完整版第4章集成运算放大电路课后习题及答案可编辑修改word版.docx
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第4章集成运算放大电路
一填空题
1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分,即、、
和。
2、为提高输入电阻,减小零点漂移,通用集成运放的输入级大多采用
电路;为了减小输出电阻,输出级大多采用电路。
3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后,它的差模放大倍数Aud
将,而共模放大倍数Auc将,共模抑制比KCMR将。
4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为Ui1=-8mV和Ui2=10mV,则差模输入电压为,共模输入电压为。
5、差分放大电路中,常常利用有源负载代替发射极电阻Re,从而可以提高差分放大电路的。
6、工作在线性区的理想运放,两个输入端的输入电流均为零,称为虚;两个输入端的电位相等称为虚;若集成运放在反相输入情况下,同相端接地,反相端又称
虚;
即使理想运放器在非线性工作区,虚结论也是成立的。
7、共模抑制比KCMR等于之比,电路的KCMR越大,表明电路
越强。
答案:
1、输入级、中间级、输出级、偏置电路;2、差分放大电路、互补对称电路;3、
不变、减小、增大;4、-18mV,1mV;5、共模抑制比;6、断、短、地、断;7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数,抑制温漂的能力。
二选择题
1、集成运放电路采用直接耦合方式是因为。
A.可获得很大的放大倍数B.可使温漂小C.集成工艺难以制造大容量电容
2、为增大电压放大倍数,集成运放中间级多采用。
A.共射放大电路B.共集放大电路C.共基放大电路
3、输入失调电压UIO是。
A.两个输入端电压之差B.输入端都为零时的输出电压
C.输出端为零时输入端的等效补偿电压。
4、集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以。
A.减小温漂B.增大放大倍数C.提高输入电阻
5、两个参数对称的三极管组成差分电路时,在双端输入和双端输出时,与单管电路相比其放大倍数,输出电阻。
A.大两倍,高两倍B.相同,相同C.相同,高两倍
6、共模输入信号是差分放大电路两个输入端信号的。
A.和B.差C.平均值
7、两个相同类型的晶体管构成的复合管的β和rbe分别为。
A.≈12,rbe=rbe1+rbe2
C.≈12,rbe=rbe1+(1+1)rbe2
B.
≈1,rbe=rbe1
8、集成运放工作时,一般工作在非线性区,它有两个输出状态(+UOpp或-UOpp);
当u+ A.饱和,+UOppB.开环,-UOppC.闭环,-UOpp 9、差分放大电路(不接负载时)由双端输出变为单端输出,其差模电压放大倍数。 A.增加一倍B.减小一倍C.保持不变 10、多级放大电路在电路结构上放大级之间通常采用。 A.阻容耦合B.变压器耦合C.直接耦合D.光电耦合 11、理想运放的开环差模增益AOd为。 A.0B.1C.105D.∞ 答案: 1、C2、A3、C4、A5、B6、C7、C8、C9、B10、C11、D 三判断下列说法是否正确(用√和×表示) 1、运放的输入失调电压是两输入端电位之差。 () 2、运放的输入失调电流是两端电流之差。 () 3、有源负载可以增大放大电路的输出电流。 () 4、在输入信号作用时,偏置电路改变了各放大管的动态电流。 () 5、一个理想差分放大电路,只能放大差模信号,不能放大共模信号。 6、集成运放只能放大直流信号,不能放大交流信号() 7、当理想运放工作在线性区时,可以认为其两个输入端“虚断”而且“虚地”。 () 8、差分放大电路的差模放大倍数愈大愈好,而共模放大倍数愈小愈好。 () 9、集成运放在开环应用时,一定工作在非线性区。 () 答案: 1、×2、√3、√4、×5、√6、×7、×8、√9、√ 四计算题 4.1电路如图P4.1所示,已知三个三极管的参数均相等,其中β=100,UBE=0.7V,试求IC2 的值。 