第六章 集成运算放大器的应用 模电教师教案

第一篇：第六章 集成运算放大器的应用 模电教师教案

模拟电子技术

教案

授课人：王旭东

第六章 集成运算放大器的应用

课时分配: 8学时

目的要求： 1.掌握深度负反馈条件下“虚短”和“虚断”概念，推导基本运算电路；

2.了解有源滤波电路的分类及频率特性。

重 点：1.灵活运用“虚短、虚断”的概念，推导各电路输出与输入的关系；

2.差动比例运算电路，反相求和电路。

难 点：1.理解集成运算工作在线性区的条件和特点； 2.同相求和电路

教 学

方法手段: 结合多媒体电子课件, 启发式、互动式讲解；屏幕投影、黑板、模型实物及实物投影四体合一课堂教学手段；理论讲解和电路仿真同步。

教 具： 电子课件、计算机、投影、电子展台。

复习提问

1.根据集成运放的Ａo及电压传输特性估算出集成运放的线性输入范围；

2.集成运放开环应用能否使运放工作在线性区？

复习提问: 1.基本放大电路中RE、CE或RS、CS的作用？ 2.共集电极、共漏极放大器的性能特点？

新 授：

6.1集成运放的应用基础

复习：上一章介绍了集成运放的符号及集成运放的电压传输特性如图示由电压传输特性曲线知，集成运放有线性工作区和非线性工作区集成运放的最大输出

12电压UOM12V,Aod106则最大线性输入电压为Uimax612v，即只有

10Ui12v时运放才工作在线性区。

可见集成运放开环应用不能工作在线性区，要使集成运放工作在线性区，必需在集成运放外部电路引入负反馈。6.1.1 理想运放的条件

理想条件：Aod,rid,ric,r00,CMMR,UIO0,Iio0等 用理想运放代替实际运放所产生的误差工程上是允许的 6.1.2 理想运放工作在线性区的特点

在线性区U0Aod(UU)

UUU00UU

虚短路 AodIiUU0

虚开路 rid虚短路、虚开路是分析集成运放线性应用电路的出发点。6.2 运算电路 6.2.1 比例运算 1.反相比例运算电路

（1）电路结构：从输出端到反相输入端引入负反馈，信号加到反相输入端（2）U0与Ui关系

据图示电路及其参考方向

UU0(虚短)有

i1i2(虚断)

UiU0 R1RU0R2Ui R1R2Ui R1Au若R2R

1则 U0Ui ,Au1 称为反相器或反号器平衡电阻RPR1R2（3）特点

①电路引入了电压并联负反馈，输入电阻riR1低输出电阻r00 ②存在虚地UU0

③共模输入信号Uic0，对于集成运放的共模抑制比要求不高 2.同相比例运算电路

（1）电路结构：从输出端到反相输入端引入负反馈，信号加到同相输入端（2）U0与Ui关系

由图示参考方向：

UUUi(虚短)

i1i2(虚断)有 UiUUi 0R1R2 U0(1整理

R2)Ui R1Au(1R2)R1（3）特点

① 电路引入了电压串联负反馈，输入电阻很大，输出电阻很小，可以认为ri ri0

② 共模输入信号UicUi，对于集成运放的共模抑制比要求较高。若同相比例运算电路中R1，R2RP0

U0Ui

称为电压跟随器

电压跟随器可以看成是同相比例运算电路的特例 此电路、电压跟随效果非常好 6.2.2 差动比例运算

（1）电路结构.从输出端到反向输入端引入负反馈。两路输入信号分别加到反相输入端和同相输入端。（2）Uo和Ui的关系

应用叠加定理：

Ui1单独作用，输出电压Uo1ˊ=-(R2/R1)Ui1 Ui2单独作用，输出电压U02ˊ=(1+R2/R1)R4/(R3+R4)Ui2 Ui1和 Ui2共同作用

UO= Uo1ˊ +U02ˊ=（1+R2/R1）R4/R3+R4 Ui2-R2/R1 Ui1 若R1=R3 R2=R4 则有UO=R2/R1(Ui2-Ui1)差动比例运算又是减法运算 6.2.3 求和运算 1.反相求和运算

（1）电路结构

在反相比例运算电路基础上，反相输入端多加几路输入信号即构成反相求和运算电路

（2）Uo和Ui关系 Ui1/R1+Ui2/R2=-UO/Rf UO=-Rf/R1 Ui1-Rf/R2 Ui2 若R2=R1=Rf 则UO=-(Ui1+Ui2)2.同相求和运算

（1）电路结构 在同相比例运算电路基础上，在同相输入端多加几路输入信号，即构成同相求和运算电路。（2）Uo与Ui的关系

利用叠加定理可得到图示电路的Uo为

Uo=（1+Rf/R1）R3/(R2+R3)Ui1+（1+Rf/R1）R2/(R2+R3)Ui2 =（1+Rf/R1）[R3/(R2+R3)Ui1+R2/(R2+R3)Ui2]平衡电阻应满足R1‖Rf=R2‖R3 3.代数求和电路

两级电路构成的和差电路如图所示 Uo1=-Rf/R1 Ui1-Rf/R2 Ui2

Uo=-R6/R4 Uo1-R6/R3 Ui3=(Rf/R1 Ui1+Rf/R2 Ui2)R6/R4-R6/R3 Ui3 =Rf/R1 R6/R4 Ui1+Rf/R2 R6/R4 Ui2-R6/R3 Ui3 6.2.4 积分和微分运算电路 复习：两级运放电路分析 1.积分运算电路(1)电路结构

