浙大版集成电路课后答案(汇编)

1、第二章集成运算放大器题3.2.1某集成运放的一个偏置电路如图题3.2.1所示，设、T2管的参数完全相同。问:Ti、T2和R组成什么电路？Ic2与Iref有什么关系？写出Ic2的表达式。图题3.2.1解：(1) T 1、T2和R2组成基本镜像电流源电路Vcc - VbeI C2 - I REF -rref题 3.2.2(1)在图题3.2.2所示的差分放大电路中，已知晶体管的一：=80, rbe=2 Q。求输入电阻Ri和输出电阻Ro ；求差模电压放大倍数Avd。图题3.2.2解： Ri=2(rbe+Re)=2 X (2+0.05)=4.1 k QRo=2 Rc=10 k Q-?Rc80 汉 5Av

2、dc66r be十(1 +P)Re2 +81 汉 0.05题3.2.3在图题3.2.3所示的差动放大电路中，设TT2管特性对称， f 2=100 , Vbe=0.7V ,且rbb =200 J 其余参数如图中所示。计算、T2管的静态电流Icq和静态电压eq，若将Rc1短路，其它参数不变，则Ti、T2管的静态电流和电压如何变化？（2）计算差模输入电阻 Rid。当从单端（C2）输出时的差模电压放大倍数Ad2=?；e点电位vE变化了（3）当两输入端加入共模信号时，求共模电压放大倍数Ac2和共模抑制比Kcmr ； 当vii =105 mV，vi2=95 mV时，问vc2相对于静态值变化了多少?多少？解

3、：（1）求静态工作点：CQV EE - VBERb1 /(1)2Re12-710/101 2 10= 0.56 mAC coVE jBQRb1VBE_而 10-0.70Vceq 二Vcc -IcqRc -Ve =12 -0.56 100.7 =7.1V若将Rd短路，则I C1Q - I C2Q =0.56 mA（不变）Vce1q 二Vcc -Ve =120.7 =12.7 VVce2q =Vcc -IcqRc -Ve =12 -0.56 10 0.7 =7.1V (不变)计算差模输入电阻和差模电压放大倍数：任VT26尺咲=血(1：) = 2001014.9 k.1I eq0.56Rid =2(

4、Rbrbe) =2 (10 4.9) 29.8k11Ad2-Re2(Rb rbe)100 1029.8=33.5（3）求共模电压放大倍数和共模抑制比：Ac2Re匹卫 0.5Rb rbe （1：）2Re10 4.9 101 20KcmrAd2Ac233.50.5=67 (即 36.5dB)当 vn =105 mV， vi2=95 mV 时,vId 二 v” 一vI2 =105 75 =10 mVvic吕105 952= 100 mVvo2 二Ad2 vidAe2 vie =33.5 10 (-0.5) 100 =285mV所以，Vo2相对于静态值增加了 285 mV。由于E点在差模等效电路中交流

5、接地， 在共模等效电路中 Ve随共模输入电压的变化而变化(射极跟随器)，所以，.WE二Vie =100 mV ,即e点电位增加了 100 mV。题3.2.4差分放大电路如图题 3.2.4所示，设各晶体管的“ =100, Vbe=0.7V，且rbe1=rbe2=3 k；. ， 电流源b=2mA，R =1 M差分放大电路从C2端输出。计算静态工作点(IC1Q，VC2Q 计算差模电压放大倍数 Ad2，差模输入电阻 Rid和输出电阻Ro；若vn =20sin ，t mV，VI2 =0，试画出vc2和ve的波形，并在图上标明静态分量和动态计算共模电压放大倍数Ac2和共模抑制比Kcmr ；(4)分量的幅值

6、大小，指出其动态分量与输入电压之间的相位关系。解：计算静态工作点:十1I C1Q =lc2Q = Iq =1 mA2RlVC2QLVcc -Ic2q（RcRl） =6 -1 1.5 =4.5VRc RL1Veq - Vbe -1 bq Rb - -0.7V 1 - -0.71 V100计算差模电压放大倍数，输入电阻和输出电阻：心=3=18.752（Rbbe）2（1 3）Rid =2（%） =8kR =Rc计算共模电压放大倍数和共模抑制比:100 仁 751013 101 2000A _ -代一C2Rb % (1 1)2RKcmrAd2Ae218.757.5 10,=25000 （即 88dB）

