第4章 集成运算放大电路 习题解答

1、第 4章自测题、习题解答自测题 4一、选择1. 集成运放的输出级一般采用( 。A. 共基极电路 B. 阻容耦合电路 C. 互补对称电路2. 集成运放的中间级主要是提供电压增益,所以多采用( 。A. 共集电极电路 B. 共发射极电路 C. 共基极电路3.集成运放的输入级采用差分电路,是因为( 。A. 输入电阻高 B. 差模增益大 C. 温度漂移小4.集成运放的制造工艺,使得相同类型的三极管的参数( 。A 受温度影响小 B. 准确性高 C. 一致性好5.集成运放中的偏置电路,一般是电流源电路,其主要作用是( 。A. 电流放大 B. 恒流作用 C. 交流传输。解:1、 C 2、 B 3、 C 4、

2、C 5、 B二、判断1.运放的有源负载可以提高电路的输出电阻( 。2.理想运放是其参数比较接近理想值( 。3.运放的共模抑制比 K CMR 越高,承受共模电压的能力越强( 。4.运放的输入失调电压是两输入端偏置电压之差( 。5.运放的输入失调电流是两输入端偏置电流之差( 。解:1、×2、×3、 4、 5、三、选择现有如下类型的集成运放,根据要求选择最合适的运放:. 通用型 . 高阻型 . 低功耗型 . 高速型 . 高精度 . 大功率型 . 高压型。1. 作视频放大器应选用2. 作内阻为 500K 信号源的放大器应选用 。3. 作卫星仪器中的放大器应选用4. 作心电信号(?左

3、右的前置放大器应选用 。5. 作低频放大器应选用作输出电流为 4A 的放大器应选用 。解:1、 2、 3、 4、 5、 6、习题 44. 1通用型集成运算放大器一般由哪几个部分组成?每一部分常采用哪种基本电路?对每 一基本电路又有何要求? 解:通用型集成运算放大器一般由输入级、 中间级、 输出级组成。 输入级采用差动放大电路, 输入级要求尽量减小温度漂移。中间级采用共射放大电路,要求提供较高的电压放大倍数。 输出级采用共集接法,互补对称电路,要求输出电阻要小。4. 2某一集成运算放大器的开环增益 A od = 100dB,差模输入电阻 r i d = 5M, 最大输出电压 的峰峰值为 U OP

4、P =±14V 。(1 分别计算差模输入电压(即 u i = u + - u -为 5V 、 100µV 、 1mV 、和 -10V 、 -1V 、 -1mV 时的输出电压 U O ;(2 为保证工作在线性区 , 试求最大允许的输入电流值。 解:(1 1005201010od A =由 o od i U A U =故所求 U o 分别为 0.5V , 10V , 14V , -14V , -14V , -14V (2最大允许的输入电压是 max 51414010OPP i od U U V A = 最大允许输入电流为 maxmax 28i i idU I pA r = 4.

5、 3图 P 4-3是集成运放 BG303偏置电路的示意图,已知±U CC =±15V ,外接偏置电阻 R=1M, 设三极管的 值均足够大 , 试估算基准电流 I REF 以及输入级放大管的电流 I C1和 I C2。 解:43229.3CC BE C REF U U I I A R-=R4图 P4-331214.72C E E I I I A = 12114.7C C E I I I A =4. 4图 P 4-4是某集成运放偏置电路的示意图,已知 I C4 = 0.55mA, 若要求 I C1 = IC2 = 12A, 试估算电阻 R 3应为多大 ? 设三极管的 均足够大。

6、 I C4图 P4-4解:31224C C I I A =图中是微电流源电路,有 4333260.55ln ln 3.40.0240.024C T C C I U R k I I = 4. 5图 P 4-5的电路是集成运放中镜像电流源的改进电路,常称威尔逊电流源,若设 I C1=IC2=IC , 1=2=3=,试证明: 2221(I I 2REF 3C +-= I REFC1+U图 P4-5解:由 3212E C B B I I I I =+ 得:31(1 (2 B B I I +=+由 31REF B C I I I =+ 由以上两式可得:3312C REF B I I I +=+,经整理可