反相比例运算电路中，反馈支路中的电阻换成电容即构成积分运算电路(2)Uo与Ui关系

由图示参考方向

Uo=-Uc=-1/c∫i1dt=-1/RC∫Uidt(3)实用的积分运算电路

在上述积分电路中，反馈电容两端并上一个大电阻即构成实用的积分电路。1.微分运算电路(1)电路结构

积分和微分互为逆运算，积分电路中的C和R互换位置即构成微分运算电路。(2)Uo与Ui关系

Uo=-R iF=-R iC=-RC dUi/dt(3)实用微分电路

在输入端与电容C串接一个小电阻，可使微分电路的工作稳定性提高。6.2.5 对数和指数运算电路 1.对数运算电路(1)电路结构

反相积分运算电路中的电容换成二极管则构成基本的对数运算电路(2)Uo与Ui关系

iD=Is(eUD/UT-1)i1=iD≈IS eUD/UT UO=-UD 考虑上述各式得

UO=-UT㏑

Ui RIS2．指数运算电路(1)电路结构

对数电路中的二极管D与电阻R互换位置则构成指数电路。（2）Uo与Ui关系

UD=Ui-U-=Ui iD=Is eUi/UT

Uo=-iFR=-iDR=-IsR eUi/UT

6.2.6 乘法运算电路

模拟乘法器的符号如图，它有两个输入端，一个输出端，两个输入端分别加上输入信号Ux和Uy，则输出 Uo=kUxUy 式中k为运算系数，由生产厂家定。

若两个输入端联在一起，加上输入信号UI,可实现平方运算

即 Uo=kUI2

乘法器和集成运放配合可构成除法，开方，开立方等运算。除法电路如图： Ux1/R1=U2/R2 U2=kUoUx2

所以 Uo=-R2/(kR1)Ux1/Ux2 若选R2/R1=k 则有 Uo=-Ux1/Ux2 注意，此电路要求Ux2为正极 6.3 有源滤波电路 6.3.1低通滤波电路

图（a）的通带电压放大倍数为

Aup=(1+Rf/R1)截止角频率

ωO=1/RC 图（b）通带电压放大倍数

Aup=-Rf/R1

截止角频率

ωO=1/RfC 6.3.2 高通滤波电路

图(a)为同相输入的高通滤波电路 通带电压放大倍数 Aup=1+Rf/R 截止角频率 ωO=1/RC 图(b)为反相输入高通滤波电路 通带电压放大倍数 Aup=-Rf/R1 截止角频率 ωO=1/RfC

课堂讨论：1.两级运放构成的电路：

（1）各构成何种运算电路（2）分析uo与ui关系（3）指出虚短路、虚地

2.利用模拟乘法器能否实现倍频？

小

结：

• 运算电路(比例电路、加减法电路、微分与积分电路、对数与指数电路、乘法与除法电路等)；

• 小信号放大电路(精密放大电路、电荷放大电路和隔离放大电路等)； • 有源滤波电路(低通、高通、带通、带阻电路)； • 电压比较器(单限、滞回和窗口比较器)； • 集成乘法器及应用电路；

• 正弦波产生器(RC正弦振荡器、LC正弦振荡器、石英振荡器)； • 非正弦波发生器(矩形波、三角波及锯齿波发生器)； • 波形变换电路(三角波变锯齿波、三角波变正弦波)；

• 信号转换电路(电流-电压互换电路、电压-频道变换电路)。

布置作业:

P290-6.4 P291-6.8 P292-6.10 P294-6.15 ；6。16 P295-6.17；6.19 P296-6.22 P298-6.27

第二篇：第一章 半导体器件 模电教师教案

模拟电子技术

教案

授课人：王旭东

第一章 半导体器件

课时分配: 6学时

目的要求：了解半导体二极管；稳压管；晶体管和MOS场效应管的工作原理和主要参数。

重 点：PN结的单向导电特性；二极管的伏安特性曲线；三极管的电流分配方式和电流放大作用。

难 点：二极管的基本电路及分析方法；二极管的伏安特性曲线；三极管的电流分配方式和电流放大作用。

教 学

方法手段: 结合多媒体电子课件, 启发式、互动式讲解；屏幕投影、黑板、模型实物及实物投影四体合一课堂教学手段；理论讲解和电路仿真同步。

教 具： 电子课件、计算机、投影、电子展台。

新 授： 0 引言

模拟电子电路的核心是半导体器件，而半导体器件是由半导体材料制成的。因此，我们必须首先了解半导体的有关知识，尤其应当了解半导体的导电特性。1.1 半导体的特性

物质按其导电能力的强弱，可分为导体、绝缘体和半导体。

一、导体

导电能力很强的物质，叫导体。如低价元素铜、铁、铝等。

二、绝缘体

导电能力很弱，基本上不导电的物质,叫绝缘体.如高价惰性气体和橡胶、陶瓷、塑料等高分子材料等.三、半导体

导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，叫半导体。如硅、锗等四价元素，其简化原子结构模型如图1.1.1所示。

为什么物质的导电能力有如此大的差别呢？这与它们的原子结构有关，即与它们的原子最外层的电子受其原子核束缚力的强弱有关。1.1.1 本征半导体

纯净且呈现晶体结构的半导体，叫本征半导体。

一、本征半导体结构

通过特殊工艺加工，可以使硅或锗元素的原子之间靠共有电子对—共价键，形成非常规则的晶体点阵结构。结果每个原子外层相对排满８个电子，形成相对稳定的状态。这种结构整齐且单一的纯净半导体，叫本征半导体。如图1.1.3所示

二.本征激发

在常温下，由于热能的激发，使本征半导体共价键中的价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子。同时，在共价键中留下一个空位，叫空穴。这种产生自由电子和空穴对的现象，叫本征激发。温度一定，自由电子和空穴对的浓度也一定。

