模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第三版習(xí)題解答集成運(yùn)算放大電路題解

1、第四章集成運(yùn)算放大電路自 測(cè)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(hào)B.低頻信號(hào)C.任何頻率信號(hào)(3) 集成運(yùn)放制造工藝使得同類(lèi)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(jí)采用差分放大電路是因?yàn)榭梢浴 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(jí)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)

2、A( 5) A二、判斷下列說(shuō)法是否正確，用“V”或“X”表示判斷結(jié)果填入括號(hào) 內(nèi)。(1) 運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓Uy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KCMr=魚(yú)()A(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(hào)作用時(shí)，偏置電路改變了各放大管的動(dòng)態(tài)電流。()解：(1 ) X ( 2) V ( 3) V ( 4) V ( 5) X三、電路如圖T4.3所示，已知B 1= 3 2= 3 3=100。各管的Ube均為0.7V , 試求I C2的值。圖 T4.3解：分析估算如下：VCC - U BE2 - U BE1=1

3、00 卩 A1 co i ci 1 E2 i E1i CO 1 B2 - 1 COPI R ： Ir= 100 A四、電路如圖T4.4所示。圖 T4.4（1 ）說(shuō)明電路是幾級(jí)放大電路，各級(jí)分別是哪種形式的放大電路（共射、 共集、差放）；（2）分別說(shuō)明各級(jí)采用了哪些措施來(lái)改善其性能指標(biāo)（如增大放大倍 數(shù)、輸入電阻）O解：（1）三 級(jí)放大電路，第 一級(jí)為共集-共基雙端輸入單端輸出差分放大電路， 第二級(jí)是共射放大電路，第三級(jí)是互補(bǔ)輸出級(jí)。（2）第一級(jí)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

4、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(jí)為共射放大電路，以T7、T 8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(jí)為互補(bǔ)輸出級(jí)，加了偏置電路，利用Di、D2的導(dǎo)通壓降使T9和 Tio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(lèi)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(hào)的量測(cè)放大器，應(yīng)選用。（4）作內(nèi)阻為100k Q信號(hào)源的放大器，應(yīng)選用。（ 5

5、 ） 負(fù) 載 需 5A 電 流 驅(qū) 動(dòng) 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(duì)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(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路等四個(gè)部分組成。通常， 輸入級(jí)為差分放大電路， 中間級(jí)為共射放大電路， 輸出級(jí)為互補(bǔ) 電路， 偏置電路為電流源電路。對(duì)輸入級(jí)的要求： 輸入電阻大，

6、溫漂小， 放大倍數(shù)盡可能大。對(duì)中間級(jí)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(duì)輸出級(jí)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(duì)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(kāi)環(huán)差模增益Aod為100dB ,最大輸出電壓峰-峰值Uopp = ± 14V，分別計(jì)算差模輸入電壓U|（即Up Un ）為10卩V、100卩V、1mV、 1V 和一10卩V、 100卩V、 1mV、 1V 時(shí)的輸出電壓UO。解：根據(jù)集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)差模增益，可求出開(kāi)環(huán)差模放大倍數(shù)20lgA°d =100dBAod =105當(dāng)集成運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)，輸出電

7、壓UO = AodUi ；當(dāng)Aod UI超過(guò)± 14V 時(shí)，uo 不是 + 14V，就是一14V。故 U| （即卩 Up un ）為 10 卩 V、100 卩 V、1mV、 1V 和一10 卩 V、一 100 卩 V、一 1mV、一 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(shuō)明它們各屬于哪 種類(lèi)型的運(yùn)放。表 P4.3特性指標(biāo)AodridUiollOIib3dBfHKcmrSR單位增益帶寬單位dBM QmvnAnAHzdBV/ 3 VMHzA1100252006007860.5A21

8、3020.0124071200.5A3100100050.020.03860.55A41002220150966512.5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Id、Ic2各為多少。解：因?yàn)門(mén)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。VCC - U BE4 - U BE0二 100 3 A3Ib3Ic= leo I VC。- le)2 -,IR當(dāng) B ( 1+B) &

9、gt;> 3 時(shí)1 C1i C2 ： I R = 100A4.5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Co與Ci 所接集電區(qū)的面積相同，C2所接集電區(qū)的面積是Co的兩倍，Ico/Ib=4，e-b 間電壓約為0.7V。試求解lei、Ic2各為多少(+15V)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lei、Ic2。C0VccU EB= 20(V AC0C0=160卩A(其中 Ueb =0.7V)1C1 = 1 C0 =160卩 Al C2 = 2l C0 = 320x A4.6電路如圖P4.6所示，T管的低頻跨導(dǎo)為gm , T 1和

10、T2管d-s間的動(dòng)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Ti為放大管的共射放大電路 的有源負(fù)載，Ti、T2管d-s間動(dòng)態(tài)電阻分別為rdsi、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，Ti與T2管特性相同，它們的低頻跨導(dǎo)為gm ； T3與 T4管特性對(duì)稱(chēng)；T2與T4管d-s間動(dòng)態(tài)電阻為rds2和rds4。試求出兩電路的電 壓放大倍數(shù)Au= uo/ ( UI 1 U|2)的表達(dá)式。圖 P4.7解：在圖(a) ( b)所示電路中uAuTUlig mj-i oU|2 )<