7、vii =20sin ，t mV , V12 =0，贝Uvc2Ai2 vi =0.375sin，t (V)Ve =Vic =0.01 sin .t (V)vC2 =VC2qvc2 =4.5 0.375sin ，t (V)Ve =VeqVe = -0.710.01sin (V)vc2 和Ve的波形如图Vh之间都相位相同。3.2.4所示，它们的动态分量与输入电压题325 FET组成的差分放大电路如图题(2)求单端输出时的差模电压放大倍数Avd,、共模电压放大倍数Avc1和共模抑制比nn2 jrfc-u,o.oiy-0.71图 3.2.43.2.5 所示。已知 JFET 的 gm=2 mS， rds

8、=20 kl】。求双端输出时的差模电压放大倍数Avd ；Kcmr ；忌(-20 V)图题3.2.5解：(1)双端输出时,VoVid2g mVgs ( Rd rds )2Vgs二-gm (Rd rds) =-2(10/20) =-13.3单端输出时,令2V阳一 2gm(Rd/ds)12 (10 20) =6.72_ g m( Rd rds)1 + g m 汉 2Rs2 (10/20)1 2 20=0.325kcmrAvd16.70.325= 20.5(即 26.3 dB)题3.2.6采用射极恒流源的差分放大电路如图题3.2.6所示。设差放管 、T2特性对称,-1 = !：:2 = 50， rbb

9、1 2 =300 I】,T3管-3 = 50 , rce3 = 100 k I】，电位器 R的滑动端置于中心位置， 其余元件参数如图中所示。求静态电流ICQ1 ICQ2 ICQ3和静态电压 Voq；计算差模电压放大倍数Ad2，输入电阻Rid和输出电阻R);计算共模电压放大倍数Ac2和共模抑制比Kcmr ； 若vi1=0.02sin t V , V12 =0 ,画出vo的波形，并标明静态分量和动态分量的幅值大小， 指出其动态分量与输入电压之间的相位关系。解：(1)求静态工作点:I CQ3Rb1 / Rb2101030120.710/30501.5= 1.4mARl10 x12Voq2L Vcc

10、-Icq2(RcRl)二0.7 (10/10) =2.5VQ Rc Rlq10 10计算差模性能指标：rbe1 = rbe2 - rbb，(1，?I C1Q= 300 51 =2.2k0.726小be3 =300 511.25 k;j.1.4(Rc /Rl)50 5Ad2 -.2(Rb W) (1JRwRid=2(Rb+rbe1)+(1+ 3 )Rw=2 X (5+2.2)+51 X 0.1=19.5 k QRo=Rc=10 k Q计算共模性能指标：12.82 (52.2)51 0.1Ro33Re350 1.5Ac2=(1) rce =(1) 100 =832 k JRb3 +be3 +Re3

11、10 30 +1.25 +1.5_-P(RcRl)_ 1Rb rbe2 - (1：)(2Rw 2Ro3)50 5 5 2.251 (0.052 832) 一.003kcmrAd2Ac212 8而t4267(即 72.6dB)若 vii=0.02sin ，t V , vi2 =0 时，贝UvO =VO2q 亠 AQ2VM =2.5 亠 0.26sin ;.-,t(V)VO波形如图所示，其动态分量与Vii之间相位相同。.吃 Q-0.02题3.2.7在图题3.2.7所示电路中，设各晶体管均为硅管，P= 100,血=200 Q。为使电路在静态时输出直流电位Voq=0, Rc2应选多大？求电路的差模电压

12、放大倍数Avd ；若负电源(12V)端改接公共地，分析各管工作状态及Vo的静态值。解：当Voq=0时,I CQ3I BQ310.01 mA1001I CQ2 : I EQ2I Re2120.7X：47= 0.12 mAIrc2=Icq2-I bq3=0.12-0.01=0.11 mAI CQ3 Re3 +Vbe3Rc2 :I Rc210.25 0.70.11=8.64 k.1求差模电压放大倍数Avd :rbe1 =be2 =200101 一 22.1k10.12朕3 =20010126 = 2.83 k11第二级（CE反相放大级）输入电阻为Ri2 :Ri2 =be3+(1+ 3 3)Re3=2

