6集成电路运算放大器 6.1.1某集成运放的一单元电路如图题6.1.1所示,T、T2的特性相同,且BJT的B足够 大,问:(1)T、T2和R组成什么电路?在电路中起什么作用?(2)写出Ie和Ie2的表达式。 设|Vm|=0.7V,Vc和R均已知。 解(1)T1、T2和R组成镜像电流源电路,在电路中作 为T3的恒流源负载,可提高放大电路的电压增益 (2)Ic2看作是lw的镜像电流,即 Ic2≈1R Vec- Vr vce-0 R R 61.2电路如图题6,1,2所示,所有BT的B均很大, Vm=0.7V,且T2、T,特性相同,电路参数如图。问:(1) T2、T和R组成什么电路?在电路中起什么作用?(2)电路 中T1、R起电平移动作用,保证v=0时,v0=0。求1g Ics和Ra的值。 解(1)T2、T3和R组成镜像电流源电路,在电路中作 图题6 为BJTT1的恒流源负载,提高带负载能力。 (2)当v1=0时,vo=0 (12-0.7+12)V I ko 23.3mA (8-0.7) (23.3×10 3130 6.1.3图题6.1.3所示是由NPN管(T1)与PNP管(T2)组成的电平移动电路,BJT均为硅 管,设|Vm|=0.7V。静态v=0时,若要求o=0,计算I和I2的值。 I=-VHE(VEE) (-0.7+12)V 56×1030 ≈0.2×10-3A =0.2mA 12V I2≈le2=Ra12×105a 1×10-3A=1mA 77
+12V 6 kn 图题6.1.2 图题6.1.3 6.2.1如图题6.2.1所示的放大电路中,试 回答下列问题:(1)在△Vs=0时,Vo=5.1V 当△Vs=16mV时,Vo=9.2V,问电压增益是 10kn 多少?(2)如果△Vs=0,由于温度的影响,V 00 kn 由5.1V变到4.5V,问折合到输入端的零点漂 移电压△V1为多少? △Vs I kn Vo 解(1)放大电路的电压增益 △V。(9.2-5.1)V Av=△Vs ≈256 16×10-V (2)折合到输入端的零点漂移电压 图题6.2.1 △V1=4.5-5:1)V =-2.3mV 6.2.2双端输入、双端输出理想的差分式放大电路如图题6.2.2所示。求解下列问题:(1) 若vn=1500V,va=500V,求差模输入电压v,共模输入电压v的值;(2)若Av=100,求 差模输出电压vo;(3)当输入电压为v时,若从c2点输出,求va与va的相位关系;(4)若输出 电压v。=1000v1-999v时,求电路的Av、Avc和KcR的值。 解(1)差模输入电压为 1500gV-500gV=1000gV 共模输入电压为 =5(1500+500)gV=1000gV
(2)A1D=100,差模输出电压为 o+Vec =A =100×1000gV=100mV0 同相。 R (4)vo=1000vn-999va,求A1、Avc和Kcw的值。 AvD(va -v2)+A (AvD+Av)v(AvD-3 Av)v 所以 AvD+ oAve=1 000 图6.2.2 则 vc=1,Av=99.5,K|Ag=995 62.3电路如图题6.2.3所示,RA=R2=1009, BJT的B=100,V=0.6V。求:(1)Q点(Im、Ia、 Vc1);(2)当v1=0.01V、va=-0.01V时,求输出 电压vo=mon的值;(3)当、间接人负载电阻 k 6kn R1=5.6kQ时,求vo的值;(4)求电路的差模输入电 阻Ra、共模输入电阻R:和输出电阻R。 解(1)当va=0时,求Q点 I=2 mA =2l=2 nA=I mA k∩ Im=Ic/B=1mA100=10pA出的 图题6.2.3 [10-1×5.6-(-0.6)]V=5V (2)当vn=0.01V,v2=-0.01V时,求输出电压vo的值。 +(1+B 26×10-3 =2009+101×y≈2.8kg A +(1+B)Rn -100×5.6 2.8+(1+100)×100×105
43.75 =-43.75[0.01-(-0.01)V1 (3)当c、C2间接入R1=5.6k时,求 R A r+(1+B)R 100×1.87 2.8+(1+100)×100×10 ≈-14.5 Uo=A -0.29 (4)求R、R和R。 差模输入电阻R为 Ru=2[r+(1+B) 2[2.8+(1+100)×100×10-3]k=25.6k0 共模输入电阻R为 R=2[r+(1+P)(Ra+2x) 5[2.8+(1+100010+2×100)]ka 10.1Ma 输出电阻R。为 R=2R=2×5.6k=11.2k0 62.4电路参数如图题6.2.3所示。求:(1)单端输出且当R1=∞时,vo2=?;R1=5.6k2 时,v2=?(2)不接R时,单端输出的Am2、Avc2和Kc的值。(3)差模输入电阻Ra、共模 输入电阻R和不接R1时,单端输出的输出电阻R。的值。 (1+B)R 100×5.6 2[2.8+(1+100×0.1] o2=Avm?vu21,8×0.02=0.44V 当R1=5.6k时,求vm B(R2‖R1) AvD 2[rk+(1+B)R] 10.9
