模电第5章运算放大电路答案

1、5.2电路如题图7.2所示，试求各支路电流值。设各晶体管o1,UBE(on)=0.7V+6VIrP-6V解：图7.2是具有基极补偿的多电流源电路。先求参考电流I5=IR-1.8(mA)6-6-20.7=1.8(mA)15513IR=0.9(mA)10514IR=4.5(mA)25.3对称差动放大电路如题图7.1所示。已知晶体管Ti和丁2的三二50,弁设Ube5)=0.7V,bb'=0,rce=?题图7,1Olh+2kQuniO-Uri/2+2Uod/2(b)oc(C)(1)求Vi和V2的静态集电极电流Icq、Ucq和晶体管的输入电阻2(2)求双端输出时的差模电压增益Aud,差模输入电阻

2、Rid和差模输出电阻Rod。若Rl接V2集电极的一端改接地时，求差模电压增益Aud(单)，共模电压增益Auc和共模抑制比Kcmr,任一输入端输入的共模输入电阻Ric,任一输出端呈现的共模输出电阻Roco6 -0.7 二 0.52mA2 5.1250(4)确定电路最大输入共模电压范围。-I-0.7C1QC2Q2ReR解：(1)因为电路对称，所以Uciq=Uciq=6-0.525.1=3.35V心需=2册差模电压增益udR, / iRl 1C 2 L 5.1/(二-502+2.55.1)219Rd=2(Rb+匚)=2(2+2.5)S=9k差模输入电阻差模输出电阻:尺d=2&=25.1k-1

3、0.2k1单端输出差模电压增益:Aud(单)-Rc RlC LRb rbe505.1/5.1-14.22 2.52 2.551 2A = |.-兀Rb rbe2Re-505.1|5.1共模电压增益:AvdKCMR -142 10.2459.2(Aud为单)共模抑制比：=524.7k1Ric = A3rb'e2RE共模输入电阻：共模输出电阻:oc =Rc = 5.1k I设晶体管的Ucb=0为进入饱和区，弁略去Rb上的压降。Uic(max)应满足下式为保证V1和V2工作在放大区，正向最大共模输入电压Vic(max)BE(on) - VEERcVic (max) 0.7 +6二65.1Vi

4、c(max)_Vcc2Ree2父5.1Vic(max)<2.23V否则晶体管饱和Vic(max)-Vcc2RcU ic(min)应满足下式5.3(V )如果题图7.1中的Re是用恒流源Iee,则只要为保证V1和V2工作在放大区，负向最大共模输入电压Vic(min)VEE'VBE?)=_6否则晶体管截止。由上可得最大共模输入范围为-5.3V:VA<2.23V6电路如题图7.6。已知Vi、V2、V3管的、=50,bJ=200门，Ucc=UEE=15V,R：=6KR=20KR2=10八R3=2.1KJ(1)若Uii=O,Ui2=10sinw(mV),试求u=?(2)若uii=10

5、sinw(mV),ui2=5mV,试画出uo的波形图若Ui1=Ui2=Uic,试求Uic允许的最大变化范围。解：（1）Ur2r2ueeR1R2UR2UBE101520105-0.7=5VR32.1=-L心=2eq221=1mA当Ri增大时，Aud、Rud将如何变化?题图7.6rbe=rbb(1:)些=20051互=1.5K”ICQ1UoAd=B：g200Ui1ui2rbe1.5u0=AjdUn-ui2=一200沁：一10°sint=2.14sintVU0二代d比一52=-20010sint5mV二-2sint1V其波形如图所示(3)Ub3UolRiU eeR-i R220 15=-1

6、0V10 20Uci=Ucc-IcqRc-15-16=9Vrbe1 ( rbe2 )故共模输入电压Uic应满足：一10V二Uic:9VRirUR2'IE3(IC1)'jE1Q1E2Q使得Aud减小，而Rid增大。7差动放大电路如题图7.7所示。设晶体管导通电压UBE(on)=0.7V,rbb'=0,各管的均为100。(1)试求各管的静态集电极电流Ic和Vi、V2的集电极电压Uci和Uc2求差模电压增益Aud、差模输入电阻Rid、差模输出电阻Rod。利用Vi和V2的小信号等效电路重复(2),弁比较之。(4)确定电路的最大共模输入电压范围(5)试画出共模半电路的交流通路和小