由于本征激发而在本征半导体中存在一定浓度的自由电子（带负电荷）和空穴（带正电荷）对，故其具有导电能力，但其导电能力有限。1.1.3 杂质半导体

在本征半导体中掺入适量且适当的其他元素（叫杂质元素），就形成杂质半导体，其导电能力将大大增强。

一、Ｎ型半导体

在硅或锗本征半导体中掺入适量的五价元素（如磷），则磷原子与其周围相邻的四个硅或锗原子之间形成共价键后，还多出一个电子，这个多出的电子极易成为自由电子参与导电。同时,因本征激发还产生自由电子和空穴对。结果,自由电子成为多数载流子(称多子),空穴成为少数载流子(称少子)。这种主要依靠多数载流子自由电子导电的杂质半导体，叫N型半导体，如图1.1.4所示。

二、P型半导体

在硅或锗本征半导体中，摻入适量的三价元素（如硼），则硼原子与周围的四个硅或锗原子形成共价键后，还留有一个空穴。同时，因本征激发 还产生自由电子和空穴对。结果，空穴成为多子，自由电子成为少子。这种主要依靠多子空穴导电的杂质半导体，叫P型半导体。如图1.1.5所示。

无外电场作用时，本征半导体和杂质半导体对外均呈现电中性，其内部无电流。

本征半导体、P型和N型半导体都不能单独构成半导体器件，PN结才是构成半导体器件的基本单元。1.2 半导体二极管

半导体二极管是利用杂质半导体做成的。1.2.1 PN结的形成

一、多数载流子的扩散

在P型和N型半导体交界面两侧,电子和空穴的浓度差很大。在浓度差的作用下，P区中的多子空穴向N区扩散,在P区一侧留下杂质负离子,在N区一侧集中正电荷;同时，N区中的多子自由电子向P区扩散，在N区一侧留下杂质正离子，在P区一侧集中负电荷。结果，在P型和N型半导体交界面处形成空间电荷区，自建内电场ε内（从N区指向P区），如图1-6所示。

二、少数载流子的漂移

在内电场的作用下，P区中的少子自由电子向N区漂移，而N区中的少子空穴向P区飘移，使内电场削弱。

三、扩散与漂移的动态平衡 当内电场达到一定值时，多子的扩散运动与少子的漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区不再变化，这个空间电荷区，就称为PN结。

空间电荷区无载流子停留，故曰耗尽层，又叫阻挡层或势垒层。无外电场作用时，PN结内部虽有载流子运动，但无定向电流形成。1.2.2 PN结的单向导电特性

一、PN结加正向电压

PN结加正向电压（正偏）时，外电场与内电场反方向，使空间电荷区变窄，多子的扩散运动远大于少子的漂移运动，由浓度大的多子扩散形成较大的正向电流，PN结处于导通状态。此时，其正向通态电阻很小，正向通态管压降也很小。

二、PN结加反向电压

PN结加反向电压（反偏）时，外电场与内电场同方向，使空间电荷区变宽，多子扩散运动大大减弱，而少子的漂移运动相对加强，由浓度很小的少子漂移形成很小的反向饱和电流IS,PN结处于截止状态。此时，反向电阻很大。

PN结正偏时导通，反偏时截止，故具有单向导电特性。其特性曲线如 图1-8所示，电压U与电流I的关系式为

ID=IS（e1）

三、反向击穿

当PN结所加反向电压达到UB时，其反向电流急剧增加，叫反向击穿，UB叫击穿电压。

PN结有雪崩击穿和齐纳击穿两种击穿状态。无论处于何种击穿时，反向电流只要不超过允许值，去掉反向电源后，仍能恢复单向导电性。

四、PN结的电容效应 1.势垒电容CT 当PN结的反偏电压变化时，空间电荷区随之变宽（相当于充入电荷）或变窄（相当于放出电荷），故具有电容效应，叫势垒电容，用CT表示。2.扩散电容CD 当PN结的正偏电压变化时，P区和N 区中多子的浓度和浓度梯度均随之变化，也具有一定的电容效应，叫扩散电容，用CD表示 3.PN结的结电容CJ CJ=CT+CD

正偏时，CD起主要作用；反偏时，CT起主要作用。1.2.3 半导体二极管 一、二极管的结构

给PN结加上两个引线（管脚）和管壳即成二极管，接P区的管脚称阳极，接N区的管脚称阴极。二、二极管的类型 1.按结构区分

点接触型：PN结面积小，工作电流小，PN结电容小，工作频率高。面接触型：PN结面积大，工作电流大，PN结电容大，工作频率低。2.按工作频率区分 有高频管和低频管。3.按功率区分

