第二章 信号放大电路
2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？
在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路 称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出 阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入 失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号） ；⑥高输
入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；
⑨成本低。 2-2
(1)利用一个
741 和一只 100k 的电位器设计可变电源，输出电压范围为
10V uS 10V ； (2)如果 uS 10V 时，在空载状态下将一个 1k 的负载接到电压源上 时，请问电源电压的变化量是多少？（ 741 参数：输入阻抗 r 2 ，差模增益
d
a
V mV ，输出阻抗 ro
75 ）
200
（1）电路设计如图 X2-1 所示：
15V
25k
us
I 100k
N
L
25k
R
L
15V
图 X2-1
（2）由于电压跟随器属于输入串联、输出并联型结构，该结构下的输入、输出阻抗 为：
5
R
r 1
T r 1
a 2 1 2 0 0 0 0V0 V 1 4 1 0
i
d
d
R
r 1 T
r
1 a 75
1 200000V V 1
0.375m
o
o
o
由上式我们可以看出，电压跟随器中的反馈增大了等效输入阻抗，减小了等效输出 阻抗，可以达到阻抗变换的效果。
进一步计算得：
I
u R
10V 1k
10m
L
S
L
u
R I
0.375 m
10m
3.75 V
S
o L
1
2-3 在图 2-2 所示的电路中， 已知 R10k ，R2 1 1 和IOS (1) RP
30n ，在以下不同情况下，计算输出失调误差
0 ；(2) RP
RR2 ；(3) RP 1
，并令运算放大器的 IB 100n uo 。
R1 R2 ，并且把所有电阻阻值缩小为原来的 10 分之
一；(4)在(3)条件的基础上，使用 IOS
（1）直流噪声增益为：
3n 的运算放大器。 1+R R 101V V
2
1
反相端输入的等效电阻为：
R1 R2
故直流噪声输出电压为：
u
o
9.9k
100mV
101 R R I
1
2
N
101 R R I
1
2
B
（2）当 R
P
R R 时，直流噪声输出为：
1
2
u
o
101 R R I
1
2
OS
30mV
（3）当同时把所有电阻减小 10 倍时，直流噪声输出为：
u
o
101 R R I
1
2
OS
3mV
（4）采用 I
OS
3n 的运算放大器时，直流噪声输出为：
u
o
101 R R I
1
2
OS
0.3mV
减小输出直流噪声的方法有：
1、 电阻匹配可以消除输入偏置电流产生的直流输出噪声； 2、 在合理范围内等倍数减小电阻阻值； 3、 采用输入失调电流更小的运算放大器。
2-4 在图 2-47所示的电路中， 已知 R 10k ,C 1nF 和uo 0 I
B
0V 。假设运算放大器有
100n ，IOS 30n 和输出饱和电压 Vsat
P
13V ，在不同情况下， 计算运算放大器
R。
经过多长时间进入饱和。 (1) R
0 ；(2) R
P
（1）当 R
P
0时，充电时间常数为 RI
B
RC 10 s ，而充电电压为直流噪声电压
6
u
o
RI
N
P
1mV ，故输出端饱和时间为： T Vsat uo
RIOS
0.013s
（2）当 R T V
sat
R时，输入误差变为： uO 0.043s
o
0.3mV ，输出端饱和时间变为：
u
2-5 (1)在图 2-48所示的电路中，运算放大器的
I
B
o
10
n
，所有电阻都为 R 100k ，分
u 最小，在同相端上应该串联多大的电阻 RP ？ 析I B 对反相放大器性能的影响； (2)为了使
（1）假设运算放大器是理想的，根据“虚短”可知：
u
N
u
P
0V
在输入源 ui 0V 时：
u
o
21 RI
B
21 10n 100 k 21 mV
（2）运算放大器同相输入端串接的电阻是为运算放大器提供补偿，以抵消
I 对直
B
测控电路李醒飞第五版第二章习题答案
