《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第三版習(xí)題解答第4章 集成運(yùn)算放.doc

僅供個(gè)人使用，請勿用于商業(yè)目的第四章 集成運(yùn)算放大電路自 測 題 一、選擇合適答案填入空內(nèi)。 （1）集成運(yùn)放電路采用直接耦合方式是因?yàn)?。 A可獲得很大的放大倍數(shù) B. 可使溫漂小 C集成工藝難于制造大容量電容 （2）通用型集成運(yùn)放適用于放大 。 A高頻信號 B. 低頻信號 C. 任何頻率信號 （3）集成運(yùn)放制造工藝使得同類半導(dǎo)體管的 。 A. 指標(biāo)參數(shù)準(zhǔn)確 B. 參數(shù)不受溫度影響 C參數(shù)一致性好 （4）集成運(yùn)放的輸入級采用差分放大電路是因?yàn)榭梢?。 A減小溫漂 B. 增大放大倍數(shù) C. 提高輸入電阻 （5）為增大電壓放大倍數(shù)，集成運(yùn)放的中間級多采用 。 A共射放大電路 B. 共集放大電路 C共基放大電路 解：（1）C （2）B （3）C （4）A （5）A 二、判斷下列說法是否正確，用“”或“”表示判斷結(jié)果填入括號內(nèi)。 （1）運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓UIO是兩輸入端電位之差。( ) （2）運(yùn)放的輸入失調(diào)電流IIO是兩端電流之差。( ) （3）運(yùn)放的共模抑制比 ( ) （4）有源負(fù)載可以增大放大電路的輸出電流。( ) （5）在輸入信號作用時(shí)，偏置電路改變了各放大管的動態(tài)電流。( ) 解：（1） （2） （3） （4） （5） 三、電路如圖T4.3所示，已知1=2=3=100。各管的UBE均為0.7V，試求IC2的值。圖T4.3解：分析估算如下： A A 四、電路如圖T4.4所示。圖T4.4 （1）說明電路是幾級放大電路，各級分別是哪種形式的放大電路（共射、共集、差放）； （2）分別說明各級采用了哪些措施來改善其性能指標(biāo)（如增大放大倍數(shù)、輸入電阻）。 解：（1）三級放大電路，第一級為共集-共基雙端輸入單端輸出差分放大電路，第二級是共射放大電路，第三級是互補(bǔ)輸出級。 （2）第一級采用共集-共基形式，增大輸入電阻，改善高頻特性；利用有源負(fù)載（T5、T6）增大差模放大倍數(shù)，使單端輸出電路的差模放大倍數(shù)近似等于雙端輸出電路的差模放大倍數(shù)，同時(shí)減小共模放大倍數(shù)。 第二級為共射放大電路，以T7、T8構(gòu)成的復(fù)合管為放大管、以恒流源作集電極負(fù)載，增大放大倍數(shù)。 第三級為互補(bǔ)輸出級，加了偏置電路，利用D1、D2的導(dǎo)通壓降使T9和T10在靜態(tài)時(shí)處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)，從而消除交越失真。 五、根據(jù)下列要求，將應(yīng)優(yōu)先考慮使用的集成運(yùn)放填入空內(nèi)。已知現(xiàn)有集成運(yùn)致的類型是：通用型 高阻型 高速型 低功耗型 高壓型 大功率型 高精度型 （1）作低頻放大器，應(yīng)選用 。 （2）作寬頻帶放大器，應(yīng)選用 。 （3）作幅值為1V以下微弱信號的量測放大器，應(yīng)選用 。 （4）作內(nèi)阻為100k信號源的放大器，應(yīng)選用 。 （5）負(fù)載需5A電流驅(qū)動的放大器，應(yīng)選用 。 （6）要求輸出電壓幅值為80的放大器，應(yīng)選用 。 （7）宇航儀器中所用的放大器，應(yīng)選用 。解：（1） （2） （3） （4） （5）（6） （7）習(xí) 題 4.1 通用型集成運(yùn)放一般由幾部分電路組成，每一部分常采用哪種基本電路？通常對每一部分性能的要求分別是什么？ 解：通用型集成運(yùn)放由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路等四個(gè)部分組成。 通常，輸入級為差分放大電路，中間級為共射放大電路，輸出級為互補(bǔ)電路，偏置電路為電流源電路。 對輸入級的要求：輸入電阻大，溫漂小，放大倍數(shù)盡可能大。 對中間級的要求：放大倍數(shù)大，一切措施幾乎都是為了增大放大倍數(shù)。對輸出級的要求：帶負(fù)載能力強(qiáng)，最大不失真輸出電壓盡可能大。對偏置電路的要求：提供的靜態(tài)電流穩(wěn)定。 