11、Uii -U12)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)Aug m (rds2 " rds4 )4.8電路如圖P4.8所示，具有理想的對(duì)稱(chēng)性。設(shè)各管B均相同。(1)說(shuō)明電路中各晶體管的作用；分別為di = ；：i D2 ：卞廣;i D3 = - i D4口0 = iD _ 山 D4 i D _ iD = 一 2匚：。1(uli UI2 ) fgm 2(Uli -U|2)：-gm(rds2 /ds4)(2)若輸入差模電壓為(Uli U|2),則由此產(chǎn)生的差模電流為 iD ,求解電-：iO (rds2 /劇。：2(i y耳a 十2(1 y4.9電路如圖P4.9

12、所題4.8所提的問(wèn)題。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T 4分別組成的復(fù)合管為放大管，T 5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解：(1)圖示電路為雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。Ti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

13、流放大倍數(shù)分別 為：iO ： 2(1a 二° ： 2(1 y4.10電路如圖P4.10所示，T1與T2管的特性相同，所有晶體管的B均相同， Rc1遠(yuǎn)大于二極管的正向電阻。當(dāng)Um = U|2 = 0V時(shí)，uO = 0V。(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(jiǎn)述理由。解：(1 )在忽略二極管動(dòng)態(tài)電阻的情況下尺22Rc1 / 金 陽(yáng)：一乙 rbe1人2Au 二 Au1A(2 )當(dāng)有共模輸入電壓時(shí)，uO近似為零。由于Rc1 > > rd, Ud Uc2,因此 UBE3 0 ,故 UO 0。4.11電路如圖P4.11所示，T1與T2管為超B 管，

14、電路具有理想的對(duì)稱(chēng)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B管能夠。A增大輸入級(jí)的耐壓值B.增大放大能力C 增大帶負(fù)載能力(4) Ti與T2管的靜態(tài)壓降約為。A 0.7VB . 1.4VC.不可知解：(1 ) C ( 2) C ( 3) B ( 4) A4.12電路如圖P4.11所示，試問(wèn)：為什么說(shuō)Di與D2的作用是減少Ti與T2管集電結(jié)反向電流 I CBO 對(duì)輸入電流的影響？解：因?yàn)?UbE3 + U CE1 =

15、2 U D , U BE 1 Q U D , UCE1 心 U D ,所以 UcB1 0 ,反向電流為零，因此I CBO對(duì)輸入電流影響很小。4.13 在圖P4.13所示電路中，已知T1T 3管的特性完全相同，B>> 2 ;反 相輸入端的輸入電流為i I1 ,同相輸入端的輸入電流為i 12。試問(wèn)：(1) ic2 ?(2) i B2Q(3)解：(1)因?yàn)門(mén)1和T 2為鏡像關(guān)系，且B > > 2 ,所以ic2 Q i C1 Q i i 2。(2) i B3 = i 11 i C2 i 11 i i 2(3) 輸出電壓的變化量和放大倍數(shù)分別為=Uo = _ :iC3 Rc -

16、- '3 - iB3 RcAii = -:UO ' = (hl 'i|2 ) ： LUo =i B3 = - ' 3 Rc4.14比較圖P4.14所示兩個(gè)電路，分別說(shuō)明它的是如何消交越失真和如何實(shí) 現(xiàn)過(guò)流保護(hù)的。解：在圖(a)所示電路中，Di、D2使T2、T3微導(dǎo)通，可消除交越失真。 R為電流米樣電阻，D 3對(duì)T 2起過(guò)流保護(hù)。當(dāng)T 2導(dǎo)通時(shí)，UD3 = u BE2 + i o R U D 1 , 未過(guò)流時(shí)ioR較小，因UD3小于開(kāi)啟電壓使D3截止；過(guò)流時(shí)因UD3大于開(kāi)啟 電壓使D3導(dǎo)通，為T(mén)2基極分流。D4對(duì)T4起過(guò)流保護(hù)，原因與上述相同。在圖(b)所示電路中

17、，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(duì)T2起過(guò)流保護(hù)。當(dāng)T2導(dǎo)通時(shí)，UBE6 = ioR2 ,未過(guò)流時(shí) ioR2較小，因UBE6小于開(kāi)啟電壓使T6截止；過(guò)流時(shí)因UBE6大于開(kāi)啟電壓使 T6導(dǎo)通，為T(mén)2基極分流。T7對(duì)T3起過(guò)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，Ti、T2、T3 為放大管。試分析：圖 P4.15(1 ) 100卩A電流源的作用；(2) T4的工作區(qū)域(截止、放大、飽和);(3) 50卩A電流源的作用；(4) T5與R的作用解：(1 )為T(mén)i提供靜態(tài)集電極電流、為T(mén)2提供基極電流，并作為T(mén)i的

18、 有源負(fù)載。(2 ) T 4 截止。因?yàn)?Ub4 = Uci= u O + Ur + Ub2 + Ub3 , Ue4 = Uo , Ub4> Ue4。(3) 50卩A電流源為T(mén)3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。UBE5 = i O R,未過(guò)流時(shí)T 5電流很?。贿^(guò)流時(shí)使iE5 > 50卩A , T5更多地為T(mén)3的基極分流。4.16 電路如圖P4.16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(jí)；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(jiǎn)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) 電流源丨3的作用；(4) D2與D3的作用。解：（1 ） Uli為反相輸入端，U 12為同相輸入端。（2）為T(mén)i和T2管的有源負(fù)載，將Ti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T(mén)6設(shè)置靜態(tài)電流，且為T(mén) 6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