第7章集成运算放大器的基本应用 7.1 集成运算放大器的线性应用 7.1.1 比例运算电路 7.1.2 加法运算电路 7.1.3 减法运算电路 7.1.4 积分运算电路 7.1.5 微分运算电路 7.1.6 电压—电流转换电路 7.1.7 电流—电压转换电路 7.1.8 有源滤波器 *7.1.9 精密整流电路 7.2 集成运放的非线性应用 7.2.1 单门限电压比较器 7.2.2 滞回电压比较器 7.3 集成运放的使用常识 7.3.1 合理选用集成运放型号 7.3.2 集成运放的引脚功能 7.3.3 消振和调零 7.3.4 保护 本章重点: 1. 集成运算放大器的线性应用:比例运算电路、加减法运算电路、积分微分运算电路、一阶有源滤波器、二阶有源滤波器 2. 集成运算放大器的非线性应用:单门限电压比较器、滞回比较器 本章难点: 1. 虚断和虚短概念的灵活应用 2. 集成运算放大器的非线性应用 3. 集成运算放大器的组成与调试 集成运算放大器(简称集成运放)在科技领域得到广泛的应用,形成了各种各样的应用电路。从其功能上来分,可分为信号运算电路、信号处理电路和信号产生电路。从本章开始和以后的相关章节分别介绍它们的应用。 7.1 集成运算放大器的线性应用

集成运算放大器的线性应用 7.1.1 比例运算电路 1. 同相比例运算电路 (点击查看大图)反馈方式:电压串联负反馈 因为有负反馈,利用虚短和虚断 虚短: u-= u+= u i

虚断: i +=i i- =0 , i 1 =i f 电压放大倍数: 平衡电阻R=R f//R1 2. 反相比例运算 (点击查看大图)反馈方式:电压并联负反馈 因为有负反馈,利用虚短和虚断 i - =i+= 0(虚断) u + =0,u-=u+=0(虚地) i 1 =i f 电压放大倍数:

集成运算放大器练习题及答案

第十章 练习题 1. 集成运算放大器是: 答 ( ) (a) 直接耦合多级放大器 (b) 阻容耦合多级放大器 (c) 变压器耦合多级放大器 2. 集成运算放大器的共模抑制比越大, 表示该组件: 答 ( ) (a) 差模信号放大倍数越大; (b) 带负载能力越强; (c) 抑制零点漂移的能力越强 3. 电路如图10-1所示,R F2 引入的反馈为 : 答 ( ) (a) 串联电压负反馈 (b) 并联电压负反馈 (c) 串联电流负反馈 (d) 正反馈 图10-1 4. 比例运算电路如图10-2所示,该电路的输出电阻为: 答 ( ) (a) R F (b) R 1+R F (c) 零 图10-2 5. 电路如图10-3所示,能够实现u u O i =- 运算关系的电路是: 答 ( ) (a) 图1 (b) 图2 (c) 图3 图10-3 6. 电路如图10-4所示,则该电路为: 答 ( )

(a)加法运算电路; (b)反相积分运算电路; (c) 同相比例运算电路 图10-4 7. 电路如图10-5所示,该电路为: 答 ( ) (a) 加法运算电路 (b) 减法运算电路 (c) 比例运算电路 O u i 1 u i2 图10-5 8. 电路如图10-6所示,该电路为: 答 ( ) (a) 加法运算电路 (b) 减法运算电路 (c) 比例运算电路 u O u i 1u i2 图10-6 9. 电路如图10-7所示,该电路为: 答 ( ) (a)比例运算电路 (b) 比例—积分运算电路 (c) 微分运算电路 O u 图10-7 10. 电路如图10-8所示 ,输入电压u I V =1,电阻R R 1210==k Ω, 电位器R P 的阻值为20k Ω 。 试求:(1) 当R P 滑动点滑动到A 点时,u O =? (2) 当R P 滑动点滑动到B 点时,u O =? (3) 当R P 滑动点滑动到C 点(R P 的中点)时 , u O =?