02=Av vd=0. 22 V (2)R1=∞且单端输出时,差模电压增益为 A 共模电压增益为 R 5.6 0.0280 共模抑制比为 0.028 778.6 (3)求单端输出时的R、R2和R 差模输入电阻为 Ra=2[r+(1+B)R. =2[2.8+(1+100)×100×10-3]0=25.6kn 共模输入电阻 R=2r+(1+B)(R.+2) 2.8+(1+100)(1 2×100)] =10M9 输出电阻为 R。=R。=5,6k 62.5电路如图题6.2.5所示,FET的gm=2 mS,rs=20kn,求:(1)双端输出时的差模电压增 益AvD=(vo-a)/va的值;(2)电路改为单端输 10k 出时,Am、Av和Kcm的值 1)差模电压增益 T (Ra‖rs) 2mS[6.67k2]=-13.3 (2)单端输出时,差模电压增益 图题6.2.5 A 共模电压增益 (R g(2R
1+2×10(0×10)==0.3 共模抑制比 K A 0.33 6.2.6电路如图题6.2.6所示,设BJT的B1=B2 0,B3=B4=100,V1=Vm2=0.6V,Vm3=VB 0.7V。试计算双端输入、单端输出时的Ra、Av、 Av和KcM的值。 解静态时,v=va=0,Va=Vp=0-(0.6+ 0.7)=-1.3V,故 IR 1Vs-( uk 7kn 1.3+6 24.7×10 A=0. 5 mA 图题6.2.6 lE=I=IE 0.50mA B3 =0.005mA 100 ru=r=2000+(1+B3) =200+101×0.5 Q≈5.5kQ ru=ru=2009+(1+) 00+31×-26 0.0050=161.4k0 由T1、T3的集电极单端输出时的差模电压增益 B1B3Re -100×30×6.2 2[161.4+5.5×31] 18600 663.8 单端输出时共模电压增益 BIB, R (1+B1)[r+(1+B3)2R] 82
161.4+(1+30)[5.5+(1+100)×2×4.7] 0.63 共模抑制比 0.63 差模输入电阻 Ru=2[r11+(1+B1)r =2[161.4+31×5.5]k=664k 6.27电路如图题6.2.7所示,已知BJT的B1= B21=B3=50,r=200k2,V=0.7V,试求单端输出 时的差模电压增益AVm、共模抑制比Kc、差模输人 7 kn 电阻R。和输出电阻R。。 提示:AB两端的交流电阻 BaRes r=r1+ r3+(R1‖R2)+Ra 解R2两端的电压为 R R1+R2 3 (+9)=+3.1V R-VI 3.1-0.7 1.2×10A=2mA TEs=I mA +(1+B1) 1.53k 2000+(1+B3 =0.86k9 R1‖R2=1.95k 单端输出差模电压增益 B(Ra‖R1) 2[R,+r1+(1+B)Ra 2×[0.1+1.53+(1 AB两端交流电阻为
rAB=r。=rs1+ rk3+R1‖R2+R 50 2001+0.86+1.05+1.2k =3.2M 单端输出的共模电压增益 A B(Ra‖R1) e22(1+B)r。 50×3.2 2×(1+50)×3.2×10 -0.0005 共模抑制比 K A 005=24000 差模输入电阻 Ra=2[R,+ra1+(1+B)R.] 2[0.1+1.53+51×0.1]kn=13.5k 差模输出电阻 R=R,=4.7kn 62.8电路如图题6.2.8所示,BTT1、T2、T均为硅管,设B1=B2=50,B3=80,Vm|= 0.7V,当v;=0时,vo=0V。(1)估算各级的静态电流I、Ia、l、管压降Vcg、Vcg及Ra的 值;(2)总的电压增益A=Am2·A2;(3)当v1=5mV时,vo=?(4)当输出端接一R1= 12k时的电压增益Av。 oko 图题6.2.8 解(1)T1、T2组成单入一单出差分式输入级,T3为共射放大电路,其静态工作点为 T ==(=12y)=1mA
(12 =0-(12-1×3)V=-9V rs=2000+(1+B l=200+(1+80)=23kn IEsR.3+I VBEsI 1×3+0.7 A=0.37mA 10×10 =[12-0.37×10-(-0.7)]V=9V 26 =120014+50)0.37a=378k2 TE-2 2=0.74 mA (Ra+Ra)IE=(12-0.7)V R。=12-0.710×0.74ka=5.2k (2)总的电压增益 (Ra‖Ra) AvD2=2(1+Rb) 2=rk3+(1+B3)Ras =(2.3+81×3)ka=245.3k0 R。‖Ra=9.6k ×9.6 Aw2=2(3.78+1)≈50 R An=-r3+(1+B2)R 80×12 2.3+(1+80)3 Av=Av·Av2=-50×3.9=-195 (3)当v,=5mV时,输出电压 Uo=Ay·v1=-195×5×103=-0.98V (4)当输出端接一负载电阻R1=12k时 B3(Ra‖R1) Avr= (1+B3) 0×6 3+(1+80)3 97.5 629电路如图题6.2.9所示,设所有BJT的B=20,rk=2.5kn,r=200k0,FET的 4mS,其他参数如图所示。求:(1)两级放大电路的电压增益A=Av:Av2;(2)R和P
(3)第一级单端输出时的差模电压增益Avm=、共模电压增益A和共模抑制比Kc 注:源极恒流源交流等效电阻为 B(Rs+Roi) 十 R3‖(r+R)] okn 0%3 图题6.2.9 解(1)两级放大电路的电压增益 AvD=Av·A R R (1+B 2.5+(1+20)×0.2 =730 (2)输入电阻R=R1r≈R1=5.1MQ 输出电阻R。=Ra3+R=24k (3)第一级单端输出时的差模电压增益 -(R+是2)1[+(1+2] 2x4×531=-102