有大功率管和小功率管。4.按用途区分

有普通管、整流管、稳压管、开关管等等。三、二极管的特性

1.正向特性，与PN结相同 UPUT2.反向特性，与PN结相同 3.击穿特性，与PN结相同

4.温度特性，温度升高时，二极管的正反向特性曲线均向纵轴靠近。

四、主要参数

1.最大整流电流IF，又叫额定电流。2.最大反向工作电压UR，又叫额定电压。3.反向饱和电流IS。

4.反向电流IR，二极管未击穿时的电流值。5.最高工作频率fM。

6.直流电阻RD：RD=UD/IF，如图1-14所示。

7.交流电阻rd：RD=ΔUD/ΔID=dud/did,如图1-15所示。

rd系指某一工作点的动态电阻。常温下，rd=UT/ID=26(mv)/IDQ IDQ为直流工作点的电流，单位为mA 1.2.4 稳压二极管

一、结构

结构与普通二极管相似，只是掺杂浓度比普通二极管大得多，通常为硅材料稳压二极管。

二、特性

正向特性曲线与普通二极管的正向特性曲线相似；反响未击穿的特性曲线与普通二极管的反向击穿时的特性曲线相似。但稳压二极管的反向击穿特性曲线很陡。如图1-16所示。

三、参数

1.稳定电压UZ 2.稳定电流IZ 3.额定功率PZ

4.动态电阻rZ，rZ=ΔUZ/ΔIZ，rZ很小。

5.电压温度系数α。α=ΔUZ/Ut × 100%。UZ>7V时，α为正温度系数；UZ<5V时，α为负温度系数；5V

一、发光二极管

将电能转换为光能的半导体器件。正偏时，有正向电流通过而发光，其正向通态管压降为1.8—2.2V.二、光电二极管

将光能转换为电能的半导体器件。反向偏置下，当光线强弱改变时，光电二极管的反向电流随之改变。

三、光电耦合器

光电耦合器由光电二极管和发光二极管组合封装而成。发光二极管为输入端，光电二极管输出端。

四、变容二极管

变容二极管的势垒电容随外加反向电压变化而变化。1.3 双极型三极管

半导体三极管又称为晶体管或双极性三极管，是组成各种电子电路的核心器件。

1.3.1 三级管的结构和类型

一、结构

三极管有两个结，三个电极，三个区组成。

两个结：发射结和集电结

三个极：发射极E，基极B，和集电极C 三个区：发射区；参杂浓度大。

基区；很薄，参杂浓度很小。

集电区:参杂浓度小，但面积大。

这种特殊结构是三极管具有电流放大作用的内部依据。

二、类型

1.按结构区分：有NPN型和PNP型。2.按材料区分：有硅三极管和锗三极管。

3.按工作频率区分：有高频三极管和低频三极管。4.按功率大小区分：有大功率三极管和小功率三极管。

三、工作条件 三极管有电流放大作用大外部条件。

1.NPN型三极管：VC>VB>VE

2.PNP型三极管：VC

1.共发射极接法：发射极为交流输入和输出信号的公共端。2.共集电极接法：集电极为交流输入和输出信号的公共端。3.共基极接法： 基极为交流输入和输出信号的公共端。1.3.3 三极管的电流放大原理

一、载流子传输过程

以NPN型三极管为例进行分析。

1.发射。发射结正偏，发射区中的多子电子大量地向基区扩散，形成发射极电流。

2.复合。从发射区扩散到基区的电子，很少一部分与基区中的空穴相复合，形成基极电流的主要部分ICN。

3.收集。从发射区扩散到基区的电子，除很少部分被复合掉外，绝大部分电子向集电结扩散，且在集电结反偏电压的作用下，迅速漂移过集电结被集电区所收集，形成集电极电流的主要部分。同时，集电区少子空穴在集电结反偏电压的作用下向基区漂移，形成集电结反向饱和电流ICBO，它是集电极电流的极小部分，也是基极电流的一部分。如图1-32所示。

二、各极电流的关系

IC=ICN+ICBO ICN=IC-ICBO IB=IBN-ICBO IBN=IB+ICBO IE≈ICN+IBN=IC-ICBO+IB+ICBO IE=IC+IB

三、电流放大系数 1.直流电流放大系数β

β=ICN/IBN=(IC-ICBO)/(IB+ICBO)≈IC/IB(IC>>IB>>ICBO)2.交流电流放大系数β β≈ΔIC/ΔIB

3.穿透电流ICEO ICEO=(1+β)ICBO

1.3.4 三极管的特性曲线

一、输入特性

iB=f(ube)∣UCE=常数

1.UCE =0V时

三极管的输入特性曲线，相当于二级管的正向特性曲线，如图1-34所示。2.UCE =1V时

三极管的输入特性曲线将向右移。3.UCE >1V时

三极管的特性曲线几乎与UCE =1V时的输入特性曲线重合。

二、输出特性

iC=f(uCE)∣IB=常数

输出特性曲线有三个主要区域。如图1-35所示。1.截止区

UBE≤0V,IB≤0,IC=ICEO,三极管几乎不导通，叫截止状态。2.放大区

UBE>0.5—0.7（硅管）,UBE>0.1—0.3V(锗管)，UCE>>UBE,当UCE不变时，IC=βIB 3.饱和区

UBE>0.5—0.7（硅管）,UBE>0.1—0.3V(锗管)，UCE0 , UCES=0.3v(硅管), UCES =0.1v(锗管).1.3.5 三极管的主要参数

一、电流放大系数

β=ΔIC/ΔIB∣UCE=常数

二、极间反向电流

ICBO

ICEO=(1+β)ICBO

三、极限参数

1.集电极最大允许电流ICM 2.集电极最大允许功率损耗PCM

PCM=UCEIC 3.反向击穿电压

BUCBO>BUCEO>BUEBO

为了安全起见，应使三极管的UCE

四、温度对三极管参数的影响

1.对VBE有影响

2.对ICBO和ICEO有影响 3.对β有影响

如温度升高时，VBE↓,ICBO↑,ICEO↑,β↑；反之，亦反之。1.4 场效应三极管

场效应管(简称FET)是一种电压控制(电场效应控制)器件(uGS~ iD)，工作时，只有一种(多数)载流子参与导电，因此它是单极型器件。

场效应管分为两大类：绝缘栅场效应管和结型场效应管。1.4.1 结型场效应管

一、结构

在一块N型半导体的两边利用杂质扩散出高浓度的P型区域,用P+表示,形成两个P+N结。

N型半导体的两端引出两个电极，分别称为漏极D和源极S。把两边的P区引出电极并连在一起称为栅极G。

二、工作原理

首先，假如在G—S间加上反向电压VGS，则PN结反向偏置。显然,改变VGS将改变耗尽层的宽度。

其次，由于PN结两边，P区掺杂浓度很高，N区掺杂浓度相对较低；PN结中N区一侧的正离子数与P区一侧的负离子数相等，因而交界面两侧的宽度并不相等。掺杂程度低的N沟道层宽比P区层宽大很多。