运算放大器线性应用

运算放大器的线性应用 实验目的 1.掌握检查运算放大器好坏的方法。 2.掌握运算放大器组成比例,求和运算,积分运算电路的工作原理以及运算功能。 3.掌握以上各种应用电路的组成及其测试方法。 实验仪器 1.双踪示波器X1 2.函数发生器X1 3.数字万用表X1 4.直流稳压电源X1 5.运算放大器X1;面包板X1;电阻若干;导线若干 实验原理 1.运算放大器是一种包含许多晶体管的集成电路,其作用是把输入电压放大一定倍数后在输送出去,其输出电压与输入电压的比值称为电压的放大倍数。 2.在集成运放应用的电路中,运放的工作范围有两种:工作在线性区(指输入电压U0与输出电压Ud成正比时的输入电压范围)或工作在非线性区。 3.集成运放工作在线性区有两个特点: 虚短:集成运放两个输入端之间的电压接近于零。 虚断:流入集成运放两个输入端的电流可视为零。 4. UM741的引脚图: 实验内容: 基本操作: 将电源1,电源2分别调为12V,将电源1的黑色夹子接在放大器的引脚4(正电源端),将电源2的黑色夹子接在放大器的引脚11(负电源端),接着电源1,2的红色夹子接在一起(接地端),使电源输出±12V。 (1).运算放大器的好坏检测 实验电路图: 实验步骤: 1.调节信号发生器,并将红色夹子接在放大器的引脚3(同相输入端),使其输入1kHz,

1V峰峰值的正弦波信号Ui,黑色夹子接地。 2.将引脚2用导线接在引脚14(输出端口4),并将示波器的红色夹子接在引脚14上,黑色夹子接地。 3.观察示波器上显示的输出电压U0;比较Ui与U0的大小。 实验结果: (2)反相比例运算放大器 实验电路图: 实验步骤: 1.如图连接电路,在反相输入端接入直流电压Ui。 2.根据下表内容进行测量,并完成表格,绘制传输特性。 实验结果: (3)积分电路 实验电路图: 操作步骤: 1.如上图所示连接电路,并输入峰峰值为2V,f=1kHz的正弦信号。 2.观察并记录示波器上Ui,U0的波形,绘制波形。 实验结果:

集成运放基本应用之一—模拟运算电路

集成运放基本应用之一—模拟运算电路

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实验十二集成运放基本应用之一——模拟运算电路 一、实验目的 1、了解并掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的原理与功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性: 在大多数情况下,将运放视为理想运放,就是将运放的各项技术指标理想化,满足下列条件的运算放大器称为理想运放: 开环电压增益A ud=∞ 输入阻抗r i=∞ 输出阻抗r o=0 带宽f BW=∞ 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性: (1)输出电压U O与输入电压之间满足关系式 U O=A ud(U+-U-) 由于A ud=∞,而U O为有限值,因此,U+-U-≈0。即U+≈U-,称为“虚短”。

(2)由于r i =∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即I IB =0,称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图5-1所示。对于理想运放, 该电路的输出电压与输入电压之间的 关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R 2=R 1 // R F 。 图5-1 反相比例运算电路 图5-2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图5-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3=R 1 / R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图5-3(a)是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O )U R R (1U + = R 2=R 1 / R F 当R 1→∞时,U O =U i ,即得到如图5-3(b)所示的电压跟随器。图中R 2=R F , i 1 F O U R R U -=

通用集成运算放大器测试方法

运算放大器电参数测试方法通用集成运算放大器电路测试方法 作者:李雷 一、器件介绍 集成运算放大器(简称运放)是模拟集成电路中较大的一个系列,也是各种电子系统中不可缺少的基本功能电路,它广泛的应用于各种电子整机和组合电路之中。本文主 要介绍通用运算放大器的测试原理和实用测试方法。 1.运算放大器的分类 从不同的角度,运算放大器可以分为多类: 1.从单片集成规模上可分为:单运放(如:OP07A)、双运放(AD712)、四运放 (LM124)。 2.从输出幅度及功率上可分为:普通运放、大功率运放(LM12)、高压运放(OPA445)。 3.从输入形式上可分为:普通运放、高输入阻抗运放(AD515、LF353)。 4.从电参数上可分为:普通运放、高精密运放(例如:OP37A)、高速运放(AD847)等。 5.从工作原理上可分为:电压反馈型运放、电流反馈型运放(AD811)、跨倒运放(CA3180)等。 6.从应用场合上可分为:通用运放、仪表运放(INA128)、音频运放(LM386)、视频运放(AD845)、隔离运放(BB3656)等。 2.通用运放的典型测试原理图(INTERSIL公司)

