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

 

∆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

'=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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