13、.83+101 X 0.25=28.1 k Q差模放大级：(Rc2Ri2)100 (8.64 28.1)“15Avd1 =2%12 22.1反相放大级:Ri2竺上二-42.728.1-Avd - Avd1Av2 二-640.5I CQ2=0 ,若负电源（-12V）端改为接地，则因静态时Vb1=Vb2=0,故、T2管处于截止状态, Vb3=12V，所以T3管也处于截止状态。故 Voq=0。题 3.2.8 二级放大电路如图题 3.2.8 所示，已知：r be1 = rbe2 = 4 k，rbe3 = 1.7 k： !, rbe4 = r be5 =0.2 k，各管的1 = 50。图中所有电容在中频

14、段均可视作短路。试画出放大电路的交流通路，计算中频电压放大倍数 Av，输入电阻Ri和输出电阻Ro。8.2kQl图题328u/ k 2T3解：交流通路为:+；TJ1 8.2k6 Sk入ViJ20k图 3.2.5输入级差分放大电路的电压放大倍数为Av1匹 =_50（5.1/咲3）= _7.97（ rbe3是中间级的输入电阻） TOC o 1-5 h z 2%12 4中间级共射放大电路的电压放大倍数为Av2匹一50 （6.8/甩）=_174（ Ri3是输出级的输入电阻）rbe31.78 2汉1 其中，Ri3 =%4（1 ）（8.2 Rl） =0.2 5145.6 k1-18.2+1输出级的电压放大倍

15、数近似为1Av3 1所以，总的电压放大倍数为：Av = Av1 Av2 Av3 =1387输入电阻和输出电阻为：8 2工8Ri =8.2（2be1）4 k.18.2 8be4 *6.8小Ro =8.2 30.13 k11o 1 -题329判断下列说法是否正确：由于集成运放是直接耦合放大电路，因此只能放大直流信号，不能放大交流信号。理想运放只能放大差模信号，不能放大共模信号。不论工作在线性放大状态还是非线性状态，理想运放的反相输入端与同相输入端之 间的电位差都为零。不论工作在线性放大状态还是非线性状态，理想运放的反相输入端与同相输入端均 不从信号源索取电流。实际运放在开环时，输出很难调整至零电位

16、，只有在闭环时才能调整至零电位。 解：(1)错误。集成运放可以放大交流信号。正确。错误，当工作在非线性状态下，理想运放反相输入端与同相输入端之间的电位差可 以不为零。正确。正确。题3.2.10已知某集成运放开环电压放大倍数Aod = 5000，最大电压幅度 Vm= 10V，接成闭环后其电路框图及电压传输特性曲线如图题3.2.10 (a)、(b)所示。图(a)中，设同相端上的输入电压 vi= (0.5+0.01Sin .t)V ,反相端接参考电压 Vref= 0.5V，试画出差动模输入电 压Vid和输出电压vo随时间变化的波形。图题3.2.10解：Vo=Ad 血=5000 x 0.001sin，

17、t=50sin，t (V)，但由于运放的最大输出电压幅度为Vm= 10V，所以当| Vid 1 2 mV时，v已饱和。输出电压波形如图所示。题3.2.11已知某集成运放的开环电压放大倍数 Aod = 104 (即80dB),最大电压幅度 Vm = 10V，输入信号Vi按图题3.2.11所示的方式接入。设运放的失调和温漂均不考虑，即当Vi=0时，vO= 0,试问：当vi = 1 mV时，Vo等于多少伏？当vi = 1.5 mV时，vO等于多少伏？当考虑实际运放的输入失调电压Vio= 2 mV时，问输出电压静态值 Vo为多少？电路能否实现正常放大？解：(1)当vi = 1 mV时，贝Uvo = -

18、Aod vi = -104X 1 mV = -10 V (临界饱和输出)当 vI = 1.5 mV 时，则vo = -Aod Vi = -10 X 1.5 mV = -15 V，已超过饱和输出值，所以实际Vo为-10V。若Vio= 2 mV时，则静态时 VQ= -Aod W。= -10V，已处于反向饱和状态，放大器 不能实现正常放大。题3.2.12试根据下列各种要求，从运放参数表(教材中表3.2.1)中选择合适的运放型号。作一般的音频放大，工作频率仕10 kHz，增益约为40 dB。作为微伏级低频或直流信号放大。用来与高内阻传感器(如Rs= 10 Mx)相配合。作为便携式仪器中的放大器(用电池