李雷 第 1 页2008-9-10

运算放大器电参数测试方法 二、电参数的测试方法以及注意事项 一般来说集成运算放大器的电参数分为两类:直流参数和交流参数。直流参数主要包括:失调电压、偏置电流、失调电流、失调电压调节范围、输出幅度、大信号电压增益、电源电压抑制比、共模抑制比、共模输入范围、电源电流十项。交流参数主要包括:大信号压摆率、小信号过冲、单位增益带宽、建立时间、上升时间、下降时间六项。而其中电源电流、偏置电流、失调电流、失调电压、输出幅度、开环增益、电源电压抑制比、共模抑制比、大信号压摆率、单位增益带宽这十项参数反映了运算放大器的精度、 速度、放大能力等重要指标,故作为考核运放器件性能的关键参数。 通常运算放大器电参数的测试分为两种方法:一种是单管测试法,另一种是带辅助放大器的测试方法。尽管单管测试法外围线路较为简单,但由于不同运放各项电参数差异很大,不利于计算机测试系统实现自动测试,故在生产测试中较少采用(有兴趣的人员可参考北京市半导体器件研究所李铭章教授编写的《运算放大器电参数测试方法》)。 为了能采用统一的测量线路实现自动测试,发展了利用辅助放大器进行测试的新方法。 该测试方法具有以下优点:1)被测器件的直流状态能自动稳定,且易于建立测试条件; 2)环路具有较高的增益,有利于微小量的精确测量;3)可在闭环条件下实现开环测试; 4)易于实现不同参数测试的转换,有利于实现自动测试。鉴于运放辅助放大器测试方法所具有的优越性,该方法已被国际电工委员会(IEC)确定为运算放大器测试标准。 我测试中心基于LTX—77 测试系统开发的通用运放测试包也是参考了该标准而设计的(可参考由胡浩同志编写的《运放测试包规范》)。图 1 为运放的辅助放大器测试方法的基本原理图。 图中运放A 为辅助放大器,DUT 为被测运放。辅助放大器应满足以下要求:a.开环增益大于60Db; b.输入失调电流和输入偏值电流应很小; 李雷 第 2 页2008-9-10

(完整版)集成运算放大器练习题

集成运算放大器测试题 指导老师:高开丽班级:11机电姓名: _____________ 成绩: 一、填空题(每空1分,共20分) 1、集成运放的核心电路是__________ 电压放大倍数、_________ 输入电阻和_______ 输出电阻的电路。(填“低”、“高”) 2、集成运由_____________ 、______________ 、________________ 、___________ 四个部分组成。 3、零漂的现象是指输入电压为零时,输出电压_________________ 零值,出现忽大忽小得现象。 4、集成运放的理想特性为:________________ 、______________ 、_________ 、_____________ 。 5、负反馈放大电路由__________________ 和__________________ 两部分组成。 6、电压并联负反馈使输入电阻__________ ,输出电阻___________ 。 7、理想运放的两个重要的结论是_______________ 和_____________ 。 &负反馈能使放大电路的放大倍数________________ ,使放大电路的通频带展宽,使输出信号波形的非线性失真减小,__________ 放大电路的输入、输出电阻。 二、选择题(每题3分,共30分) 1、理想运放的两个重要结论是() A 虚断VI+=VI-,虚短i l+=il- B 虚断VI+=VI-=O ,虚短i l+=il-=O C 虚断VI+=VI-=O ,虚短i I+=iI- D 虚断i I+=iI-=0 ,虚断VI+=VI- 2、对于运算关系为V0=10VI的运算放大电路是() A反相输入电路B同相输入电路C电压跟随器D加法运算电路 3、电压跟随器,其输出电压为V0,则输入电压为() A VI B - VI C 1 D -1 4、同相输入电路,R仁10K,Rf=100K ,输入电压VI为10mv,输出电压V0为 () A -100 mv B 100 mv C 10 mv D -10 mv