故此,可以认为,当耗尽层展宽时主要向着导电沟道的一侧。

UGS、UDS影响ID电流的大小。VGS越负，沟道越窄，VGD越负，沟道越窄。

三、特性曲线

JFET的特性曲线有两条：转移特性曲线和输出特性曲线。

转移特性描述栅源电压UGS对漏极电流ID的控制作用。转移特性有两个重要参数：夹断电压UP和饱和漏极电流IDSS。

输出特性描述当栅源电压UGS不变时，漏极电流ID与漏源电压UDS的关系。

1.4.2 绝缘栅型场效应管(IGFET)分为：

增强型  N沟道、P沟道 耗尽型  N沟道、P沟道

一、N沟道增强型MOS管

1.结构

四个电极：漏极D，源极S, 栅极G和 衬底B。

2.工作原理

①栅源电压UGS的控制作用

②漏源电压UDS对漏极电流ID的控制作用 3.特性曲线

①输出特性曲线： ID=f(UDS)UGS=const ②转移特性曲线： ID=f(UGS)UDS=const 4．重要参数--跨导gm gm=iD/uGSuDS=const(单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用.在转移特性曲线上，gm为的曲线的斜率。

二、N沟道耗尽型MOSFET 在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当UGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。特点：当UGS=0时,就有沟道，加入UDS，就有ID。

三、P沟道MOSFET P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。

四、例题

例1.4.1 绝缘栅场效应管工作状态分析 1.4.3 场效应管的主要参数

一、直流参数

二、交流参数

三、极限参数

课堂讨论：

1.何谓本征半导体？其导电能力由什么因素决定。2.P型和N型半导体的特点？

3.半导体的导电能力与哪些因素有关？ 4.三极管如何实现放大功能？ 5.场效应管与三极管如何区分？

小

结：

1．半导体材料中有两种载流子：电子和空穴。电子带负电，空穴带正电。在纯净半导体中掺入不同的杂质，可以得到N型半导体和P型半导体。

2．采用一定的工艺措施，使P型和N型半导体结合在一起，就形成了PN结。PN结的基本特点是单向导电性。

3．二极管是由一个PN结构成的。其特性可以用伏安特性和一系列参数来描述。在研究二极管电路时，可根据不同情况，使用不同的二极管模型。

4．BJT是由两个PN结构成的。工作时,有两种载流子参与导电，称为双极性晶体管。BJT是一种电流控制电流型的器件,改变基极电流就可以控制集电极电流。BJT的特性可用输入特性曲线和输出特性曲线来描述。其性能可以用一系列参数来表征。BJT有三个工作区：饱和区、放大器和截止区。

5．FET分为JFET和MOSFET两种。工作时只有一种载流子参与导电，因此称为单极性晶体管。FET是一种电压控制电流型器件。改变其栅源电压就可以改变其漏极电流。FET的特性可用转移特性曲线和输出特性曲线来描述。其性能可以用一系列参数来表征。

布置作业:P45-1.3 P46-1.4；1.5；1.8 P47-1.12；1.13 P48-1.15 P49-1.19

第三篇：2018年技能高考电气类《集成运算放大器》试题含答案

：级班 ：号考 ：名姓《集成运算放大器》试题

时间：60分钟

总分：

分

班级：

班

命题人：

一、判断题

1.按反馈的信号极性分类，反馈可分为正反馈和负反馈。

（正确）

2.负反馈使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差增大，使系统振荡。

（错误）

3.若反馈信号与输入信号极性相同或变化方向同相，则两种信号混合的结果将使放大器的净输入信号大于输出信号，这种反馈叫正反馈。正反馈主要用于信号产生电路。（正确）4.正反馈使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。

（正确）

5.反馈信号与输入信号极性相反或变化方向相反，则叠加的结果将使净输入信号减弱，这种反馈叫负反馈。（正确）

6.放大电路通常采用负反馈技术。

（正确）

7.负反馈的取样一般采用电流取样或电压取样。

（正确）

8.反馈按取样方式的不同，分为电阻反馈和电流反馈。

（错误）

9.负反馈有其独特的优点，在实际放大器中得到了广泛的应用，它改变了放大器的性能。采用负反馈使得放大器的闭环增益趋于稳定。

（正确）

10.正反馈使得放大器的闭环增益趋于稳定。

（错误）

11.线性运算电路中一般均引入负反馈。

（正确）

12.在运算电路中，同相输入端和反相输入端均为“虚地”。

（错误）

13.使净输入量减小的反馈是负反馈，否则为正反馈。

（正确）

14.集成运放处于开环状态，这时集成运放工作在非线性区。

（正确）

15.运算电路中一般引入正反馈。

（错误）

16.集成运放只能够放大直流信号，不能放大交流信号。

（错误）

17.集成运放在实际运用中一般要引入深度负反馈。

（正确）

18.集成运算放大电路是一种阻容耦合的多级放大电路。

（错误）

19.集成运放的“虚断”是指运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于零，好像断路一样，但却不是真正的断路。（正确）