19、供电)。要求输出电压幅度 Voml 士 24V I。用于放大10 kHz方波信号，方波的上升沿与下降沿时间不大于2卩s,输出幅度为士 10V。解：(1)可选用通用型运放 CF741 (卩A741 )。可选用高精度型运放 CF7650 (ICL7650 )。宜选用高阻型运放 5G28。宜选用低功耗型运放 CF3078 (CA3078 )。宜选用高压型运放 CF143 ( LM143 )。可选用高速型运放 CF715或宽带型运放CF507。题3.2.13差分放大电路如图题 3.2.13所示，其中三极管采用 Q2N3904，二极管为DIN4148。 电源电压为+Vcc=+15V , -Vee =-1

20、5V。试用PSPICE程序仿真分析：设置直流分析，以Vi为扫描对象，仿真分析差分放大电路的静态工作点IC1Q、IC2QVc1Q、VEQ；在上述分析后，查看差分放大电路的电压传输特性曲线，并解释电压传输特性曲线上的非线性特性；设置交流分析，分析差分放大电路的频率特性；设置瞬态分析，分析差分放大电路的各个电压波形Vb、Ve、v。，并注意它们的相位和大小；将输入端改接成差模输入，设置交流分析，计算其差模电压放大倍数；解：(1)将分析方式设置为直流分析，以输入信号源作为直流分析的扫描对象。直流分析设置参数为： Sweep Var. Type 为 Voltage Source，Sweep Type 为

21、Lin ear，Name: Vi, Start Value： -0.1 , End Value: 0.1, In creme nt: 0.001V。通过 PSPICE 仿真可得到：lcg= Ic2q= 0.685 mA , Vciq= VC2q = 14.32 V , VEq= -651 mV。(2)通过上述直流扫描分析可以查看差分放大电路的电压传输特性曲线，如图3.2.13(1)所示。由于三极管电流放大倍数3的非线性，电压传输特性曲线中放大区部分只是近似为直线。9 U(out1)U_Pi图3.2.13(1)电压传输特性曲线交流分析设置参数为：AC Sweep Type为Decade (十倍程

22、扫描)，Name: Vi,Pts./Decade： 101 (每十倍程扫描点数为10 点)，Start Freq.： 10, End Freq.: 100meg。瞬态分析时信号源为 VSIN元件，属性设置为 VOFF = 0, VAMPL = 1mV , FREQ =1 K ;瞬态分析设置参数为Print Step= 20ns, Final Time = 2ms。通过瞬态分析可得到差分放大电路中各点的波形，其中双端输出的电压波形如图3.2.13(2)所示。Time图 3.2.13(2) vo 波形为了求差模电压放大倍数，需将信号源改为差模输入电压，然后进行交流扫描分析。通过仿真可得该差分放大电

23、路双端输出时的差模电压放大倍数为-26.0。为了求共模电压放大倍数， 需将信号源改为共模输入电压， 然后进行交流扫描分析。 通过仿真可得该差分放大电路双端输出时的共模电压放大倍数为0，单端输出时的共模电压放大倍数为-0.0003。题3.2.14 电路如图题3.2.6所示，三极管用 Q2N3904，其它参数不变。试用PSPICE程序分析该电路：求电路的静态电流点；计算差模电压放大倍数 Ad2、共模电压放大倍数 Ac2和共模抑制比Kcmr ；若vi=0.02sin t (V)，仿真分析vo的波形。解:输入并编辑好电路图，如图3.2.14(1)所示。RL10ki.5k10kRb2坯+VCC VEEQ Q1图32 14(1)仿真分析电路图对电路进行仿真分析，可得静态工作点：Vb1q= 26 mV , Vb2q = -27 mV , Vc1q = 12V , Vc2q = 2.4V , Vb3q = -9.07 V , Vc3Q = -719.6 mV。设置交流扫描分析(AC Sweep.),将信号源改为差模输入，可得差模电压放大倍