电工电子实验报告实验4.6运算放大器的线性应用

一、实验目的 1.进一步理解运算放大器线性应用电路的结构和特点。 2.掌握电子电路设计的步骤,学会先用电子设计软件进行电路性能仿真和优化设计,再进行实际器件构成电路的连接与测试方法。 3.掌握运算放大器线性应用电路的设计及测试方法。 二、实验仪器与器件 1.双路稳压电源1台 2.示波器 1台 3. 数字万用表1台 4. 集成运算放大器μA741 2块 5. 定值电阻若干 6.电容若干 信号源3块 8.电位器2只 三、实验原理及要求 运算放大器是高放大倍数的直流放大器。当其成闭环状态时,其输入输出在一定范围内为线性关系,称之为运算放大器的线性应用。运放线性应用时选择合理的电路结构和外接器件,可构成各种信号运算电路和具有各种特定功能的应用电路。选择适当个数的运算放大器和阻容元件构成电路实现以下功能: 1. U o=Ui 2.U O= 5U i1+U i2(R f=100k); 3.U O= 5U i2-U i1(R f=100k); 4.U O= - +1000∫u idt)(C f=μF); 5.用运放构成一个输出电压连续可调的恒压源(要求用一个运放实现 ); 6.用运放构成一个恒流源(要求用一个运放实现 ); 7. 用运放构成一个RC正弦波振荡器(振荡频率为500Hz)。 四、实验电路图及实验数据 1. U o=Ui 2.U O= 5U i1+U i2(R f=100k)

3.U O= 5U i2-U i1(R f=100k); 4.U O= - +1000∫u idt)(C f=μF); 5.用运放构成一个输出电压连续可调的恒压源(要求用一个运放实现 ); 6.用运放构成一个恒流源(要求用一个运放实现 ); 7. 用运放构成一个RC正弦波振荡器(振荡频率为500Hz) 五. 分析实验数据和波形可知:电路仿真得到的结果要比实测结果更接近于理论计算值,可能原因有1. 实验室中的电子元件有误差 2. 一些电阻在实验室中没有,遂用阻值接近的电阻代替 六. 试验中遇到的故障:在实物搭建第二个电路的时候输入正确的电压值却得不到应得的输出电压,经检查发现第二个运算放大器未接15V的电源 七. 心得体会 在进行电子电路设计的时候,应首先用电子设计软件进行电路性能仿真和优化设计,再进行实际器件构成电路的链接与测试,以缩短设计时间,减少设计成本,并提高成功率。

集成运算放大器的基本应用

实验名称 集成运算放大器的基本应用 一.实验目的 1.掌握集成运算放大器的正确使用方法。 2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。 3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法,重点掌握积分输入,输出波形的测量和描绘方法。 二.实验元器件 集成运算放大器 LM324 1片 电位器 1k Ω 1只 电阻 100k Ω 2只;10k Ω 3只;5.1k Ω 1只;9k Ω 1只 电容 0.01μf 1只 三、预习要求 1.复习由运算放大器组成的反相比例、反相加法、减法、比例积分运算电路的工作原理。 2.写出上述四种运算电路的vi 、vo 关系表达式。 3.实验前计算好实验内容中得有关理论值,以便与实验测量结果作比较。 4.自拟实验数据表格。 四.实验原理及参考电路 本实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。 1. 反向比例运算 反向比例运算电路如图1所示,设组件LM324为理想器件,则 11 0υυR R f -=

