《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》詳細習(xí)題答案童詩白華成英版高教版第四章 集成運算放大電路題解

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第四章集成運算放大電路

自測題

一、選擇合適答案填入空內(nèi)。

（1）集成運放電路采用直接耦合方式是因為O

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）通用型集成運放適用于放大o

A.高頻信號B.低頻信號

C.任何頻率信號

（3）集成運放制造工藝使得同類半導(dǎo)體管的。

A.指標參數(shù)準確B.參數(shù)不受溫度影響

C.參數(shù)一致性好

（4）集成運放的輸入級采用差分放大電路是因為可以。

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)，集成運放的中間級多采用0

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“J”或“X”表示判斷結(jié)果填入括號

內(nèi)。

（1）運放的輸入失調(diào)電壓Ui。是兩輸入端電位之差。（）

（2）運放的輸入失調(diào)電流入。是兩端電流之差。（）

0運放的共模抑制比（）

（4）有源負載可以增大放大電路的輸出電流。（）

（5）在輸入信號作用時，偏置電路改變了各放大管的動態(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￡1=￡2=63=100。各管的UBE均為0.7V,

試求/C2的值。

圖T4.3

解：分析估算如下：

=%--BEL°BE1=100uA

RR

-^―?小/R=100uA

1+/3R口

四、電路如圖T4.4所示。

R

O-

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（如增大放大倍

數(shù)、輸入電阻……）o

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

集電極負載，增大放大倍數(shù)。

第三級為互補輸出級，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放填入空內(nèi)。已知現(xiàn)有

集成運致的類型是：①通用型②高阻型③高速型④低功耗型⑤高壓型

⑥大功率型⑦高精度型

（1）作低頻放大器，應(yīng)選用—o

（2）作寬頻帶放大器，應(yīng)選用—。

（3）作幅值為1UV以下微弱信號的量測放大器，應(yīng)選用—o

（4）作內(nèi)阻為lOOkQ信號源的放大器，應(yīng)選用—。

（5）負載需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―0

（7）宇航儀器中所用的放大器，應(yīng)選用—。

解：（1）①（2）③（3）⑦（4）②（5）⑥

（6）⑤（7）④

習(xí)題

4.1通用型集成運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：通用型集成運放由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路等四個部分

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

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：帶負載能力強，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已知一個集成運放的開環(huán)差模增益A°d為lOOdB,最大輸出電壓峰-

峰值U°PP=±14V,分別計算差模輸入電壓"I（即ap-AN）為10PV、100u

V、ImV、IV和一10uV、-100UV,一ImV、一IV時的輸出電壓a。。

解：根據(jù)集成運放的開環(huán)差模增益，可求出開環(huán)差模放大倍數(shù)

201gAod=lOOdB

4a=w5

當集成運放工作在線性區(qū)時，輸出電壓ao=A。d⑹；當42"1超過±14丫

時，“o不是+14V,就是一14V。故MI（即“p—“N）為1?？赩、100口V、lmV>

IV和一10口V、一100UV、一ImV、一IV時，"o分另U為IV、10V、14V、14V、

一IV、-10V>-14V、-14Vo

4.3已知幾個集成運放的參數(shù)如表P4.3所示，試分別說明它們各屬于哪

種類型的運放。

表P4.3

特性指標AOdHdUio/io/iB—3dB啟KCMRSR單位增益帶寬

單位dBMQmvnAnAHzdBV/uVMHz

Ai100252006007860.5

A?13020.0124071200.5

A3100100050.020.03860.55

A41002220150966512.5

解：Ai為通用型運放，A2為高精度型運放，A3為高阻型運放，A4為高

速型運放。

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/ci、/c2各為多少。

解：因為Ti、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/c。先求出R中電流，再求解/ci、IC2。

人R

TTTT3/B,3/c

coB3=co+=c+

R=+T777(177)

I.伊+B./

c儼+0+3R

當￡(l+￡)>>3時

IC]l=IcC?ZRIKR=100口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,/CO〃B=4,e-b

間電壓約為0.7V。試求解/ci、女2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/ci、/C2o

EB

IR=%—UEB=2OQ1A（其中U=0.7V）

R

，R=+，B=JCO+

，co=/1=16Q1A

\+/3

【ci=，co=16Q1A

，C2=2ZC0-32Q1A

4.6電路如圖P4.6所示，T管的低頻跨導(dǎo)為gm，Ti和T2管d-s間的動

態(tài)電阻分別為rasi和rds20試求解電壓放大倍數(shù)A?=AMQ/AHI的表達式。

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

的有源負載，Ti、T2管d-s間動態(tài)電阻分別為rdsi、〃ds2，所以電壓放大倍數(shù)