7、信号等效电路。解：(1)因！*UW0>>24所以2kJ1Ok0R3ie2RefIC3IC41010题图7.7Ud=12-0.510=7VUoRLRCA2-to(d)10k门RboJI1300门(a)-12V,1%,工RcUi+Uoc10k11RcRbOlI+2kJUi3001-UeeUo(e)tfrAT(b)RlUocnUod/2Rl(c)UicRbib12ReeRb-rb'erce0-+Uid/2hRclUC2得到：UC2=3.5V7.7(b)所示(2)题图7.7(a)是单端输入-单端输出的差动放大电路，其差模半电路如图10/10Aud吨2RB"be=-1002

8、25.234.7单端输出的差模电压放大倍数为式中rbebeUT =ioo "门=5.2k卜0.5单端输入的差模输入电阻与双端输入相同，即Rd =2( RB+r be) =2(2+5.2)S =14.4kQ单端输出时的差模电阻是双端输出时的一半，即Rod 二 Rc = 10k对于差模信号，图4.5(a)所示的微变等效电路如图4.5(c)所示。图中略去了 和T?的输出电阻ce。由图4.5(c)可得PU。二:ie2 RC % 二1U i - ib1 rB 'rb'e1 ie2 re2A Uo -ib1 Rc RlAidUi ib1 2 Rb - rb'eURd2 R

9、brb'e - 14.4k'Ib1-100k11：M Rc Rl 二讥 1 Rc Rlie2 1 -, RBib1 2 R B' rb'e100 101034.72 2 5.2比较(3)和(2)的结果可看出，对于对称差放电路，不管是双端输入还是单端输入,用差模半电路来计算差模性能是简单有效的方法。(4) 为确保V1和V2工作在放大区，弁设Ucb=0时为进入饱和区，则最大正向共模输入信号应满足下式(略去Rb上的压降)：U ic max - U C2 = 3.5V为确保V3工作在放大区，最大负向共模输入信号应满足下式:U ic min U B3 二 T C4 R4

10、- 一 1 11V = _11V 共模半电路的交流通路如图 7.7(d)所示。图中Ree是晶体管T3的集电极对地的等效电阻。共模半电路的小信号等效电路如图7.7(e)所示。因为用电流源来实现共模负反馈时，其等效电阻Ree一般都很大，此时Vi和V2的输出电阻Q不能略去，因而共模电压增益、共模输入电阻的计算比较复杂，这里不做计算。而共模输出电阻Rod赂Rco8差动放大电路如题图7.8所示。5=0.15sint(V)试通过计算画出输出电压波形。设晶体管的UBE(on)=0.7V,lE=2mA。解：略去V3基极电流的影响UC2=20-IE氏=20-15=15V2UE3=UC2_UBEon=15-0.7

11、=14.3V即输出电压的静态电压为14.3。略去V3的输入电阻对V2的负载影响，由7.8(a)可看出，不失真的输出电压峰值为图1 1Ic2RcERc25=5。如根据线性放大计算,b'eU1RC1C2QUi=14.42sintVo22IC2Q=1.2sin)t(V)很明显，输出电压失真被双向限幅，如图7.8(b)所示9电路见题图7.10。设Ucc二Uce=15V,I=2mA,住=5K'，Uid(1)试画出U0当波形，弁标出波形当幅度(2)若Rc变为10k”,U。波形有何变化？为什么？£r(b)(a)题图7.9解：(1)由于Ujd=1.2V?0.1V,电路呈现限幅特性，其

12、uo波形如题图(b)所示。(2)当Rc变为10k时，uo幅度增大，其值接近±15V,此时，一管饱和，另一管截止。10差动放大电路如题图7.11所示。设Vi和V2的=100,Ube(on)=0.7V,rbb'=0,UccY12VO+Ui1Q+Ui2rce=：:,Rc=8k，Rp=200=,滑动片动态在中点,Re=5.6KQ,Rb=2KQUee-12V题图7.11(1)求静态集电极电流ICQ1和1CQ2,静态集电极电流电压UCQ1和UCQ2。求电路双端输出时的差模电压增益Aud,差模输入电阻Rid,差模输出电阻Rod。求单端输出(从V1集电极引出)时的差模电压增益Aud,差模输入电阻Rid,差模输出电阻Rod,共模电压增益Auc,任一输入端看入的共模输入电阻Rid,任一输出端看入的共模输出电阻Rod和共模抑制比Kcmr当题图4.7中的ui2=0时，重复（2）。（5）当题图4.7中的ui1=0时，重复（3）。解：(1)C315R2r2R<i+R3VBE(on)2.05mA1C1C2_1"2Ic3=1.025mAVci=Vc2=12-1.0256=8.85(V)-_VBE(on)-0.7VVc3be1二Ge?二Ge"002.54k-1Rc2rl6/6=2一=-100110rbe+rbb'2.54+.