R f 100k R 1 10k A 10k R L v o v 1 R 9k 图1 其输入电阻1R R if ≈,图中1//R R R f ='。 由上式可知,改变电阻f R 和1R 的比值,就改变了运算放大器的闭环增益vf A 。 在选择电路参数是应考虑: ○ 1根据增益,确定f R 与1R 的比值,因为 1 R R A f vf - = 所以,在具体确定f R 和1R 的比值时应考虑;若f R 太大,则1R 亦大,这样容易引起较大的失调温漂;若f R 太小,则1R 亦小,输入电阻if R 也小,可能满足不了高输入阻抗的要求,故一般取f R 为几十千欧至几百千欧。 若对放大器输入电阻有要求,则可根据1R R i =先确定1R ,再求f R 。 ○ 2运算放大器同相输入端外接电阻R '是直流补偿电阻,可减小运算放大器偏执电流产生的不良影响,一般取1//R R R f =',由于反向比例运算电路属于电压并联负反馈,其输入、输出阻抗均较低。 本次试验中所选用电阻在电路图中已给出。 2. 反向比例加法运算 反向比例加法运算电路如图2所示,当运算放大器开环增益足够大时,其输入端为“虚地”,11v 和12v 均可通过1R 、2R 转换成电流,实现代数相加,其输出电压 ??? ??+-=122111 v R R v R R v f f o 当R R R ==21时 ()1211v v R R v f o +- = 为保证运算精度,除尽量选用精度高的集成运算放大器外,还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。f R 与R 的取值范围可参照反比例运算电路的选取范围。 同理,图中的21////R R R R f ='。

通用集成运算放大器测试方法

通用集成运算放大器电路测试方法 作者:李雷 一、器件介绍 集成运算放大器(简称运放)是模拟集成电路中较大的一个系列,也是各种电子系统中不可缺少的基本功能电路,它广泛的应用于各种电子整机和组合电路之中。本文主 要介绍通用运算放大器的测试原理和实用测试方法。 1.运算放大器的分类 从不同的角度,运算放大器可以分为多类: 1.从单片集成规模上可分为:单运放(如:OP07A)、双运放(AD712)、四运放(LM124)。 2.从输出幅度及功率上可分为:普通运放、大功率运放(LM12)、高压运放(OPA445)。 3.从输入形式上可分为:普通运放、高输入阻抗运放(AD515、LF353)。 4.从电参数上可分为:普通运放、高精密运放(例如:OP37A)、高速运放(AD847)等。 5.从工作原理上可分为:电压反馈型运放、电流反馈型运放(AD811)、跨倒运放(CA3180)等。 6.从应用场合上可分为:通用运放、仪表运放(INA128)、音频运放(LM386)、视频运放(AD845)、隔离运放(BB3656)等。 2.通用运放的典型测试原理图(INTERSIL公司)

二、电参数的测试方法以及注意事项 一般来说集成运算放大器的电参数分为两类:直流参数和交流参数。直流参数主要包括:失调电压、偏置电流、失调电流、失调电压调节范围、输出幅度、大信号电压增益、电源电压抑制比、共模抑制比、共模输入范围、电源电流十项。交流参数主要包括:大信号压摆率、小信号过冲、单位增益带宽、建立时间、上升时间、下降时间六项。而其中电源电流、偏置电流、失调电流、失调电压、输出幅度、开环增益、电源电压抑制比、共模抑制比、大信号压摆率、单位增益带宽这十项参数反映了运算放大器的精度、 速度、放大能力等重要指标,故作为考核运放器件性能的关键参数。 通常运算放大器电参数的测试分为两种方法:一种是单管测试法,另一种是带辅助放大器的测试方法。尽管单管测试法外围线路较为简单,但由于不同运放各项电参数差异很大,不利于计算机测试系统实现自动测试,故在生产测试中较少采用(有兴趣的人员可参考北京市半导体器件研究所李铭章教授编写的《运算放大器电参数测试方法》)。 为了能采用统一的测量线路实现自动测试,发展了利用辅助放大器进行测试的新方法。 该测试方法具有以下优点:1)被测器件的直流状态能自动稳定,且易于建立测试条件; 2)环路具有较高的增益,有利于微小量的精确测量;3)可在闭环条件下实现开环测试; 4)易于实现不同参数测试的转换,有利于实现自动测试。鉴于运放辅助放大器测试方法所具有的优越性,该方法已被国际电工委员会(IEC)确定为运算放大器测试标准。 我测试中心基于LTX—77 测试系统开发的通用运放测试包也是参考了该标准而设计的(可参考由胡浩同志编写的《运放测试包规范》)。图 1 为运放的辅助放大器测试方法的基本原理图。 图中运放 A 为辅助放大器,DUT 为被测运放。辅助放大器应满足以下要求:a.开环增益大于60Db; b.输入失调电流和输入偏值电流应很小;