20.若放大电路的放大倍数为负值，则引入的反馈一定是负反馈。

（错误）

21.电压负反馈稳定输出电压，电流负反馈稳定输出电流。

（正确）

22.只要在放大电路中引入反馈，就一定能使其性能得到改善。

（错误）

23.反相比例运算电路中集成运放反相输入端为“虚地”。

（正确）

24.集成运算放大电路产生零点漂移的主要原因是晶体管参数受温度的影响。

（正确）25.实际集成运算放大电路的开环电压增益非常大，可以近似认为A=∞。

（正确）

26.实际集成运算放大电路的开环电压增益非常小，可以近似认为A=0。

（错误）

27.“虚短”和“虚断”是分析集成运放工作在线性区的两条重要依据。

（正确）

28.负反馈可以大大减少放大器在稳定状态下所产生的失真。

（正确）

29.理想的差动放大电路，即能放大差模信号，也能放大共模信号。

（错误）

30.由集成运放和外接电阻、电容构成比例、加减、积分和微分的运算电路工作在线性工作范围。

（正确）

二、单选题

1.理想集成运放具有以下特点：（B）。

A.开环差模增益Aud=∞，差模输入电阻Rid=∞，输出电阻Ro=∞

B.开环差模增益Aud=∞，差模输入电阻Rid=∞，输出电阻Ro=0 C.开环差模增益Aud=0，差模输入电阻Rid=∞，输出电阻Ro=∞

D.开环差模增益Aud=0，差模输入电阻Rid=∞，输出电阻Ro=0 2.在输入量不变的情况下，若引入反馈后（D），则说明引入的反馈是负反馈。A.输入电阻增大

B.输出量增大

C.净输入量增大

D.净输入量减小 3.负反馈能抑制（B）。

A.输入信号所包含的干扰和噪声

B.反馈环内的干扰和噪声

C.反馈环外的干扰和噪声

D.输出信号中的干扰和噪声

4.对于集成运算放大电路，所谓开环是指（B）。A.无信号源

B.无反馈通路

C.无电源

D.无负载 5.对于集成运算放大电路，所谓闭环是指（D）。A.考虑信号源内阻

B.接入负载

C.接入电源

D.存在反馈通路 6.下面关于线性集成运放说法错误的是（D）。

A.用于同相比例运算时，闭环电压放大倍数总是大于等于1。

B.一般运算电路可利用“虚短”和“虚断”的概念求出输入和输出的关系

C.在一般的模拟运算电路中往往要引入负反馈

D.在一般的模拟运算电路中，集成运放的反相输入端总为“虚地” 7.集成运放级间耦合方式是(B)。

A.变压器耦合B.直接耦合 C.阻容耦合 D.光电耦合 8.同相比例运算电路的比例系数会（A）。

A.大于等于1

B.小于零

C.等于零

D.任意值

9.直接耦合放大器能够放大（C）。

A.只能放大直流信号

B.只能放大交流信号

C.交、直流信号都能放大

D.任何频率范围的信号都能放大 10.下面关于集成运放理想特性叙述错误的是（C）。A.输入阻抗无穷大

B.输出阻抗等于零

C.频带宽度很小

D.开环电压放大倍数无穷大

11.反相比例运算电路的电压放大倍数为（A）。A.-Rf/R1

B.R1/Rf

C.1-R1/Rf D.1+Rf/R1 12.同相比例运算电路的电压放大倍数为（D）。A.-Rf/R1

B.R1/Rf

C.1-R1/Rf D.1+Rf/R1

13.用运算放大器构成的“跟随器”电路的输出电压与输入电压（B）。A.相位相同，大小成一定比例

B.相位和大小都相同

C.相位相反，大小成一定比例

D.相位和大小都不同 14.差模输入信号是两个输入信号的（B）。A.和

B.差

C.比值

D.平均值

15.输出量与若干个输入量之和成比例关系的电路称为（A）。

A.加法比例运算电路

B.减法电路

C.积分电路

D.微分电路 16.集成运算放大器，输入端u-与输出端uo的相位关系为(B)。A.同相

B.反相

C.相位差90o

D.相位差270o 17.理想运算放大器的开环电压放大倍数是（A）。

A.无穷大

B.零

C.约120 dB

D.约10 dB 18.理想运算放大器的开环差模输入电阻Rid是(A)。

A.无穷大

B.零

C.约几百千欧

D.约几百欧姆 19.理想运算放大器的共模抑制比为(A)。

A.无穷大

B.零

C.约120 dB

D.约10 dB 20.理想运算放大器的开环输出电阻Ro是（B）。

A.无穷大

B.零

C.约几百千欧

D.约几百欧姆 21.直接耦合电路中存在零点漂移主要是因为（C）。A.晶体管的非线性

B.电阻阻值有误差

C.晶体管参数受温度影响

D.静态工作点设计不当

22.在集成运算放大电路中，为了稳定电压放大倍数，通常应引入（B）负反馈。A.直流

B.交流

C.串联

D.并联

23.在集成运算放大电路中，为了稳定静态工作点，通常应引入（A）负反馈。A.直流

B.交流

C.串联

D.并联

24.为了使放大器带负载能力强，通常引入（A）负反馈。A.电压

B.电流

C.串联

D.并联 25.引入并联负反馈，可使放大器的（C）。A.输出电压稳定

B.反馈环内输入电阻增加 C.反馈环内输入电阻减小

D.输出电流稳定

26.为了增大输出电阻，应在放大电路中引入（A）。A.电流负反馈

B.电压负反馈

C.直流负反馈

D.交流负反馈 27.欲减小放大电路从信号源索取的电流，增大带负载能力，应在放大电路中引入（A）。A.电压串联负反馈

B.电压并联负反馈

C.电流串联负反馈

D.电流并联负反馈

28.欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应在放大电路中引入（D）。

A.电压串联负反馈

B.电压并联负反馈

C.电流串联负反馈

D.电流并联负反馈

29.工作在线性区的运算放大器应置于（A）状态。A.深度负反馈

B.开环

C.闭环

D.正反馈

30.在四种反馈组态中，能够使输出电压稳定，并提高输入电阻的负反馈是(B)。A.电压并联负反馈

B.电压串联负反馈

C.电流并联负反馈

D.电流串联负反馈

31.电压并联负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的影响是（B）。A.输入电阻变大，输出电阻变小