R 134KΩ + VCC +15V IC2 VT2 VT0 VT1 解: 由电路可知 图P4.1题4.1的图 I=VCC-UB=VCC-UBE2-UBE1=100uA RRR IC0=IC1=IC IE2=IE1 IR=IC0+IB2 =IC0+IB1=IC + IC I=⨯I≈I=100uA C1+RR 4.2在图P4.2所示电路中,已知三个三极管的特性完全相同,>>2,反相输入端的输入电流为ii1,同相输入端的输入电流为ii2,试求: (1)VT2的集电极iC2和VT3的基极电流iB3; (2)求该电路的电压放大倍数Aui=Δuo/(ii1-ii2)。 C+VCC ii1 iB3 uo VT3 ui 图P4.2题4.2的图图P4.3题4.3的图 解: (1)由于VT1和VT2为镜像关系,且>>2,所以有iC2≈iC1≈iI1;又由电路可知: iB3≈iI1-iC2≈iI1-iI2 (2)输出电压的变化量和放大倍数分别为 ∆uo=-∆iC3RC==-3∆iB3RC Aui=∆uo/∆(iI1-iI2)≈∆uo/∆iB3=-3RC 4.3图P4.3所示电路是某集成运放电路的一部分,采用单电源供电,试分析以下问题: (1)50uA和100uA电流源的作用; (2)VT4的工作区(放大、截止或饱和); (3)VT5和R的作用。 解: (1)100uA电流源为VT1提供静态集电极电流,为VT2提供基极电流,并VT1的有源负载;50uA电流源为VT3提供射极电流,在交流等效电阻中等效为阻值非常大的电阻。 (2)VT4处于截止状态,因为uB4=uC1=uo+uR+uB2+uB3,uE4=uO,uB4>uE4。 (3)VT5和R构成保护电路,uBE5=iOR,未过流时VT5电流很小;过流时使iE5>50uA, VT5更多的为VT3的基极分流。 4.4集成运放BG305偏置电路示意图如图P4.4所示,设VCC=VEE=15V,外接电阻R=100kΩ,其他电阻的阻值为R1=R2=R3=1kΩ,R4=2kΩ。 设三极管足够大,试估算基准电流IREF及各路偏置电流IC13、IC15、IC16。 图P4.4题4.4的图 解: 该电路为多输出比例电流源,其中基准电流为: IREF ≈VCC+VEE-UBE R+R =0.29mA 各偏置电流分别为: 2 IC13=IC15≈IREF=0.29mA IC16 ≈R2⋅IR4 REF =0.145mA 4.5在图P4.5所示电路中,VT1与VT2的特性完全相同,所有晶体管的β值均相同,RC1远大于二极管的正向电阻。 当ui1=ui2=0V时,uo=0V。 试回答下列问题: (1)求解电压放大倍数的表达式; (2)当有共模输入电压时,输出电压uo=? 简要说明原因。 + VCC Rc1 Rc1 VT3 VT1 ui VT2 I uo10 Rc2 -VEE 图P4.5题4.5的图图P4.6题4.6的图 解: (1)在忽略二极管动态电阻的情况下 RC1 //rbe3 A=- RC2 A=A∙A Au1 =- 2 rbe1 u2 be3 uu1u2 (2)当由共模输入电压时,uo近 似为零,由于RC1>>rd,因此∆uc1≈∆uc2, ∆uBE3≈0 故uo≈0 4.6集成运放FC3原理电路的部分电路如图P4.6所示。 已知IC10=1.16mA,若要求 IC1=IC2=18.5A,试估算电阻R11应为多大。 设三极管的足够大。 解: 微电流源做有源负载,根据电路可以得到: IC11≈IC1+IC2=2⨯18.5=37A 又对于微电流源有: UT lnIC10≈IIC11 C11 R11 将UT=26mV, R11≈2.4kΩ IC10=1.16mA, IC11≈37A代入上面的式子可得: 4.7在图P4.7所示电路中,假设三极管的=100,rbe=10.3kΩ,VCC=VEE=15V, Rc=75kΩ,Re=36kΩ,R=2.7kΩ,RWRL=18kΩ。 (1)求静态工作点; (2)求差模电压放大倍数; (3)求差模输入电阻。 =100Ω,RW的滑动端位于中点,负载 解: ①静态工作点 图P4.7题4.7的图 IBQ= VEE-UBEQ R =2.6A R+(1+)(W+2R) 2e ICQ=IBQ=0.26mA UCQ=VCC-ICQRc=5.64V UBQ=-IBQR=-7mV ②差模电压放大倍数: 双端输入、双端输出时,差模电压放大倍数等于单边放大电路的 电压放大倍数;所以有: 1 Ad=Au1=- (Rc//2RL) R+r+(1+)RWbe2 ≈-40 ③差模输入电阻: 差模输入电阻是两个单边放大电路输入电阻的串联。 所以有: Rid =2[R+rbe +(1+)RW]=36kΩ2 4.8在图P4.8所示放大电路中,已知VCC=VEE=9V,Rc=47kΩ,Re=13kΩ,Rb1=3.6kΩ,Rb2=16kΩ,R=10kΩ,负载电阻RL=20kΩ,三极管的=30,UBEQ=0.7V。 (1)试估算静态工作点; (2)估算差模电压放大倍数。 解: ①静态工作点 图P4.8题4.8的图 URb1 =Rb1Rb1+Rb2 ⋅(VCC +VEE )=3.3V ICQ3 ≈IEQ3 =URb1-UBEQ Re =0.2mA,I CQ1 =ICQ2 =1I 2 CQ3 =0.1mA IBQ1 =IBQ2 =ICQ1=3.3μA,U CQ1 =UCQ2 =VCC - RcI CQ1 =4.3V UBQ1=UBQ2=-RIBQ1=-33mV ②差模电压放大倍数(双端输入、双端输出) 1 rbe =rbb'+ 26 IBQ1 ≈8.1kΩ Ad=Au1=- (Rc//2RL) R+rbe ≈-13.7 4.9在图P4.9所示差动放大电路中,假设Rc=30kΩ,Rs=5kΩ,Re=20kΩ, VCC=VEE=15V,RL=30kΩ,三极管的=50,rbe=4kΩ,求: (1)双端输出时的差模放大倍数Aud; (2)改双端输出为从VT1的集电极单端输出,试求此时的差模放大倍数Aud; (3)在 (2)的情况下,设Ui1=5mV,Ui2=1mV,则输出电压Uo=? Ui1 RcRc RL +VCC Ui2 + VCC VT1 VT2 Re -VEE Z -VEE 图P4.9题4.9的图图P4.10题4.10的图 解: (1)由于静态时 UBE+2IEQRe=VEE 所以有 IEQ =0.3575mA rbe =300+(1+)26 I ≈4kΩ EQ 所以当双端输出时,差模电压放大倍数为 1 Ad=Au1=- (Rc//2RL) rbe =-50⨯(15//30) 4 ≈-125 (2)若改双端输出为从VT1的集电极单端输出,试求此时的差模放大倍数为 A=A =-1⨯⨯Rc=-1⨯50⨯30≈-187.5 du1 2rbe24 (3)在 (2)的情况下,设Ui1=5mV,Ui2=1mV,则输出电压为 Uo=Aud⨯uid=-187.5⨯(5-1)=-750mV 4.10在P4.10所示电路中,已知VCC =VEE =15V,三极管的均为20,UBEQ=0.7V, rbe=1.2KΩ,RC=15KΩ,Re=3.3KΩ,R1=R2=R=2KΩ,滑动变阻器RW=200Ω,滑动 端调在中间,稳压管的UZ=4V,R1=20KΩ。 (1)试估算静态时的IBQ1,ICQ1和UCQ1 (对地); (2)试估算放大电路的差模电压放大倍数Aud和差模输入电阻Rid,输出电阻Ro。 解: (1) I≈UZ-UBEQ3=4-0.7mA=1mA EQ3 ICQ1=I CQ2 Re ≈1I 2 EQ3 3.3 =0.5mA IBQ1 =IBQ1 ≈ICQ1= 1 0.5 20mA 25uA UCQ1=UCQ2=VCC-ICQ1RC1=(15-0.5⨯15)V=7.5V(对地) (2) Aud = R+rbe RC +(1+)⨯0.5RW =20⨯15 2+1.2+21⨯0.5⨯0.2 =-56.6 Rid=2[R+rbe+(1+)⨯0.5RW]=2[2+1.2+21⨯0.5⨯0.2]KΩ=10.6KΩ RO=2RC=2⨯15KΩ=30KΩ 4.11在图P4.11所示电路中,设两个三极管参数相同: 均为60,UBEQ=0.7V,其中 VCC=12V VEE=6V,RC1=RC2=10KΩ,Re=5.1KΩ,R1=R2=RW ∆Ui1=1V,∆Ui2=1.01V,计算: (1)双端输出时,ΔUO=? (2)从VT1单端输出时的ΔUO1=? =2KΩ,RW滑动端在中点, +VCC + ∆Ui1 Rc1 c1 R1 VT1 RWR +-2 ∆uoR2 VT2 ui2 + ∆Ui2 -Re - -VEE 图P4.11题4.11的图 解: (1)双端输出时,输出为差模信号放大输出,其差模电压放大倍数为 Aud (RC =- RS + RW)2 + rbe 静态时, IE1 =IE2 =1I 2Re 因为I ≈6-0.7=5.3=1.04mA Re5.1 所以 IE1 因为 =IE2 =1⨯1.04=0.52mA2 2626 rbe=300+(1+) E =300+(1+60)=3.35kΩ 0.52 所以 Aud (RC =- RS + RW)2 + rbe =-60⨯(10+1)≈-1232+3.35 则 ∆UO=(∆UI1-∆UI2)Aud =(1-1.01)⨯(-123)=1.23V (2)单端输出时,∆UO为差模电压和共模电压放大之和,其共模电压放大倍数为 A=- (RC + RW) 2=- 60⨯(10+1) ≈-1.052 uc S + rbe +2(1+)Re 2+3.35+(60+1)⨯5.1 Aud 则 '=Aud=-61.52 ∆UO =(∆UI1 - ∆UI2 )Aud '+(∆UI1+∆UI2)Auc 2 =(-0.01)⨯(-61.5)+1.005⨯(-1.052)=0.615-1.057≈-0.44V 4.12如图P4.12所示电路,三极管VT1、VT2和VT3的参数相同,β=50,UBEQ=0.7V,RC1=RC2=10KΩ,Re=1.5KΩ,Rb3=Rb4=8.2KΩ,R3=3.9KΩ,R1=R2=5KΩ,Rb1=Rb2=330KΩ,RW=0.1KΩ,,VCC=VEE=15V,稳压管VDZ的稳定电压为7.5V,且动态电阻很小,RW滑动端在中点。 计算: (1)VT1、VT2和VT3静态时的IC和UCE; (2)差模电压放大倍数和共模电压放大倍数; (3)差模输入电阻和输出电阻。 + VCC -VEE 解: (1)先求VT3静态时的IC3: 图P4.12题4.12的图 设Rb3两端的电压为UB3,UB3是稳压管稳定电压UZ被Rb3和R4分压所得,又由于Rb3=R4所以 UB3 所以 =1U 2Z =1⨯7.5=3.75V2 I=UB3-UBE3=3.75-0.7≈2mA E31.5 IC3≈IE3=2mA 又IE1=IE2≈IC1=IC2,IE1+IE2=IC3 所以I=I=1I=1mA C1C22C3 静态时VT1和VT2的基极电位为零,所以有 UCE2=UCE1=VCC-RC1IC1+UBE1=15-10⨯1+0.7=5.7V 而UCE3=VCC-RE3Re-UBE3=15-2⨯1.5-0.7=11.3V (2)因为电路是双端输出,又有 r=r =r=300+(1+)26=300+51⨯26≈1.63kΩ be1 be2be TE1 所以差模电压放大倍数为 A=-RC1 Rb21+rbe+(1+) =-50⨯10=-54.4, RW5+1.63+51⨯0.05 2 Auc=0 (3) 差模输入电阻和输出电阻分别为 Rid =2[Rb21 + rbe +(1+)RW]=2⨯(5+1.63+51⨯0.05)≈18.4kΩ2 RO=2RC=2⨯10=10kΩ 4.13试分析图P4.13中各复合管的接法是否正确。 如果认为不正确,请扼要说明原因;如果接法正确,说明所组成的复合管的类型(NPN或PNP),指出相应的电极,并列出复合管的和rbe的表达式。 (a)(b)(c)(d) 图P4.13题4.13的图 4.14通用型运放F747的内部电路如图P4.14所示,试分析: (1)偏置电路由哪些元件组成? 基准电流约为多少? (2)哪些是放大管,组成几级放大电路? 每级各是什么基本电路? (3)VT19、VT20和R8组成的电路的作用是什么? 解: (a)不正确,iE1与iB2方向不一致; (b)不正确,iC1与iB2方向不一致; (c)正确,类型为PNP管; (d)不正确,iE1与iB2方向不一致
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