第5章運(yùn)算放大電路答案

1、習(xí)題答案5.1 在題圖5.1所示的電路中，已知晶體管V1、V2的特性相同，。求、和。UCC(10V)V2V1R1 2.7kR3 4.1kR4 2.5kR2 2.7k題圖5.1解：由圖5.1可知： 即 由上式可解得 而 = =5.2 電路如題圖5.2所示，試求各支路電流值。設(shè)各晶體管V。V1V5V2V3V4IRI5I3I4+6V6V1k5k5k10k2k題圖5.2 解：圖5.2是具有基極補(bǔ)償?shù)亩嚯娏髟措娐?。先求參考電流?（mA）則 （mA）（mA）（mA）5.3 差放電路如題圖5.3所示。設(shè)各管特性一致，。試問當(dāng)R為何值時(shí)，可滿足圖中所要求的電流關(guān)系？ V6V7V5V1V2V3V4R+6VUo

2、Ui26VUi1 10k題圖5.3解： （mA）則 mA即（mA） 所以（k）5.4 對(duì)稱差動(dòng)放大電路如題圖5.1所示。已知晶體管和的，并設(shè)UBE(on)=0.7V,rbb=0,rce=。+V1V2+UCCui1ui2RC 5.1k RL Uo5.1k RC5.1k RE5.1k -6VRB2k 題圖5.1RB2k +RL/2+2Uod/2+Uid/2RCRBV1(b)+UicRCRBV1(c)2REE+Uoc (1)求V1和V2的靜態(tài)集電極電流ICQ、UCQ和晶體管的輸入電阻rbe。 (2)求雙端輸出時(shí)的差模電壓增益Aud，差模輸入電阻Rid和差模輸出電阻Rod。 (3)若RL接V2集電極的

3、一端改接地時(shí)，求差模電壓增益Aud(單),共模電壓增益Auc和共模抑制比KCMR,任一輸入端輸入的共模輸入電阻Ric,任一輸出端呈現(xiàn)的共模輸出電阻Roc。 (4) 確定電路最大輸入共模電壓范圍。解:(1)因?yàn)殡娐穼?duì)稱，所以(2)差模電壓增益 195.22)1.521/(1.55021/-+-=+-=ebbLCudrRRRAbB 差模輸入電阻：W=W+=+=kkrRRebid9)5.22(2)(2 差模輸出電阻：(3)單端輸出差模電壓增益： 共模電壓增益：共模抑制比： (Aud為單)共模輸入電阻： 共模輸出電阻： (4)設(shè)晶體管的UCB=0為進(jìn)入飽和區(qū)，并略去RB上的壓降。 為保證V1和V2工作

4、在放大區(qū)，正向最大共模輸入電壓Uic(max)應(yīng)滿足下式： ，否則晶體管飽和。 如果題圖5.1中的RE是用恒流源IEE，則只要 為保證V1和V2工作在放大區(qū)，負(fù)向最大共模輸入電壓Uic(min)應(yīng)滿足下式： 否則晶體管截止。 由上可得最大共模輸入范圍為5.5 場(chǎng)效管差動(dòng)放大電路如題圖5.5所示。已知MOS管工作在飽和區(qū)，V1和V2的, ,ISS=16mA。+V1V2uiISSRDRDUDD-USS題圖5.5uS (1)當(dāng)時(shí)，試問uGS1 、uGS2、uS和ui各為多少？ (2)當(dāng)ui=0時(shí)，uGS1 、uGS2、uS、iD1和iD2各為多少？ (3)當(dāng)ui=0.2V時(shí)，uGS1 、uGS2、u

5、S、iD1和iD2各為多少？解:(1)由關(guān)系式和得 (2) (3)由解得：5.6 電路如題圖5.6。已知V1、V2、V3管的， (1)若ui1=0，ui2=10sint(mV),試求uo=?(2)若ui1=10sint(mV),ui2=5mV,試畫出uo的波形圖。(3)若ui1=ui2=Uic,試求Uic允許的最大變化范圍。(4)當(dāng)R1增大時(shí)，Aud、Rud將如何變化？題圖5.6(2) 其波形如圖所示。uo-113使得Aud減小，而Rid增大。5.7 差動(dòng)放大電路如題圖5.7所示。設(shè)晶體管導(dǎo)通電壓UBE(on)=0.7V, ，各管的均為100。 (1)試求各管的靜態(tài)集電極電流IC和V1、V2的

6、集電極電壓UC1和UC2。 (2)求差模電壓增益Aud、差模輸入電阻Rid、差模輸出電阻Rod。 (3)利用V1和V2的小信號(hào)等效電路重復(fù)(2)，并比較之。 (4)確定電路的最大共模輸入電壓范圍。 (5)試畫出共模半電路的交流通路和小信號(hào)等效電路。(e)ibrceRLRC2REErbeibRBUoc+Uic+2REE(d)TRBRCUic+Uoc+RL+V1V2UCCUiRC 10kRC10k12V+UoUEE-12VRB2kR411kR3300R2 300RL10k(a)題圖5.7RB2kV3V4RL+Uod/2+Uid/2RCRBT(b)+UiRBib1rbeRCre2RBRCRL+Uoi