B.输入电阻变小，输出电阻变小

C.输入电阻变大，输出电阻变大

D.输入电阻变小，输出电阻变大 32.集成运放具有很高的开环电压放大倍数，这得益于（B）。

A.输入级常采用差分放大器

B.中间级由多级直接耦合放大器构成C.输出级常采用射极输出器

D.中间级由多级阻容耦合放大器构成 33.集成运放的主要参数中，不包括以下哪项（D）。

A.输入失调电压

B.开环放大倍数

C.共模抑制比

D.最大工作电流

34.集成运放组成（B）放大器的输入电流基本上等于流过反馈电阻的电流。A．同相比例运算

B．反相比例运算

C．差动

D．开环

35.欲实现Au＝－100的放大电路，应选用（A）。

A.反相比例运算电路

B.同相比例运算电路

C.积分运算电路

D.微分运算电路

36.集成运算放大电路调零和消振应在（A）进行。

A.加信号前

B.加信号后

C.自激振荡情况下

D.以上情况都不行 37.欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用（A）。

A.加法运算电路

B.减法运算电路

C.积分运算电路

D.微分运算电路

38.集成运算放大器对输入级的主要要求是（C）。A.尽可能高的电压放大倍数

B.尽可能大的带负载能力

C.尽可能高的输入电阻，尽可能小的零点漂移

D.尽可能小的输出电阻 39.集成运算放大器输出级的主要特点是（A）。A.输出电阻低，带负载能力强

B.能完成抑制零点漂移

C.电压放大倍数非常高

D.输出电阻高，带负载能力强

40.集成运算放大器中间级的主要特点是（C）。A.输出电阻低，带负载能力强

B.能完成抑制零点漂移

C.电压放大倍数非常高

D.输出电阻高，带负载能力强

41.集成运算放大器的共模抑制比越大，表示该组件(C)。

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

D.共模信号放大倍数越大

42.构成反馈通路的元器件(D)。A.只能是电阻元件

B.只能是电容元件

C.只能是三极管，集成运放等有源器件

D.可以是无源元件，也可以是有源器件

43.同相输入比例运算放大器电路中的反馈极性和类型属于（D）。A.正反馈

B.串联电流负反馈

C.并联电压负反馈

D.串联电压负反馈

44.在运算放大器电路中，引入深度负反馈的目的之一是使运放(C)。A.工作在线性区，降低稳定性

B.工作在非线性区，提高稳定性

C.工作在线性区，提高稳定性

D.工作在非线性区，降低稳定性

第四篇：模电课程设计

门铃对讲系统

课题名称：门铃对讲设计

姓名： 何伟伟 专业： 电子信息科学与技术 班级： 2008-1 学号： 0801050107

指导教师：王桂海

信息科学与工程学院电子信息系

2010

年

07 月

05 日

门铃对讲系统

摘要：

本课题设计了一个以设计对讲电路为核心的楼宇式门铃对讲系统。该门铃对讲系统主要短时间按键有效、用户响铃设计、电压放大器设计、无输出变压器的功率放大器设计（OCL电路）、双向对话模块等组成。采用了LM386集成运放（由于仿真时Multisim软件无法找到，故用分离元件代替）和OP07集成功放、JK锁存器、继电器、电阻、电容元件、直流电源及各种测量仿真器件等，实现了访客用户选择、呼叫、双向对讲功能，同时还添加了按键亮灯指示、键盘荧光显示及免打扰功能等，其静态功耗可达0.5W, 真正实现了超低功耗，使该门铃对讲系统更加人性化和实用化。

与传统的门铃对讲系统相比，该设计具有保真度高、可靠性高、可扩展性强、易操作性好等特点，可用于普通小区或楼宇使用。

关键词：门铃

楼宇

双向对讲

门铃对讲系统

前言

如今社会发展迅速，人民生活水平日益提高，早已超越满足温饱的需要，现在讲究如何更好的生活，我国很大一部人分人居住小区，居民都希望有着良好的环境和安全感，过上更加安逸的生活。社区的发展需有这些基本条件才能吸引购买力，房地产发展商将面临一些实际问题：对于如何保障社区的安全及在管理上的方便，即能保障发展商的利益又能保障居住社区人员的需求及安全感、归属感，这是一个新的课题，让发展商去面对和解决好。小区门铃对讲系统方案设计，在保障资金投入合理的情况下让社区形成一个安全、舒适的文明社区。另一方面，最近五年的时间内，随着中国内地经济的稳步发展，人民生活水平有了很大程度的提高，大量商品房推向市场。随着商品房的大量推出，地产商直接的竞争也越来越激烈，要实现商品房的良好销售业绩，推向市场的楼盘开始需要有良好的概念才能在市场竞争中取得成功。于是智能小区的概念几年前开始导入中国内地并迅速蔓延，以至于出现不是智能小区楼盘很难销售的情况。

随着城市的不断发展，现代生活小区作为一种新颖的居家理念及物业管理模式越来越成为社会的需求及认同。智能楼宇管理和楼宇可视对讲系统及产品的生产商应及时跟踪市场需求，不断创新，在各方面力求做到最好。智能建筑是未来建筑的发展方向，特别是随着21世纪的到来，现代高科技和信息技术正在由智能大厦走向智能住宅小区，进而走进家庭。

技术方案比较：

(一)音频运算放大器的选择：

门铃对讲系统

方案一OP37为低噪声高速精密运放，转换速率很高，带宽很大，适合做音频放大，但它的价格高，成本大，故不采用。

方案二：OP07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调电压和漂移。OP07的优良特性使它特别适合作前级放大器，放大微弱信号。使用OP07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求，价格低廉，故选此方案。

