模拟电子线路习题解答-4集成运放.pdf

第 1 页 第四章 集成运算放大电路 4 1 填空题 1 集成运算放大器与分立元件放大电路相比 虽然工作原理基本一致 但在电 路结构上具有自己突出的特点 例如 放大器之间通常都采用 直接 耦合方式 利用同一芯片相邻器件之间参数对称性好的特点 输入级几乎都采用 差动 放 大电路 常用 晶体管 代替大电阻 组成有源负载等 2 集成运放内部电路通常包含四个基本组成部分 即 输入级 中间级 输出级 和 偏置电路 3 集成运放的输入级大都采用差分放大电路的基本结构形式 并利用恒流源或 长尾电阻引入一个共模负反馈 以提高 共模抑制比 减小 输入误差信 号 4 图示是两个 NPN 型三极管组成的复合管 设 VT1管共射 电流放大系数为 1 输入电阻为rbe1 VT2管共射电流放大 系数为 2 输入电阻为rbe2 则复合管的电流放大系数为 1 2 输入电阻为rbe rbe1 1 1 rbe2 5 理想运放工作在线性区时有两个重要特点 虚短 虚断 6 理想运放工作在非线性区时 其输出电压有两种可能的状态 即等于 VCC 或 VEE 7 在图示比例电流源中 在忽略 两管的基极电流的情况下 IC2 REF I R R 2 1 8 共模抑制比描述差分放大器对 共模信号 的抑制能力 4 2 在图示的微电流源电路中 已知 UBE 0 6V UT 26mV 要求输出电流 IO为 10 A 试确定 R2的值 解解解解 VT1 VT2 iB e b c 96 0 15 6 015 1 mA R UV I BECC R 第 2 页 根据三极管方程 得 同理得 而 4 3 图示为多路电流源电路 已知所有的晶体管均有 UBE 0 7V 1 试估算 各路输出电流 I1 I2 I3 I4的值 解解解解 4 4 图示差动放大电路中 设 1 2 50 1 bb r 2 bb r 300 其它参数如图示 1 计算差模电压放大倍数 Aud 共模电压 放大倍数 Auc 共模抑制比 KCMR 2 计算差模输入电阻rid 输出电阻rod 3 当 Ui1 5V Ui2 15V 时 计算输出电压 Uo T BE T BE U U S U U SE eIeII 11 1 1 S E TBE I I UU 1 1 ln S E TBE I I UU 2 2 ln 867 11 11867 01 0 96 0 ln 01 0 26 lnln 1 2 1 212 221 K I I I U I I I U UU I R RIUU O R O T E E O T BEBE O OBEBE 1 4 110 67 06 0 mA RR VUV I EEBEQCC R 67 41 300 1400 2 0 21 mAI R R II R 5 31 400 1400 4 0 43 mAI R R II R 第 3 页 解解解解 1 2 3 此时VT2截止 4 5 图示差动放大电路参数是完全对称的 即 1 2 rbe1 rbe2 rbe 1 写出电位器动点在中点时的Aud表达式 2 写出电位器动点在最右端时的Aud表达式 比较两个结果有什么不同 3 将图中VT1和VT2的等效负载电阻分别记作为 RC1和RC2 证明 1 2 1 21 21 beB B cc cc CMR rR R RR RR K 2157 714 0 26 51300 1 714 0 10201 0 51 1 7 015 2 1 EQ T bb be EQ EEEQeEQBEQ EQ B I U rr mAI VIRRIU I R uc ud CMRuc beB L c id od ud A A KA RrR R R u u A 0 2 68 01 051157 21 10 10 50 1 2 202 33 7 01 051157 21 2 1 2 kRr k RrRr cod beBid 65 4 30 10 93 0 3 2 1020 20 93 0 1001 0 51 1 7 0515 V RRRIU RR R U mAII LccCQC cL L o EQCQ 第 4 页 解解解解 1 电位器动点在中点时 2 电位器动点在最右端时 与电位器动点在中点时结果一样 3 证明 当输入差模信号时 当输入共模信号时 于是 beB P C ud rR R R A 2 2 1 i beB PC C u rR RR u 2 2 i beB C C u rR R u beB P C i i beB ci beB Pc i cc i o ud rR R R