第四章集成运算放大电路 习题 4.1通用型集成运放一般由几部分电路组成,每一部分常采用哪种基本 电路?通常对每一部分性能的要求分别是什么? 解:通用型集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四个部分 组成。 通常,输入级为差分放大电路,中间级为共射放大电路,输出级为互补 电路,偏置电路为电流源电路。 对输入级的要求:输入电阻大,温漂小,放大倍数尽可能大。 对中间级的要求:放大倍数大,一切措施几乎都是为了增大放大倍数。 对输出级的要求:带负载能力强,最大不失真输出电压尽可能大 对偏置电路的要求:提供的静态电流稳定。 4.2已知一个集成运放的开环差模增益A。d为100dB,最大输出电压峰 峰值Up=±14V,分别计算差模输入电压u(即uP-uN)为10μV、100μ V、1mV、IV和-10μV、-100μV、一1mV、-1V时的输出电压lo 解:根据集成运放的开环差模增益,可求出开环差模放大倍数 201g Ad=100dB 当集成运放工作在线性区时,输出电压o=A。du:当Aodu1超过±14V 时,lo不是+14V,就是-14V。故(即up-WN)为10μV、100μV、1mV lV和-10μV、-100μV、一1mV、-1V时,uo分别为IV、10V、14V、l4V 1V、-10V、 V 14V 4.3已知几个集成运放的参数如表P4.3所示,试分别说明它们各属于哪 种类型的运放 表P4.3 特性指标| Aodnid i my f lms-3 dBfHKcmrSR单位增益带宽 单位 dB MQ nA nA Hz dB|v/μV MHZ 2 0060078605 302|0.01 第四章题解-1
第四章题解－1 第四章 集成运算放大电路 习 题 4.1 通用型 集成 运 放 一般 由 几部 分 电 路组 成 ，每 一 部分 常 采 用哪 种 基本 电路？通常对每一部分性能的要求分别是什么？ 解 ： 通用型集 成 运放 由 输入 级、 中 间级 、输 出 级和 偏 置电 路 等四 个 部分 组成。 通常，输 入级 为 差分 放 大电 路， 中 间级 为 共射 放 大电 路， 输 出级 为 互补 电路，偏置电路为电流源电路。 对输入级的要求：输入电阻大，温漂小，放大倍数尽可能大。 对中间级 的 要求 ： 放大 倍 数大 ， 一切 措 施 几乎 都 是为 了 增大 放 大倍 数。 对输出级的要求：带负载能力强，最大不失真输 出 电压 尽 可能 大 。 对偏置电路的要求：提供的静态电流稳定。 4.2 已知一 个集 成 运放 的 开环 差 模增 益 Ao d 为 100 dB， 最大 输 出电 压 峰- 峰 值 Uopp ＝±14V， 分别 计 算差 模 输入 电 压 u I（ 即 uP－u N） 为 10μV、10 0μ V、1mV、1V 和－1 0μ V、－ 100μV、 －1mV、 －1 V 时的 输 出电 压 uO。 解 ： 根据集成运放的开环差模增益，可求出开环差模放大倍数 5 od od 10 20lg 100dB = = A A 当集成运 放 工作 在 线性 区 时， 输 出电 压 uO＝Ao d u I； 当 Ao d u I 超 过±14V 时，uO 不 是＋ 14 V，就是 －1 4V。故 uI（ 即 uP－uN ）为 10μV、10 0μ V、1 mV、 1V 和－ 10μV、－10 0μ V、－ 1mV、－1 V 时 ，uO 分别 为 1V、1 0V、1 4V、1 4V、 －1V、－10V、－ 14V、 －14 V。 4.3 已知几个集成运 放的 参 数如 表 P 4.3 所示 ， 试分 别 说明 它 们各 属 于哪 种类型的运放。 表 P4.3 特性指标 Aod rid UIO IIO IIB －3dBfH KCMR SR 单位增益带宽 单位 dB MΩ mv nA nA Hz dB V/μV MHz A1 100 2 5 200 600 7 86 0.5 A2 130 2 0.01 2 40 7 120 0.5
100100050.020.03 860.5 5 20150 65 12.5 解:A1为通用型运放,A2为高精度型运放,A3为高阻型运放,A4为高 型运 4.4多路电流源电路如图P4.4所示,已知所有晶体管的特性均相同,UBE 均为0.7V。试求lc1、lc2各为多少。 RI134kQ T2 图P44 解:因为T1、T2、T3的特性均相同,且UBE均相同,所以它们的基极、 集电极电流均相等,设集电极电流为lc。先求出R中电流,再求解lc1、lc2 R B Ic 1+ B+B+3 当B(1+B)>>3时 l=l≈l2=100pA 第四章题解-2
第四章题解－2 A3 100 1000 5 0.02 0.03 86 0.5 5 A4 100 2 2 20 150 96 65 12.5 解 ： A1 为通 用型 运 放， A2 为高 精 度型 运 放， A3 为 高 阻型 运 放 ，A4 为高 速型运放。 4.4 多路电 流源 电 路如 图 P 4.4 所示 ，已知 所 有晶 体 管的 特 性均 相 同，UBE 均为 0.7V。试求 IC1 、IC2 各 为多 少 。 图 P4.4 解 ： 因为 T1 、 T2 、 T3 的 特 性均 相 同， 且 UBE 均 相同 ， 所以 它 们的 基 极、 集电 极 电流 均 相等 ， 设集 电 极电 流 为 I C。 先 求出 R 中 电流 ， 再求 解 I C1 、IC2。 100 CC BE4 BE0 = − − = R V U U I R μA R R I I I I I I I I I + + + = + = + + = + = + 3 (1 ) 3 1 3 2 2 C C C B C0 B3 C0 当β（1＋β）＞＞ 3 时 IC1 = IC2 I R =100 μA