第4章集成运算放大电路课后习题及答案

第4章集成运算放大电路 —一填空题 1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分,即____________ 、 ______________ 、 ____________ 和___________________ 。 2、为提高输入电阻,减小零点漂移,通用集成运放的输入级大多采用_______________________ 电路;为了减小输出电阻,输出级大多采用 _____________________ 电路。 3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后,它的差模放大倍数A ud将 , 而共模放大倍数A uc将______ ,共模抑制比K CMR将_________ 。 4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为“I8mV和U i2 10mV,则差模 输入电压为__________ ,共模输入电压为 ___________ 。 5、差分放大电路中,常常利用有源负载代替发射极电阻R e,从而可以提高差分放大电 路的______________________ 。 6、工作在线性区的理想运放,两个输入端的输入电流均为零,称为虚______ ;两个输入 端的电位相等称为虚__________ ;若集成运放在反相输入情况下,同相端接地,反相端又称 虚___________ ; 即使理想运放器在非线性工作区,虚 _______ 结论也是成立的。 7、共模抑制比K CMR等于 _________________ 之比,电路的K CMR越大,表明电路___________ 越强。 答案:1、输入级、中间级、输出级、偏置电路;2、差分放大电路、互补对称电路;3、不变、减小、增大;4、-18mV, 1mV ;5、共模抑制比;6、断、短、地、断;7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数,抑制温漂的能力。 二选择题 1、集成运放电路采用直接耦合方式是因为_________ 。 A ?可获得很大的放大倍数 B.可使温漂小C.集成工艺难以制造大容量电容

集成运放的主要参数以及测试方法

集成运放的性能主要参数及国标测试方法 集成运放的性能可用一些参数来表示。 集成运放的主要参数: 1.开环特性参数 (1)开环电压放大倍数Ao。在没有外接反馈电路、输出端开路、在输入端加一个低频小信号电压时,所测出输出电压复振幅与差动输入电压复振幅之比值,称为开环电压 放大倍数。Ao越高越稳定,所构成运算放大电路的运算精度也越高。 (2)差分输入电阻Ri。差分输入电阻Ri是运算放大器的主要技术指标之一。它是指:开环运算放大器在室温下,加在它两个输入端之间的差模输入电压变化量△V i与由它所引起的差模输入电流变化量△I i之比。一般为10k~3M,高的可达1000M以上。 在大多数情况下,总希望集成运放的开环输入电阻大一些好。 (3)输出电阻Ro。在没有外加反馈的情况下,集成运放在室温下其输出电压变化与输出电流变化之比。它实际上就是开环状态下集成运放输出级的输出电阻,其大小反映 了放大器带负载的能力,Ro通常越小越好,典型值一般在几十到几百欧。 (4)共模输入电阻Ric。开环状态下,两差分输入端分别对地端呈现的等效电阻,称为共模输入电阻。 (5)开环频率特性。开环频率特性是指:在开环状态下,输出电压下降3dB所对应的通频带宽,也称为开环-3dB带宽。 2.输入失调特性 由于运算放大器输入回路的不对称性,将产生一定的输入误差信号,从而限制里运算放大器的信号灵敏度。通常用以下参数表示。 (1)输入失调电压Vos。在室温及标称电源电压下,当输入电压为零时,集成运放的输出电位Vo0折合到输入端的数值,即: Vos=Vo0/Ao 失调电压的大小反映了差动输入级元件的失配程度。当集成运放的输入端外接电阻比较小时。失调电压及其漂移是引起运算误差的主要原因之一。Vos一般在mV级,显然它越小越好。 (2)输入失调电流Ios。在常温下,当输入信号为零时,放大器两个输入端的基极偏置电流之差称为输入失调电流。即: Ios=Ib- — Ib+ 式中Ib-、Ib+为放大器内两个输入端晶体管的基极电流。Ios一般在零点几微安到零点零几微安数量级,其值越小越好。失调电流的大小反映了差动输入级两个晶体管B值的失配程度,当集成运放的输入端外接电阻比较大时,失调电流及其漂移将是运算误差的主要原因。(3)输入失调电流温漂dIos。温度波动对运算放大器的参数是有影响的。如温度变化时,不仅能使集成运放两输入晶体管的基极偏置电流Ib-、Ib+发生变化,而且两者的变化率也不相同。也就是输入失调电流Ios将随温度而变化,不能保持为常数。一般 常用的集成运放的dIos指标如下: ●通用I型低增益运放。在+25℃~+85℃范围约为5~20nA/℃,-40℃~+25℃范围约为 20~50nA/℃。 ●通用Ⅱ型中增益运放。dIos约为5~20nA/℃。 ●低漂移运放。dIos约为100PA/℃ (4)输入失调电压温漂dVos。在规定的工作温度范围内,Vos随温度的平均变化率,即:dVos=△Vos/△T一般为1~50uV/℃,高质量的低于0.5uV。由于该指标不像Vos可

