模拟电子技术是电子技术中实践性很强的内容，需要通过实践才能很好地理解和掌握。以集成运放为例，目前国内外各厂家生产的集成运放种类非常多，性能各异，以集成运放为核心所组成的应用电路更是多种多样。此处介绍几个以集成运放为基础的实际应用模拟集成电路，供读者在学习和应用时参考。

1.传感器用放大器

如图6-24所示电路为电压传感器的高输入阻抗的交流放大电路。

图6-24　传感器用放大器

由图可知电路的输入电阻为ri＝

电路的电压放大倍数为 Auf＝

图中的放大器若采用双运放LH2011时，输入阻抗可高达约880 MΩ，电压放大倍数约为20dB，满足传感器对输入阻抗及放大倍数的要求。

2.运算放大器测量电路

图6-25是运算放大器测量电路。R1、R2、R3 的阻值固定，Rf 是检测电阻。由于某个非电量（压力、温度等）的变化使Rf 发生变化，其相对变化为δ＝ΔRf/Rf，而δ 与非电量有一定函数关系。如果能得出输出电压uo 与δ 的关系，就可以测得该非电量。设R1＝R2＝R，R3＝Rf，并且R≫Rf。求uo 与δ 的关系。（图中E 是直流电源）

图6-25　运算放大器测量电路

解 由前述可知，该运放为差分输入电路，输出与输入的关系为

由于R≫Rf，故

3.高稳定基准电压源

如图6-26所示电路为一个高稳定的基准电压源电路。图中的稳压二极管为IN4594，其稳定电压为UZ＝6.4V。该电路可得到电压源的电压为US＝10V。图中各电阻的取值分别为。

图6-26　高稳定的基准电压源电路

4.低成本的可调函数发生器

图6-27a是一个低成本的可调函数发生器电路。电路采用了四个单运放μA741。其中N1、N3 构成比较器，N2、N4 构成积分电路。该电路可产生四种不同的波形，A 点输出方波、B点输出三角波（见图6-27b）；C 点输出负的窄脉冲，D点输出锯齿波（见图6-27c）。各波形的频率与RC 有关。

图6-27　可调函数发生器电路

5.电池自动充电电路

图6-28电路为一电池自动充电电路，12V 工作电源可由交流220V 变压后经桥式整流电路提供，也可以使用直流12V 电源供电。

图6-28　电池自动充电电路

电路各参数如下：R1＝560kΩ，R2＝2.2kΩ，R3＝3.3kΩ，R4＝5.6kΩ，R5＝1kΩ，R6＝1kΩ，R8＝2.2kΩ，R9＝3.3kΩ，C1＝220μF，C2＝10μF，V1 为3DK2型，V2 为3AD6型，VS为2CWZ7型。

运算放大器接成比较器形式，同相端加基准电压UR，UR 可通过调节R2 来改变大小；反相端取自与电池电压成比例的电压，这样运放就将电池的取样电压u_与UR 相比较，以便控制充电电压。当电池的电压不足（低于额定值）时，即u_＜UR，运放输出为高电平（即正的饱和值），则晶体管V1 导通，VL 发光，继而使V2 也导通，产生恒定电流流经二极管VD2 给电池充电，当电池充电电压上升到预定值UGB时，其取样电压u_也相应增加到UR，比较器输出变为零，V1 和V2截止，充电停止，充电电流自动切断，防止了电池的过量充电。

充电结束时电池电压为UGB＝UR（R8＋R9）/R9－0.6V，它可按需要调节。充电电流为I≈1.4/R7A，调节R7 可改变充电电流。

图中二极管VD2 是为防止电源断开或整流电路出故障时电池对电路的放电而设的。VD1 则用来隔离交直流电源的相互影响。

习 题

6-1　如图6-29所示电路，设集成运放为理想元件。试计算电路的输出电压uo 和平衡电阻R 的值。

图6-29　题6-1图

6-2　如图6-30所示是一个电压放大倍数连续可调的电路，试问电压放大倍数Auf的可调范围是多少？

图6-30　题6-2图

6-3　求图6-31电路的uo 和ui 的运算关系式。

图6-31　题6-3图

6-4　求图6-32电路的uo 和ui 的运算关系式。

图6-32　题6-4图

6-5　在图6-33中，已知Rf＝2R1，ui＝－2V，试求输出电压uo。

图6-33　题6-5图

6-6　一个测量系统的输出电压和某些非电量（经传感器转化为电压信号）的关系为uo＝－（8ui1＋4ui2＋2ui3），试设计反相加法运算电路，设Rf＝100kΩ。