7、b1ie2ie2(c)解：(1)因=1001，所以 (2)題圖5.7(a)是單端輸入-單端輸出的差動(dòng)放大電路，其差模半電路如圖5.7(b)所示。 單端輸出的差模電壓放大倍數(shù)為 式中 單端輸入的差模輸入電阻與雙端輸入相同，即 單端輸出時(shí)的差模電阻是雙端輸出時(shí)的一半，即 (3)對(duì)于差模信號(hào)，圖4.5(a)所示的微變等效電路如圖4.5(c)所示。圖中略去了T1和T2的輸出電阻。 由圖4.5(c)可得 比較(3)和(2)的結(jié)果可看出，對(duì)于對(duì)稱差放電路，不管是雙端輸入還是單端輸入，用差模半電路來計(jì)算差模性能是簡(jiǎn)單有效的方法。 (4)為確保V1和V2工作在放大區(qū)，并設(shè)UCB=0時(shí)為進(jìn)入飽和區(qū)，則最大正向共

8、模輸入信號(hào)應(yīng)滿足下式（略去RB上的壓降）： 為確保V3工作在放大區(qū)，最大負(fù)向共模輸入信號(hào)應(yīng)滿足下式： (5)共模半電路的交流通路如圖5.7(d)所示。圖中REE是晶體管T3的集電極對(duì)地的等效電阻。共模半電路的小信號(hào)等效電路如圖5.7(e)所示。因?yàn)橛秒娏髟磥韺?shí)現(xiàn)共模負(fù)反饋時(shí)，其等效電阻REE一般都很大，此時(shí)V1和V2的輸出電阻rce不能略去，因而共模電壓增益、共模輸入電阻的計(jì)算比較復(fù)雜，這里不做計(jì)算。而共模輸出電阻。5.8 差動(dòng)放大電路如題圖5.8所示。試通過計(jì)算畫出輸出電壓波形。設(shè)晶體管的UBE(on)=0.7V,IE=2mA。+V1V2ui20VIERC5k RC5k V35k -20V+

9、uo題圖5.8uo/Vt14.35V0(b)(a) 解：略去V3基極電流的影響，即輸出電壓的靜態(tài)電壓為14.3。 略去V3的輸入電阻對(duì)V2的負(fù)載影響，由圖5.8(a)可看出，不失真的輸出電壓峰值為。如根據(jù)線性放大計(jì)算，很明顯，輸出電壓失真被雙向限幅，如圖5.8(b)所示。5.9 電路見題圖5.10。設(shè)（1）試畫出u0當(dāng)波形，并標(biāo)出波形當(dāng)幅度。（2）若RC變?yōu)?，u0波形有何變化？為什么？(a) (b)題圖5.9解：（1）由于Uid=1.2V0.1V,電路呈現(xiàn)限幅特性，其u0波形如題圖(b)所示。（2）當(dāng)RC變?yōu)闀r(shí)，u0幅度增大，其值接近15V，此時(shí)，一管飽和，另一管截止。5.10 差動(dòng)放大電路如

10、題圖5.11所示。設(shè)V1和V2的 ，滑動(dòng)片動(dòng)態(tài)在中點(diǎn)，RE=5.6K, RB=2K。+ui1RCRCV1V2+uoUCC 12VUEE -12VRE+ui2RBRB題圖5.11RP (1)求靜態(tài)集電極電流ICQ1和ICQ2，靜態(tài)集電極電流電壓UCQ1和UCQ2。 (2)求電路雙端輸出時(shí)的差模電壓增益Aud，差模輸入電阻Rid，差模輸出電阻Rod。 (3)求單端輸出(從V1集電極引出)時(shí)的差模電壓增益Aud，差模輸入電阻Rid，差模輸出電阻Rod，共模電壓增益Auc，任一輸入端看入的共模輸入電阻Rid，任一輸出端看入的共模輸出電阻Rod和共模抑制比KCMR。 (4)當(dāng)題圖4.7中的ui2=0時(shí)，

11、重復(fù)(2)。 (5)當(dāng)題圖4.7中的ui1=0時(shí)，重復(fù)(3)。解:(1) (2) (3) Aud(單) (4)設(shè)晶體管的vCB時(shí)為進(jìn)入飽和區(qū)。為保證晶體管工作在放大區(qū)，正向共模電壓的最大值應(yīng)滿足下式： 為保證晶體管T3工作在放大區(qū)，最大負(fù)向共模電壓應(yīng)滿足下式： 5.11 由兩只晶體管連接的復(fù)合管如題圖5.12所示，試判別每個(gè)復(fù)合管的管型及三個(gè)電極。若1、2和ICEO1、ICEO2已知，試求復(fù)合管的等效和ICEO。題圖5.12解：圖(a)中的復(fù)合管為等效NPN型管；b極，e極，c極。圖(b)中的復(fù)合管為等效PNP型管；b極，c極，e極。圖(c)中的復(fù)合管為等效NPN型管。b極，e極，c極。對(duì)圖（

12、a）中的復(fù)合管：iB=iB1,5.12 題圖5.13為達(dá)林頓電路的交流通路，設(shè)晶體管的，。 （1）畫出該電路的低頻小信號(hào)混合等效電路。 （2）寫出輸入電阻、輸出電阻和電壓增益的表達(dá)式。RSRL+UoUs+UiRiRoREV1V2題圖5.13RSUs+UiRiRERL+Uoib2ib1ib1ib2(b)Ro解:(1) 題圖5.13(a)的低頻小信號(hào)混合等效電路如圖5.13（b）所示。 （2） 用輔助電源法可求得 5.13 比較題圖5.14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。題圖5.145.14 題圖5.15所示電路是某集成運(yùn)放電路的一部分，單電源供電，V1、V2、V3為放大管。試分析：（1）100A電流源的作用；（2）V4的工作區(qū)域(截止、放大、飽和)；（3）50A電流源的作用；（4）V5與R的作用題圖5.155.15 電路如題圖5.16所示，試說明各晶體管的作用。題圖5.165.16 題圖5.17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