第一章 集成运算放大器测试题

第一章 集成运算放大器自测题 一、填空题 二、分析计算题 1、某运算放大器电路如图1所示,运算放大器为理想的,且电阻值R 为已知,设输入信号为s v 。试问: (1)当输入信号s v 仅接在端口A 处,端口B 接地,试求该放大器的电压增益 s o v v G = ,从A 点看进去的输入阻抗i R ,输出阻抗o R 分别为多少? (2)当输入信号s v 仅接在端口B 处,端口A 接地,试求该放大器的电压增益 s o v v G = ,从B 点看进去的输入阻抗i R ,输出阻抗o R 分别为多少? (3)当输入信号s v 跨接在端口A 、B 处时,且要求s v 信号A 端为正,B 端为负,

试求该放大器的电压增益s o v v G =,从A 、B 点看进去的输入阻抗i R ,输出阻抗o R 分别为多少? R 20o v 2、在图2所示的运算放大器电路中,假设运算放大器试理想的,并且各电阻为已知值。 (1)试写出输出函数的表达式(要求有过程)。 (2)试求图中所示的输入阻抗i R 和输出阻抗o R 。 1 v 2 v o 3、米勒积分器电路如图3(a )所示,且初始输入电压和输出电压均为0,时间常数为mS RC 1==τ 。若输入的波形如图3(b )所示,试画出输出的波形(要求坐标对齐并标明数值)。 o v 图3 i v 4、图4所示的电路为浮动负载(两个连接端都没接地的负载提供电压),这在电 源电路中有很好的应用性,假设运算放大器是理想的。 (1)当节点A 输入峰峰值为1V 的正弦波i v 时,试画出节点B 、节点C 对地时

的电压波形,并画出o v 的波形。 (2)电压增益 i o v v 为多少? C B 图4 i v 5、图5为实用的单电源供电的自举式同相交流电压放大器电路,假设运算放大器是理想的。已知Ω===K R R R 10431,Ω=K R 502,Ω=M R 15。 F C C C μ10321===,V V CC 15+=。问: (1)放大器的各信号端口的直流电位为多少?电容321C C C 、、的作用是什么? (2)交流放大倍数 i o v v 为多少,输入阻抗 i R 为多大? o 6、在图6所示的电路中,比较器的输出电压的最大值为V 10±。试画出个电路 的电压传输特性曲线。 1 o v 图6 2 o v (a) (c) v 2(b) v 33 o i v

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