7、得所证的结果。 4. 6理想运放的基本特征是什么?理想运放工作在线性和非线性各有哪些特征?什么是:“虚短” 、 “虚断” 、 “虚地”?解:理想运放的基本特征是开环电压增益、输入电阻、开环带宽、共模抑制比趋于无穷大, 输出电阻趋于 0。 理想运放工作在线性应用时引入了负反馈, 工作于非线性应用时无负反馈。 “虚短”是理想运放工作于线性应用时两输入端的电压为零; “虚断”是理想运放工作于线 性应用时两输入端不取用电流; “虚地”是理想运放工作于线性应用时若一个输入端接地, 则另一个输入端也是地电位。4. 7图 P 4-7是一理想运放电路,试求下列几种情况中 u o 和 u i 的关系。 (1 S

8、 1和 S 3闭合, S 2断开; (2 S 1和 S 2闭合, S 3断开; (3 S 1和 S 3闭合, S 2断开; (4 S 1、 S 2、 S 3都闭合。 解:(1 0i ou u R R-=故 u o = -u i(2 此时, 三个电阻上均无电流, 故 u o =ui(32o iu u R R =故 u o =0.5ui (4 22i o iu u u R R-=故 u o =0V4. 8图 P 4-8所示是一集成运放偏置电路的示意图 , 已知 -U CC = - 6V, R 5 = 85, R 4 = 68, R 3 = 1.7K, 设三极管的 足够大 , UBE =0.6V,试

9、问 T 1、 T 2的静态电流 I C1, I C2为多大 ? 443T 3图P4-8解:u o图 P4-73322.82CC BER U U I mA R -=由5445C C I R I R 得:34454552.26C C R R RI I I mA R R = 5121.132C C C I I I mA =4. 9两块集成运算放大器分别接入电路中进行测试,输入端按要求没有输入信号电压,而 是使两端悬空, 测量时发现输出电压不为零, 总是在正负电源电压间摆动, 调整调零电位器 也不起作用,请问这两块运放是否都已损坏,为什么?解:运放可能是好的。在测试时,如把运放的输入管脚悬空,会产生干

10、扰,因为输入管脚悬 空时, 它的电压是不稳定的,随时会产生微小的波动,如果此时运放工作在开环状态, 它的 增益非常大,输入端微小的波动在输出端都会达到极限电压。4. 10集成运放中为什么要采用有源负载?它有什么优点? 解:因为在集成电路中大阻值的电阻比较难造, 故采用电流源电路作为有缘负载代替大电阻, 可以提高放大倍数。4. 11集成运算放大器中为什么要采用直接耦合放大电路?直接耦合放大电路与阻容耦合放 大电路相比有什么特点?解:集成电路中大的电容比较难造, 故只能采用直接耦合。 直接耦合电路的温度漂移会逐级 扩大,静态工作点相互影响。4. 12图 P 4-12所示电路中,设晶体管 T 1、

11、T 2、 T 3的参数完全一样,试推导输出电流 I o 与参考电流 I REF 的关系式。ICC I图 P4-12解:2CC BEREF U U I R-=01C REF I I I =4. 13在下列情况下,应选用何种类型的集成运放,为什么?(1 作为一般交流放大电路； (2 高阻信号源 (RS = 10M 的放大电路； (3 微弱电信号 (u s = 10µV 的放大器； (4 变化频率高, 其幅值较大的输入放大器。 解： （1）选用通用型，因为价格便宜且够用。 （2）选用高输入电阻型运放，因为要获取更大的信号电压。 （3）选用高精度型运放，因为需要分辨出微小信号。 （4）选用高

12、速型运放，因为需要和输入同步。 414 电路如图 P414 所示，已知集成运放的开环电压放大倍数 Aod = 80dB，最大输 出峰值电压 UOPP = ±10V，设 u i = 0V 时，u o = 0V，试求： (1 u i = ±1mV 时, u o 为多少伏? (2 u i = ±1.2mV 时, u o 为多少伏? (3 画出放大器的传输特性曲线,并指出放大器在线性工作状态下 u i 允许变化的范围。 (4 当考虑输入失调电压 UIO = 2mV 时, 图中的 Uo 的静态值为多少? 电路此时能否 正常放大? 解： （1） Aod = 10 20 = 10 80 4 当 ui = ±1mV 时， uo = ±10V （2）当 ui = ±1.2mV 时， uo = ±10V （3）传输特性曲线如图，ui 的范围是 1mV1mV > uo (V 10 图 P414 1 10 0 1 ui (mV （4）Uo 的值为 10V，不能正常放大。 415 图 P415 为某一运放的波特图（频率特性