第三章整合運算放大器
整合運算放大器在科學領域獲得了極為廣泛應用。按其功能可分為訊號運算電路、訊號處理電路、訊號發生電路等。本章重點討論訊號運算、訊號處理和訊號產生電路。
學習本章內容，要求理解運算放大器在深度負反饋下的特點，在此基礎上掌握運放外接反饋網路所構成的電路的分析和應用。
本章基本要求
1． 正確理解整合運算放大器在深度負反饋條件下「虛短」和「虛斷」的特點以及整合運放的主要引數；
2．熟練掌握運放所構成的加減、比例、積分、微分等訊號運算電路的分析方法；
3．掌握電壓比較器、有源濾波器的工作原理及應用；
4．掌握振盪電路的振盪條件，rc正弦波振盪電路的原理；
5．了解非正弦波振盪器的電路形式及原理。
本章習題解析
3－1 圖3-1所示電路中， =200, =50,=50， =1,求及平衡電阻r，指出電路的運算功能及特點。
解由「虛短」、「虛斷」可得：
==0 ==0
= = —
又= 由以上公式可得：
== -13
平衡電阻r=
3－2 如圖3-2所示電路，值已知，求及r。
解由「虛短」、「虛斷」的性質可得：
第一級運放的輸出
又即= -3
平衡電阻r=//=
3－3 如圖3-3所示電路，求及r，指出第一級運算放大器的功能。
解第一級運放構成了電壓跟隨器
=第二級為反相比例運算電路
= —2= —2
即= —2 r=//2
3－4 如圖3-4所示電路，求與、的函式關係。
解第一級為電壓跟隨器，第二級為反相求和運算。
+=3－5 如圖3-5所示電路，寫出與、的函式關係，並指出電路的運算功能。
解第一級是由運放構成的同相求和運算電路
=（1+）()+（1+）()
3第二級為電壓跟隨器
=33－6 如圖3-6所示電路， =8v, =4v, 求。
解= —
2—2+
16v3－7 如圖3-7所示電路，求。
解設第一級運放的輸出電壓用表示，根據「虛短」、「虛斷」的性質可得
整理得：
3－8 如圖3-8所示電路，求。
解設第一級運放的輸出電壓用表示，根據「虛短」、「虛斷」的性質可得
整理得:
3－9 如圖3-9所示電路， =2v, =10, =1, =15v。求輸出電壓的線性積分時間及積分區間的表示式。=0。
解第一級運放構成了電壓跟隨器=
由=-200t
因此，線性積分時間t=0.075s
3－10 如圖3-10所示電路，寫出與、的函式關係。
解第一級構成同相比例運算單元
3第二級構成了差分式減法運算電路
=3－11 如圖3-11所示電路， =2v， =100， =100，求= —10v時所需的積分時間。
解由= —= —0.2t
當= —10v時，t=50s
3－12 在題3-11所示電路中，若輸入電壓的波形如圖3-12所示，試畫出積分輸出電壓的波形。=10v。
解 v
3－13 如圖3-14（a）、（b）、（c）、（d）所示電路， ==100， =10v， =2v，試畫出輸出特性曲線。
解 3-14(a)、(b)圖為單門限電壓比較器，其傳輸特性曲線分別如下圖3-15(a)、(b)所示；
3-14(c)圖是由運放構成的反相滯回比較器，其中，
其傳輸特性曲線如圖3-15(c)所示。
3-14(d)圖是同相型滯回比較器，又
所以傳輸特性曲線如圖3-15(d)所示。
3－14 圖3-16（a）所示為比較器，圖3-16（b）所示為輸入電壓波形，試求給定電壓並畫出輸出電壓波形。已知=15v。解當當
即： 輸出電壓波形如圖3-17所示。
3－15 圖3-18所示為高輸入電阻測量電路，根據圖中引數求與、的函式關係。
解根據「虛短，虛斷」的性質，可得：
即： 3－16 在題3-9中，如果需把線性積分的時間增加10倍，應如何處理。（取值不變）
解 cf值增加10倍。
3－17 根據下面運算表示式畫出對應的運算電路圖，求出未知引數值。
（1）= — 3（=120）；
（2）= —（+2）（=50）；
（3）=（=50）；
（4）= —200 (=1)；
（5）= —200 (=0.1)。
解各表示式的運算電路圖分別如下圖3-19(1)、(2)、(3)、(4)、(5)所示
其中圖3-19(1)中
圖3-19(2)中
圖3-19(3)中
圖3-19(4)中
圖3-19(5)中
3－18 如圖3-20（a）所示電路中， =100， =0.5，輸入訊號波形如圖3-20（b）所示，試畫出輸出電壓的波形。
解輸出電壓波形如圖3-21所示。
3－19 圖3-22所示為測量電壓的原理圖，共有三擋：1v，10v，50v。輸出端所接電壓表的量程為0～5v，試計算電阻、、的值。
解運放構成反相比例運算電路
3－20 圖3-23所示為測量元件的原理圖，試求當輸出電壓為 -4v時被測電阻的值。
解3－21 試計算圖3-24所示電路的輸出電壓範圍，指出該電路的用途。
解當滑動電阻觸頭到最上端時
當滑動電阻觸頭到最末端時
3－22 分析圖3-25所示報警電路的工作原理，指名、、、的用途。
解輸出高電平，三極體導通，報警燈亮；
輸出低電平，三極體截止，報警燈不亮。
電壓跟隨，電壓比較,起到隔離緩衝作用；
的目的是給定參考電壓；二極體起到反向電壓保護作用。
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