u u rR Ru rR RR u uu u u A 2 22 21 2 22 21 21 21 beB cc i i beB ci beB c i cc id od ud rR RR u u rR Ru rR R u uu u u A EbeB cc i i EbeB ci EbeB c i cc ic oc uc RrR RR u u RrR Ru RrR R u uu u u A 1 2 2 2 1 22 1 2 2 21 21 21 1 2 1 1 2 2 21 21 21 21 beB E cc cc EbeB cc beB cc uc ud CMR rR R RR RR RrR RR rR RR A A K 第 5 页 4 6 图示差动放大电路中 晶体管的 50 bb r 100 其它参数见图 1 计算静态工作时的IC1 IC2 UC1 UC2 设RB上的压降可以忽略 UBE 0 7V 2 计算差模放大倍数Aud 差模输入电阻rid 输出电阻rod 3 当UO 0 8V 直流 时 Ui 4 当Ui 1V 直流 时 UO 解解解解 1 计算静态工作点 2 3 当 UO 0 8V 直流 时 4 当 Ui 1V 直流 时 VT1截止 30 092 16 946 71 0 2 2 07 31 946 71 0 2 15 30 50 2 KRr KrRr rR RR A Cod beBid beB LC ud 169 0 5 272 7 010 2 0 2 21 mA R VUI II E EEBEE CC 515 1530 15 VV RR R U CC LC L o ui Rc VCC VEE RE VT2 VT1 uo 30K RB RB 100 100 15V 10V 27 5K 15K RL 15 31 3 15 1 30 1 169 0 30 15 11 2 1 1 1 1 1 VVU V RR I R V U R U I R UV CCC LC C C CC C L C C C CCC Q 7946 169 0 26 501 100 1 EQ T bb be I U rr 081 0 07 31 31 38 0 1 VU UU UU U U A i ii CO i o ud Q 第 6 页 4 7 高精度运放的简化原理 电路如图示 试分析 1 两个输入端中哪个是 同相端 哪个是反相端 2 VT3和VT4的作用 3 电流源I3的作用 4 VD1与VD2的作用 解解解解 1 ui1是反相端 ui2是同相端 2 VT3和VT4构成恒流源作为差分输入电路的有源负载 3 电流源I3作为中间放大级电路的有源负载 提高了电压放大倍数 4 VD1与VD2的作用是减小输出级的交越失真 4 8 图中哪些复合管是合理的 标出晶体管的类型 NPN 或是 PNP 解解解解 a NPN b NPN f PNP 合理 c d e g 不合理 4 9 图示电路中 静态时输出电压UO 0V 晶体管都为硅管 UBE 0 7V 100 bb r 100 试计算 RC的值 并计算该电路 的放大倍数 ui RE VT2VT1 uo VT3 RCRC RE3 RC3 47K 12K 250 12V 12V VCC VEE 第 7 页 解解解解 1 已知静态时UO 0V 2 求放大倍数 4 10 图示电路中 已知电压放大倍数为 100 输入电压ui为正弦波 VT1和VT2的饱和压降 为 UCES 1V 试问 1 在不失真的情况下 允许输入电压的 最大有效值Uimax 2 当Ui 100mV 有效值 时 Uo 如果R3开路 Uo 如果R3短路 Uo 解解解解 1 2 10 100 1000 05 117 025 0112 1 12 120 3 3 3 3332 3 33 A I I VURIVU mA R VU II C B BEEECCC C EEO CE 976 2725 0 1001 726 2 1 726 2 1 26 1001 100 1 983 21 12 0 26 1001 100 1 333 3 3 1 21 KRrR K I U rr K I U rrr Ebei E T bb be E T bb bebe 636 8 01 012 0 05 1112 12 0 472 7 012 2 0 32 2 1 121 K II UV R mA R VU III BC CCC C E EEBE ECC 8 643 976 27 12100 983 212 976 27 636 8 100 2 3