123.什么是模拟信号和模拟电路?
答:所谓模拟信号是指在时间上和数值上都连续变化的信号。如温度、压力、语音、转速等物理量的信号,它们转换为电信号就是平滑的、连续变化的电压和电流信号,这些信号统称为模拟信号。工作在模拟信号下的电路称为模拟电路。
124.什么是集成运算放大器?
答:应用半导体制造工艺把管子、电阻、电容以及电路的连线都做在同一块硅片上,然后封装在一个管壳内,这样制成的电子电路称为集成电路。集成运算放 大器是模拟集成电路中最主要的产品之一,它实际上是一个具有高增益、低漂移,带深度负反馈并直接耦合的直流放大器,因为它最初主要用作模拟计算机的运算放 大器,故称为集成运算放大器。由于其性能优良,被广泛地应用于运行、测量、控制以及信号的产生、处理和变换等各个领域中。运算放大器本身并不具备计算功 能,只有在外部网络的配合下才能实现各种运算。
运算放大器通常用图l-39所示的符号来表示。反相输入端用“-”号表示,同相输入端用“+”号表示,右端是放大器的输出端。运算放大器还有正、负电源端、外接补偿电路端、调零端等。另外,不同型号的运算放大器的引出端编号也不同,使用时应按产品说明仔细查对各引出端。
答:运算放大器的主要性能参数有:
(1)开环差模电压增益Avo 即没有反馈时,运算放大器的输出电压和输入差动电压之比。Avo愈大,运算放大器愈稳定,运算精度愈高。
(2)输入失调电压VIo即运算放大器输出电压为零时,在两个输入端外加的补偿电压,要求愈小愈好。
(3)输入失调电流IIO即运算放大器输出电压为零时,两个输入端偏置电流之差,要求愈小愈好。
(4)输入偏置电流IIB 即运算放大器输出电压为零时,两个输入端所需电流的平均值,要求愈小愈好。
(5)共模拟制比CMRR(dR) 即运算放大器开环差模电压增益对共模电压增益之比,要求愈大愈好。
(6)输入阻抗ZI 即运算放大器输入电压的变化与由它引起的输入电流的变化之比,要求愈大愈好。
(7)输出阻抗Zo 即运算放大器开环时的动态输出电阻,要求愈小愈好。
(8)静态功耗PD即运算放大器在输出电压为零时所消耗的电源功率,要求愈小愈好。
126.集成运算放大器按性能指标分为哪些类型?各有何用途?
答:集成运算放大器按其性能指标分为通用型和专用型两类。
(1)通用型依其性能的高低划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。其特点和用途如下:
1)Ⅰ型集成运算放大器具有电压增益较低、共模范围小、频带较宽等特点,可用作高频放大器、窄带放大器、微分器、积分器、加法器、减法器等。
2)Ⅱ型集成运算放大器具有电压增益较高、输入阻抗中等、输出幅度较大等特点,可用作交流放大器,直流放大器、电压比较器、滤波器等。
3)Ⅲ型集成运算放大器具有电压增益高、共模和差模电压范围宽、无阻塞、工作稳定等特点,可用作测量放大器、伺服放大器、变换电路、各种模拟运算电路等。
(2)专用型是指某项性能指标较为突出,而其他指标仍为一般的运算放大器,专用型有低功耗型、高精度型、高速型、宽带型、高阻型、高压型等多种。其特点和用途如下:
1)低功耗型集成运算放大器具有功耗低、电压增益高、工作稳定、共模范围宽、无阻塞等特点。可用在要求功耗低、耗电量小的仪器仪表中。
2)高精度型集成运算放大器具有电压增益高、共模抑制能力强、温漂小、噪声低等特点,可用作测量放大器、传感器、交流放大器、直流放大器和仪表中的积分器等。
3)高速型集成运算放大器具有转换速率高、频带较宽、建立时间快、输出负载能力强等特点,可用作脉冲放大器、高频放大器、A/D与D/A转换器等。
4)宽带型集成运算放大器具有电压增益高、频带宽、转换速度快等特点,可用作直流放大器、中频放大器、高频放大器、方波发生器、高频有源滤波器等。
5)高阻型集成运算放大器具有输入阻抗高、偏置电流小、转换速率高等特点,可用作采样一保持电路、A/D与D/A转换器、长时间积分器、微小电流放大器、阻抗变换器等。
6)高压型集成运算放大器具有高工作电压、高输出电压、高共模电压等特点,可用作宽负载恒流源、高压音频放大器、随动供电装置、高压稳压电源等。
127.什么是电压比较器?
答:电压比较器是把一个输入的电压和另一个输入的电压进行比较,在最简单的开环模式中,两个输入电压之间只要有微小的一点差异就能推动运算放大器的 输出进入饱和状态。输入电压的极性决定输出电压进入饱和状态的方向。当反相输入电压比同相输入电压的电位高时,输出的是负饱和电压,相反,当反相输入电压 比同相输入电压的电位低时,输出的是正饱和电压。
128.怎样组成零电压比较器?
答:如果把运算放大器的同相输入端接地,将比较电压加在反相输入端上,便可组成零电压比较器,如图1-40所示。零电压比较器的工作特点是,当 υi>0时,运算放大器负向饱和。当υi<0时,运算放大器正向饱和。可见,只要υi≠0,运算放大器就饱和。因此,零电压比较器可用于鉴别 大于或小于零的电压。

零电压比较器也可将运算放大器的反相输人端接地,而将比较电压加在同相输入端上。这时,输出电压的极性与上述相反。
129.怎样组成非零电压比较器?
答:非零电压比较器电路如图1-41所示。比较电压加在运算放大器的反相输入端,参考电压接在同相输入端。当υi>E时,运算放大器负向饱和;当υi<E时,运算放大器正向饱和。
由图中电路可以看出,当输入电压为连续变化的模拟信号时,其输出电压只有两种可能的取值,正向饱和与负向饱和。可见,电压比较器是模拟电路与数字电 路之间的一种过渡电路,因此,电压比较器可作为A/D转换电路。电压比较器是运算放大器非线性应用的一个基本电路,在波形发生、检测装置、自动控制、数字 技术和计算机中得到广泛应用。
答:迟滞比较器也叫施密特触发器,是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。反相输入迟滞比较器电路如图l-42所示。它是在零电压比较器的基础上引入了正反馈网络,传输特性如图1-43所示。

如将υi改由同相输入,就组成了图1-44所示的同相输入迟滞比较器。
迟滞比较器的门限电压是随输出电压υo的变化而变化的o虽然迟滞比较器的灵敏度低一些,但抗干扰能力却大大提高了。实际的迟滞比较器电路如图1-45所示。
131.反相输入放大器采用怎样的电路?
答:反相输入放大器是在运算放大器的反相输入端有一个小的输入电压或电流,在输出端就会产生一个相位差为180°的大电压或大电流,电路组成如图1-46所示。

该 电路是闭环模式,采用电压并联负反馈。输出的反相电压被反馈到反相输入端,在那里抵消原有的输入电压。反馈电压会大大减小输入电压的影响,保持反相输入近 似等于零。由于运算放大器的增益极高,尽管反相输入电压很小,但在输出端仍可获得放大的电压,可用Rf和Rl控制电路的增益,计算公式如下:
Av=-Rf/R1
负号说明输出与输入反相,运算放大器的反相输入端称为虚地,它会追随同相输入电位。电路的输入电阻由Rl决定,计算输入电流的公式为
ii=υi/R1