4.2 已知一個(gè)集成運(yùn)放的開環(huán)差模增益Aod為100dB，最大輸出電壓峰-峰值Uopp14V，分別計(jì)算差模輸入電壓uI（即uPuN）為10V、100V、1mV、1V和10V、100V、1mV、1V時(shí)的輸出電壓uO。解：根據(jù)集成運(yùn)放的開環(huán)差模增益，可求出開環(huán)差模放大倍數(shù) 當(dāng)集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓uOAod uI；當(dāng)Aod uI超過14V時(shí)，uO不是14V，就是14V。故uI（即uPuN）為10V、100V、1mV、1V和10V、100V、1mV、1V時(shí)，uO分別為1V、10V、14V、14V、1V、10V、14V、14V。4.3 已知幾個(gè)集成運(yùn)放的參數(shù)如表P4.3所示，試分別說明它們各屬于哪種類型的運(yùn)放。表P4.3特性指標(biāo)AodridUIOIIOIIB3dBfHKCMRSR單位增益帶寬單位dBMmvnAnAHzdBV/VMHzA1100252006007860.5A213020.0124071200.5A3100100050.020.03860.55A41002220150966512.5 解：A1為通用型運(yùn)放，A2為高精度型運(yùn)放，A3為高阻型運(yùn)放，A4為高速型運(yùn)放。 4.4 多路電流源電路如圖P4.4所示，已知所有晶體管的特性均相同，UBE均為0.7V。試求IC1、IC2各為多少。圖P4.4 解：因?yàn)門1、T2、T3的特性均相同，且UBE均相同，所以它們的基極、集電極電流均相等，設(shè)集電極電流為IC。先求出R中電流，再求解IC1、IC2。 A 當(dāng)（1）3時(shí) A 4.5 圖4.5所示為多集電極晶體管構(gòu)成的多路電流源。已知集電極C0與C1所接集電區(qū)的面積相同，C2所接集電區(qū)的面積是C0的兩倍，ICO/IB= 4，e-b間電壓約為0.7V。試求解IC1、IC2各為多少圖P4.5 解：多集電極晶體管集電極電流正比于集電區(qū)的面積。 先求出R中電流，再求解IC1、IC2。 4.6 電路如圖P4.6所示，T管的低頻跨導(dǎo)為gm，T1和T2管d-s間的動態(tài)電阻分別為rds1和rds2。試求解電壓放大倍數(shù)Au=uO/uI的表達(dá)式。圖P4.6 解：由于T2和T3所組成的鏡像電流源是以T1為放大管的共射放大電路的有源負(fù)載，T1、T2管d-s間動態(tài)電阻分別為rds1、rds2，所以電壓放大倍數(shù)Au的表達(dá)式為 4.7 電路如圖P4.7所示，T1與T2管特性相同，它們的低頻跨導(dǎo)為gm；T3與T4管特性對稱；T2與T4管d-s間動態(tài)電阻為rds2和rds4。試求出兩電路的電壓放大倍數(shù)Au=uO/(uI1uI2)的表達(dá)式。圖P4.7 解：在圖（a）（b）所示電路中 圖（a）所示電路的電壓放大倍數(shù) 同理，圖（b）所示電路的電壓放大倍數(shù) 4.8 電路如圖P4.8所示，具有理想的對稱性。設(shè)各管均相同。 （1）說明電路中各晶體管的作用； （2）若輸入差模電壓為（uI1uI2），則由此產(chǎn)生的差模電流為iD，求解電路電流放大倍數(shù)Ai的近似表達(dá)式。 解：（1）圖示電路為雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。T1和T2、T3和T4分別組成的復(fù)合管為放大管，T5和T6組成的鏡像電流源為有源負(fù)載。（2）由于用T5和T6所構(gòu)成的鏡像電流源作為有源負(fù)載，將左半部分放大管的電流變化量轉(zhuǎn)換到右邊，故輸出電流變化量及電路電流放大倍數(shù) 圖P4.8 分別為 4.9 電路如圖P4.9所示，具有理想的對稱性?；卮痤}4.8所提的問題。圖P4.9 解：（1）圖示電路為雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。T1和T2、T3和T3分別組成的復(fù)合管為放大管，T5和T6組成的鏡像電流源為有源負(fù)載。（2）由于用T5和T6所構(gòu)成的鏡像電流源作為有源負(fù)載，將左半部分放大管的電流變化量轉(zhuǎn)換到右邊，故輸出電流變化量及電路電流放大倍數(shù)分別為 4.10 電路如圖P4.10所示，T1與T2管的特性相同，所有晶體管的均相同，Rc1遠(yuǎn)大于二極管的正向電阻。當(dāng)uI1uI20V時(shí)，uO0V。 