4.5图4.5所示为多集电极晶体管构成的多路电流源。已知集电极Co与 C1所接集电区的面积相同,C2所接集电区的面积是Co的两倍,lco/lB=4,e-b 间电压约为0.7V。试求解Ic1、lc2各为多少 71.5kg 图P4.5 解:多集电极晶体管集电极电流正比于集电区的面积 先求出R中电流,再求解lc1、lc2。 ls-U=200A(其中UEB=0.7V) R B BIR 1601A 3201A 第四章题解-3
第四章题解－3 4.5 图 4.5 所 示为 多 集电 极 晶体 管 构成 的 多 路电 流 源 。已 知 集电 极 C0 与 C1 所 接 集电 区 的面 积 相同 ，C2 所 接集 电 区的 面 积 是 C0 的 两倍，I CO /I B= 4，e-b 间电压约为 0.7V。 试 求解 I C1 、IC2 各 为多 少 图 P4.5 解 ： 多集电极晶体管集电极电流正比于集电区的面积。 先求出 R 中电流，再 求 解 IC1 、I C2。 2 320μ A 160μ A 160μ A 1 200μA ( 0.7V) C2 C0 C1 C0 C0 C0 C B C0 E B CC E B = = = = = + = = + = + = = − = I I I I I I I I I I I U R V U I R R R 其中
4.6电路如图P46所示,T管的低频跨导为gm,T1和T2管d-s间的动 态电阻分别为rds和ras2。试求解电压放大倍数An=△uo/△的表达式。 图P4.6 解:由于T2和T3所组成的镜像电流源是以T1为放大管的共射放大电路 的有源负载,T、T2管d-s间动态电阻分别为rds、rds2,所以电压放大倍数 Au的表达式为 A △b(st∥s 47电路如图P4.7所示,T1与T2管特性相同,它们的低频跨导为gm; T3与T4管特性对称;T2与T4管d-s间动态电阻为rds2和rds4。试求出两电路 的电压放大倍数An=△uo/△(u11-un2)的表达式。 第四章题解-4
第四章题解－4 4.6 电路如图 P4.6 所示 ， T 管 的 低频 跨 导 为 gm， T1 和 T2 管 d-s 间的 动 态电阻分别为 rd s 1 和 rd s 2。 试 求解 电 压放 大 倍数 Au =△ uO /△uI 的 表达 式 。 图 P4.6 解 ：由于 T2 和 T3 所 组 成的 镜 像电 流 源是 以 T1 为放 大 管的 共 射放 大 电路 的有 源 负载 ， T1 、 T2 管 d-s 间动 态 电阻 分 别为 rds1 、rds2 ， 所以 电 压放 大 倍数 Au 的表达式为 ( ) ( ) m ds1 ds2 I D ds1 ds2 I O g r r u i r r u u Au ∥ ∥ = − − = = 4.7 电路如 图 P4. 7 所示，T1 与 T2 管 特性 相 同， 它 们的 低 频跨 导 为 g m； T3 与 T4 管 特 性对 称 ；T2 与 T4 管 d-s 间 动 态电 阻 为 rd s 2 和 rd s 4 。试 求出 两 电路 的电压放大倍数 Au=△uO /△(u I1－ uI2 ) 的 表达 式
Ta T 图P4.7 解:在图(a)(b)所示电路中 △i 2 图(a)所示电路的电压放大倍数 A m(s2∥ra4) 同理,图(b)所示电路的电压放大倍数 A≈gm(a2∥ra4) 4.8电路如图P4.8所示,具有理想的对称性。设各管β均相同 (1)说明电路中各晶体管的作 用 (2)若输入差模电压为(u m2),则由此产生的差模电流为△i, 求解电路电流放大倍数A的近似表达 T
第四章题解－5 图 P4.7 解 ： 在图（a）（b）所示 电路 中 ( ) 2 ( ) 2 I1 I2 O m I1 I2 D1 m O D2 D4 D2 D1 D1 D1 D2 D3 D4 u u i g u u i g i i i i i i i i i i − − − = = − − = − = − = 图（a）所示电路 的电 压 放大 倍 数 ( ) ( ) ( ) ( ) m ds2 d 4 I1 I2 O ds2 ds4 I1 I2 s O u g r r u u i r r u u u A ∥ ∥ − = − − = 同理，图（b）所 示电 路 的电 压 放大 倍 数 ( ) u m ds2 ds4 A g r ∥r 4.8 电路如图 P4.8 所示 ，具 有 理想 的 对称 性 。设 各 管β 均 相同 。 （1）说明电路中各 晶 体管 的 作 用； （2）若输入差模电 压 为（ uI1 － uI2），则 由 此产 生 的 差模 电 流为 △iD ， 求解 电 路电 流 放大 倍 数 Ai 的 近 似表 达