方案三：利用分立元件实现，即可以熟悉Multisim软件，又可以对课本中有关三极管的知识加以巩固，故优先选择；

本课题设计重点、难点：

系统中如何正确分使用立元件完成特定功能关键；

分立元件中三极管、电阻、电容是构成所有电路的基础，故能充分理解它的特性不是易事，这需要很扎实的基本功，否则实验起来很浪费时间，就像笔者遇到的困难一样，对于电压放大倍数、饱和失真、截止失真、动态特性、静态工作点的选取、互补功率放大器的设计、放大倍数计算、功率计算，由于失调电压及失调电流的存在，运放输入为零时输出往往不为零。对于内部无自动稳零措施的运放需外加调零电路，使之在零输入时输出为零。对于单电源功电的运放，常需在输入端加直流偏置电压，设置合适的静态输出电压，以便能放大正、负两个方向的变化信号。电路自激震荡的消除也是一个涉及的难点。

门铃对讲系统

目录

第一章 总体设计思路

1.1总体描述与系统框架： 1.2设计框图;第二章 有关楼宇和用户的设计

2．1 确保短时间按键有效的设计 2．1用户响铃设计

第三章 对讲电路的设计

3.1 电压放大器设计 3.2 功率放大器设计

第四章 设计总结

4.1 实验结论

4．2 参考文献

4.2 实验心得

第五章 附录及说明

门铃对讲系统

第一章 总体设计

1.1总体描述与系统框架：

该门铃对讲系统的设计主要应用模拟电子技术和数字电子技术的知识，旨在实现楼宇门铃对讲功能。功能实现流程如下：

图1-1 1.2设计框图：用总实验图代替：

门铃对讲系统

第二章 有关楼宇和用户的设计

2．1确保短时间按键有效的设计

课题选用JK锁存器复位功能由异步JK触发器的异步复位端控制。异步JK锁存器的特性如下描述：

J=0,K=0,保持；J=0,K=1,置0；J=1,K=0,置1；J=1,K=1,翻转；没有时钟触发也是保持；

实验图如下：

原理:开关打向上为1，打向下为0，只要是按了（打向上），锁存器就是所存起来，后来虽为0，但是它一直保持，故Q输出一直为1，知道后来复位。

2．2 用户响铃设计

实验图如下：

门铃对讲系统

原理：按铃前开关A处于断开状态，按铃后开关接通，利用555定时器构成多谐振荡器，其中利用了电容C3的充放电，电流的方向使得D1、D2轮流导通（二极管的单向导电性），充放电时构成回路的电阻不同其充放电时间也不一，电流大小不同，由喇叭发出声音不同，有两种叮、咚声音，这就是用户听到的声音。

结论：发出了咚声音。

第三章 对讲电路的设计

3.1电压放大器： 实验图如下：

说明：本课题用0.3v电压代替从话筒传出的信号大小（经验值），频率用一千赫兹，声音信号含有较多频率成分，但是本放大器对一切频率都有相同作用，说明了此放大器的实用性，门铃对讲系统

结论：电压经放大之达到4.3v（由上图示波器所示），使得信号传到用户时可以直接经功率放大器输出。

3.2功率放大器：

实验图如下：

门铃对讲系统

结论：图最右边为Speker,阻值为8欧姆，图中所示电压值大小为4.3v，本课题采用互补式功率放大器，能克服交越失真，功率计算为：

pu22R4.32281.1156w

由计算可得P=1.1156w,满足了驱动听筒的要求，故方案可行。

第四章 设计总结

4.1 实验结论：

实验每个部分均较理想，实现了相关功能，详细请见每部分实验图

4．2 参考文献：

童诗白 华成英 模拟电子技术基础（第四版）高等教育出版社 1980年 4．3实验心得

通过做本课题的内容，前前后后花费两个星期，自知，内容较为简单，但做起来并非如想象得那样顺利，每一个小小的错误（电容、电阻的大小）就会导致没有结果，什么也没有，故联想到，要想学好本门课程知识，得从基础抓起，先分立，后集成，只有这样，才能为以后所学课程做好准备，同时，也坚定了自己要好

第五章 附录及说明

（1）电压放大器：纯属用三极管、电阻、旁路电容构成。

（2）低功率音频放大：功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。要求放大电路有足够大的输出功率，驱动扬声器，使之发声。

门铃对讲系统

（3）用户选择控制：方案可如下：

A/D转换器、译码器、D/A转换器构成，纯属数字电路课程内容，很容易即可实现，这里就不作为设计的内容，故略。

（4）电磁继电器：

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

说明：继电器在本课题中有用到，但是在软件中无法找到适合本课题的电磁继电器，原理很简单（利用电流磁效应来工作），与模拟电路课程无直接关系，故可略去。

第五篇：模电课程设计

要求: 按照课程设计报告书的格式，要求有原理设计，元件选择，原理仿真，电路设计，调试及测试，结果分析等。

作品在本学期考试结束后进行课程设计答辩之后交给老师。

模拟电子技术课程设计——小型模拟电子系统设计与制作，参考题目如下：

1．多路输出直流稳压电源的设计与制作

要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50HZ交流电转换为多路直流稳压输出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A，+5V/3A及一组可调正电压。

2．高保真音频功率放大器的设计与制作

要求设计制作一个高保真音频功率放大器，输出功率10W/8Ω，频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。

3．函数发生器的设计与制作

要求设计制作一个方波－三角波－正选波发生器，频率范围 10～100 Hz，100 Hz～1 KHz，1KHz～10 KHz；正弦波Upp≈3v，三角波Upp≈5v，方波Upp≈14v，幅度连续可调，线性失真小。

4．水温控制系统的设计与制作

要求设计制作一个可以测量和控制温度的温度控制器，测量和控制温度范围：室温～80 °Ｃ，控制精度 ± 1 °Ｃ，控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换接点为市电220ｖ，10Ａ。

5．双工对讲机的设计与制作

采用集成运放和集成功放及阻容元件等构成对讲机电路，实现甲、乙双方异地有线通话对讲；用扬声器兼作话筒和喇叭，双向对讲，互不影响；电源电压＋9v，功率≤0.5W，工作可靠，效果良好。