4的表達式為

4=△%"「一小"廣—gm(rdsl//rds2)

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管特性對稱；T2與T4管d-s間動態(tài)電阻為rds2和Ms4。試求出兩電路

的電壓放大倍數(shù)AH=A?o/A(an—ai2)的表達式。

+「DD+憶DD

7)

(b)

圖P4.7

解：在圖(a)(b)所示電路中

A，D1=心D2-&D3=A，D4

A，O=&D2-4D4-A，D2-Ml=_2&D1

A；入A(%i-MJ

AZD1=gm------------------------

--------------------；

A(M

n-MI2)

圖（a）所示電路的電壓放大倍數(shù)

A,%]—"12)

=一80(展2〃

口-%2)

~gm(&2〃⑸4)

同理，圖（b）所示電路的電壓放大倍數(shù)

“gmGs2〃@4）

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（"“一

劭2），則由此產(chǎn)生的差模電流為△4,

求解電路電流放大倍數(shù)人的近似表達式。

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載。

（2）由于用T5和T6所構(gòu)成的鏡像電流源作為有源負載，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

△力。土2（1+尸）/人；

4=尊土2（1+尸）/

Az；

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。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載。

（2）由于用T5和T6所構(gòu)成的鏡像電流源作為有源負載，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

A.a2（1+￡）￡至

4=必土2（1+,）尸

4.10電路如圖P4.10所示，Ti與T2管的特性相同，所有晶體管的￡均

相同，凡1遠大于二極管的正向電阻。當“11=⑷2=0V時，?o=OVo

(1)求解電壓放大倍數(shù)的表達式；

(2)當有共模輸入電壓時，ao=?簡述理由。

解：(1)在忽略二極管動態(tài)電阻的情況下

凡1〃警

---■--

&2=-￡&

噎3

A,=A”,4,2

(2)當有共模輸入電壓時，MO近似為零。由于凡1>>%，△HCI^AHC2,

因此△“BE3?5i0,故“020。

4.11電路如圖P4.11所示，Ti與T2管為超￡管，電路具有理想的對稱

(1)該電路采用了o

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O

A.增大輸入電阻

B.增大電流放大系數(shù)

C.展寬頻帶

圖P4.H(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.增大帶負載能力

(4)Ti與T2管的靜態(tài)壓降約為o

A.0.7VB.1.4VC.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Di與D?的作用是減少Ti

與T2管集電結(jié)反向電流ZCBO對輸入電流的影響？

解：因為UBE3+UCEI=2UD，UBEI^UD，UCEI^UD,所以UCBI^O，

反向電流為零，因此/CBO對輸入電流影響很小。

4.13在圖P4.13所示電路中，已知Ti?T3管的特性完全相同，￡>>2；

反相輸入端的輸入電流為由，同相輸入端的輸入電流為九2。試問：

(1)ZC22?

(2)ZB2弋?

(3)A?,=Awo/(i'n—.

圖P4.13

解：（1）因為Ti和T2為鏡像關(guān)系，且￡>>2,所以，ci2，i2o

(2)ZB3=in~，C22in-i\2

(3)輸出電壓的變化量和放大倍數(shù)分別為

△Uo=-A，C3凡=_。3A。3凡

Aw/A(z-z)-—分3凡

onI2AMO/AZB3=

4.14比較圖P4.14所示兩個電路，分別說明它的是如何消交越失真和如

何實現(xiàn)過流保護的。

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為電流采樣電阻，D3對T2起過流保護。當T2導(dǎo)通時，"D3="BE2+ioR—"D1，

未過流時ioR較小，因"D3小于開啟電壓使D3截止；過流時因"D3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，原因與上述相同。

在圖（b）所示電路中，T4、T5使12、T3微導(dǎo)通，可消除交越失真。R1

為電流采樣電阻，T6對T2起過流保護。當T2導(dǎo)通時，aBE6=io&,未過流時

沁處較小，因口E6小于開啟電壓使T6截止；過流時因"BE6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，原因與上述相同。

4.15圖4.15所示電路是某集成運放電路的一部分，單電源供電，「、

T2、T3為放大管。試分析：

圖P4.15

（1）10011A電流源的作用；

（2）T4的工作區(qū)域（截止、放大、飽和）；

（3）5011A電流源的作用；

（4）T5與R的作用

解：（1）為Ti提供靜態(tài)集電極電流、為T2提供基極電流，并作為Ti的

有源負載。

（2）T4截止。因為"B4="C1="O+"R+〃B2+&B3，Z/E4=UO>l/B4>〃E4。

（3）50口A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）保護電路。MBE5=ioR，未過流時T5電流很??；過流時使ZE5>50

□A,T5更多地為T3的基極分流。

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