6-7　求如图6-34所示电路中uo 与三个输入电压ui1、ui2、ui3的运算关系式。

图6-34　题6-7图

6-8　如图6-35所示电路是一种求和积分电路，设集成运放为理想元件，当取R1＝R2＝R 时，证明输出电压uo 与两个输入电压ui1、ui2 的关系为uo＝。(www.daowen.com)

图6-35　题6-8图

6-9　设计出实现如下运算功能的运算电路图。

(1)uo＝－3ui；

(2)uo＝2ui1－ui2；

(3)uo＝－(ui1＋0.2ui2)；

(4)

6-10　电路如图6-36所示，设集成运放为理想元件，试推导uo 与ui1及ui2的关系。（设uo（0）＝0）

图6-36　题6-10图

6-11　设电路如图6-37a所示，已知R1＝R2＝Rf，ui1和ui2的波形如图6-37b所示，试画出输出电压uo 的波形。

图6-37　题6-11图

6-12　如图6-38所示电路为具有四个输入电压的双端输入和差运算电路。求输出电压uo 与输入电压ui1、ui2、ui3、ui4的关系式。

图6-38　题6-12图

6-13　图6-39是应用集成运放测量电压的原理电路，设图中集成运放为理想元件，输出端接有满量程为5V、500μA 的电压表，欲得到50V、10V、5V、0.1V四种量程，试计算各量程R1～R4 的阻值。

图6-39　题6-13图

6-14　电路如图6-40所示，设电容器的电压初始值为零，试写出输出电压uo与输入电压ui1、ui2之间的关系式。

图6-40　题6-14图

6-15　如图6-41所示电路，求uo 与ui1、ui2的关系式。

图6-41　题6-15图

6-16　如图6-42所示电路是应用集成运放测量电阻的原理电路，设图中集成运放为理想元件。当输出电压为5V 时，试计算被测电阻Rx 的阻值。

图6-42　题6-16图

6-17　图6-43是测量小电流的原理电路，设图中的集成运放为理想元件，输出端接有满量程为5V、500μA的电压表。试计算各量程电阻R1、R2、R3 的阻值。

图6-43　题6-17图

6-18　如图6-44所示，各元件参数图中已标出。试列写输出电压和输入电压的关系式。

图6-44　题6-18图

6-19　一积分电路和输入电压波形分别如图6-45a、b所示，若R＝50kΩ，C＝1μF，试画出输出电压uo 的波形。

图6-45　题6-19图

6-20　图6-46中，运算放大器的最大输出电压UoM＝±12V，稳压管的稳定电压UZ＝6 V，其正向压降UD＝0.7 V，ui＝12sinωt V。当参考电压UREF＝±3V两种情况下，试画出电压传输特性和输出电压uo 的波形。

图6-46　题6-20图

6-21　电路如图6-47所示，已知UREF＝1V，ui＝10sinωt V，UZ＝6.3V，稳压管正向导通电压为0.7V。试画出uo 对应于ui 的波形。

图6-47　题6-21图

6-22　电路如图6-48所示，t＝0时刻，ui 从0变为＋5V，试求要经过多长时间uo 由负饱和值变为正饱和值（设t＝0时，电容电压为零）。

图6-48　题6-22图

6-23　如图6-49所示电路是利用运放组成的过温保护电路，在某些复印机中常利用它来防止热辊温度过高而造成的损坏。图中R3 是负温度系数热敏电阻，温度高时，阻值变小。KA 是继电器，要求该电路在温度超过上限值时，继电器动作，自动切断加热电源。试分析该电路的工作原理。

图6-49　题6-23图

6-24　图6-50是火灾报警电路的方框图。ui1和ui2分别来自两个温度传感器，它们安装在室内同一处：一个安装在塑料壳内，产生ui1；另一个安装在金属板上，产生ui2。无火情时，ui1＝ui2，声光报警电路不响不亮，一旦发生火情，安装在金属板上的温度传感器因金属板导热快而温度升高较快，而另一个温度上升较慢，于是产生差值电压ui1－ui2，当这个差值电压增高到一定数值时，发光二极管LED 点亮，蜂鸣器HA 鸣响，同时报警。请按图示方框图设计电路。

图6-50　题6-24图