圖P4.10（1）求解電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式；（2）當(dāng)有共模輸入電壓時(shí)，uO=？簡述理由。 解：（1）在忽略二極管動態(tài)電阻的情況下 （2）當(dāng)有共模輸入電壓時(shí)，uO近似為零。由于Rc1rd，uC1uC2，因此uBE30，故uO0。 4.11 電路如圖P4.11所示，T1與T2管為超管，電路具有理想的對稱性。選擇合適的答案填入空內(nèi)。 （1）該電路采用了 。 A共集-共基接法 B. 共集-共射接法 C共射-共基接法 （2）電路所采用的上述接法是為了 。 A增大輸入電阻 B. 增大電流放大系數(shù) C展寬頻帶 圖P4.11 （3）電路采用超管能夠 。 A增大輸入級的耐壓值 B. 增大放大能力 C增大帶負(fù)載能力 （4）T1與T2管的靜態(tài)壓降約為 。 A0.7V B. 1.4V C. 不可知 解：（1）C （2）C （3）B （4）A 4.12 電路如圖P4.11所示，試問：為什么說D1與D2的作用是減少T1與T2管集電結(jié)反向電流ICBO對輸入電流的影響？ 解：因?yàn)閁BE3UCE12UD ，UBE1UD ，UCE1UD，所以UCB10，反向電流為零，因此ICBO對輸入電流影響很小。 4.13 在圖P4.13所示電路中，已知T1T3管的特性完全相同，2；反相輸入端的輸入電流為iI1，同相輸入端的輸入電流為iI2。試問： （1）iC2? （2）iB2? （3）Aui=uO/(iI1iI2)？圖P4.13 解：（1）因?yàn)門1和T2為鏡像關(guān)系，且2，所以iC2iC1iI2 。 （2）iB3iI1iC2iI1iI2 （3）輸出電壓的變化量和放大倍數(shù)分別為 4.14 比較圖P4.14所示兩個(gè)電路，分別說明它的是如何消交越失真和如何實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)的。圖P4.14解：在圖（a）所示電路中，D1、D2使T2、T3微導(dǎo)通，可消除交越失真。R為電流采樣電阻，D3對T2起過流保護(hù)。當(dāng)T2導(dǎo)通時(shí)，uD3uBE2iORuD1，未過流時(shí)iOR較小，因uD3小于開啟電壓使D3截止；過流時(shí)因uD3大于開啟電壓使D3導(dǎo)通，為T2基極分流。D4對T4起過流保護(hù)，原因與上述相同。 在圖（b）所示電路中，T4、T5使T2、T3微導(dǎo)通，可消除交越失真。R2為電流采樣電阻，T6對T2起過流保護(hù)。當(dāng)T2導(dǎo)通時(shí)，uBE6iOR2，未過流時(shí)iOR2較小，因uBE6小于開啟電壓使T6截止；過流時(shí)因uBE6大于開啟電壓使T6導(dǎo)通，為T2基極分流。T7對T3起過流保護(hù)，原因與上述相同。 4.15 圖4.15所示電路是某集成運(yùn)放電路的一部分，單電源供電，T1、T2、T3為放大管。試分析： 圖P4.15 （1）100A電流源的作用； （2）T4的工作區(qū)域(截止、放大、飽和)； （3）50A電流源的作用； （4）T5與R的作用 解：（1）為T1提供靜態(tài)集電極電流、為T2提供基極電流，并作為T1的有源負(fù)載。 （2）T4截止。因?yàn)閡B4uC1uOuRuB2uB3，uE4uO，uB4uE4。 （3）50A電流源為T3提供射極電流，在交流等效電路中等效為阻值非常大的電阻。 （4）保護(hù)電路。uBE5iOR，未過流時(shí)T5電流很小；過流時(shí)使iE550A，T5更多地為T3的基極分流。 4.16 電路如圖P4.16所示，試說明各晶體管的作用。圖P4.16解：T1為共射放大電路的放大管；T2和T3組成互補(bǔ)輸出級；T4、T5、R2組成偏置電路，用于消除交越失失真。 4.17 圖4.17所示簡化的高精度運(yùn)放電路原理圖，試分析： （1）兩個(gè)輸入端中哪個(gè)是同相輸入端，哪個(gè)是反相輸入端； （2）T3與T4的作用； （3）電流源I3的作用； （4）D2與D3的作用。圖P4.17 解：（1）u11為反相輸入端，u12為同相輸入端。 （2）為T1和T2管的有源負(fù)載，將T1管集電極電流變化量轉(zhuǎn)換到輸出，使單端輸出差分放大電路的差模放大倍數(shù)近似等于雙端輸出時(shí)的放大倍數(shù)。 （3）為T6設(shè)置靜態(tài)電流，且為T6的集電極有源負(fù)載，增大共射放大電路的放大能力。 （4）消除交越失真。 4.18 通用型運(yùn)放F747的內(nèi)部電路如圖P4.18所示，試分析： （1）偏置電路由哪些元件組成？基準(zhǔn)電流約為多