电子技术基础模拟部分 第五版 第六章作业题解答 田汉平 湖南人文斛故学院通信与控制工程系
电子技术基础模拟部分 第五版 第六章作业题解答 田汉平 湖南人文科技学院通信与控制工程系
湖南人文科技学院田汉平 6模拟集成电路 61模拟集成电路中的直流偏置技术 6.1.1电路如图题6.1.1所示,用镜像电流源(T1、T2)对射极跟随器进行 偏置。设β>1,求电流l的值。若rn(rn)=100k9。试比较该电路与分立元件 电路的优点。设Vc=-vE=10V,v=0.6V。 解:T、T2组成镜像电流源电路,对T3进 行偏置,电路中T的β>>1,故电路的电流 lo为 (-vE) R 10 kQ 20V-0.6V 0kg=19.4mA 图题6.1.1是由T1、T2电流源电路输出电 dT 阻r。=r代替射极跟随器T的射极电阻R3,该 电路的输入电阻R=rhn+(1+B)r,输出电阻 R,=n1+=m/(1+B)。该电路与分立元件 图题6.1.1 电路相比,电路的R更大,R。小,它的l0具 有恒流特性。 6.1.2电路如图题6.1.2(主教材图6.1.2)所示,设T1、T2的特性完全 相同,且r>R2,r=7<R,求电流源的输出电阻。 解:画出图题6.1.2的微变等效电路如图解6.1.2所示。在输出端加一电 压源,产生相应的电流i≈i2,列出输入回路的回路方程is[rhn2+(rnl‖R)]+ R (rn‖R)+R R Tbe?+r2
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湖南人文科技学院田汉平 R Icu ce2 ≈r v。 Re2 图题6.1.2 图解6.1.2 输出电路回路方程 (i。-B2i2) ie2Re2 +in2(Re2-B2ree2) Lb2B,r 将代入U。,则有 BaRe rbe2 +R 故输出电阻 B2R r R 当rn2<R2时,r。≈r2(1+B2),表明 B2越大,r。越大 +rss(15 v) 6.1.3电路如图题6.1.3所示, NMOS管的参数为:Vr=1V,Kn= 50μA/V2,A。=0。PMOS管的参数 为:Vr=-1V R 0,设全部管子均运行于饱和区,试求 R、l3和4的值。各管的WL值见 图示 -3 解:由图题6.1.3可知,l mA,l1=laF=1mA,由PMOS管T1 可得 LI=K(VGsI-Vr) 图题6.1.3
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湖南人文科技学院田汉平 0=imA/V(VGs +1)-1 mA 由上式可得Vs1=-7.32V;Vs=5.32V。 PMOS管T、T3的vcs应为负值,故取Vs=-7.32V。由图得知ls lRr=1mA,由 NMOS T2可写为 IREF =152=K,(VGs2-Vn2) mA=50μA/V2(V mA/V2(vs-1)2-1mA=0 由上式可得Va2=-3.47V;Vs2=5.47V NMOS管T2、T4的Vs应为正值,故取Vs2=+5.47V。 电路中的R=s-o-ye 15+Vs-vcs2_15-(7.32+5.4 (15-12.79)V 2.21kg 1 mA 因Vs=Vs,K=Kn3,(W/L)1=(W/L)3,所以l3=l1=1mA。T2和 T的Kn,Vs相同,但(W/L)2=25/10,(W/)4=50/10,所以l为 (W/L) 25/10 (WZ)12,14=50104=0.5mA 6.1.4图题6.1.4是由 PMOSFET T2、T3组成镜像电流源作为有源负载, NMOSFET T构成共源放大电路。当ran1=ra2=2Mg,Vm=1V,导电系数 K=100μA/V2,laE=100μA,求A,。 解:基本电流源输出电阻R。2=2,可得图解6.1.4为T1的等效电路模 型,由图(b)可知 n(rsn;‖ra2) 因为i0=K1(vos-Vn)2 2K, ( vGs -vrI)=2K, KI 2、/K 2√100μA/V2×100μA=200μS
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湖南人文科技学院田汉平 +10V) PMOS IDI NMOS 图题6.1.4 图解6.1.4 A g =-200×106×2×10°=-200 6.1.5电流源电路如图题6.1.5所示,V=+5V,-Vs=-5V,T~ Ts为特性相同的NMOS管Vr=2V,Kn2=Kn=Ka4=K。=0.25mA/V2,Kn1= 0.10mA/V2,A=0,求I和l值。 +VD(+5V) IREFIDI Ip2 图题6.1 解:由电路看出 所以 KnI(VGS1-V)=Kn2(Vcs2-Vr) 0.10(Vs-2)2=0.25(Vcs vcs2=0.632Vcs1+0.736V 将 Vs2 =[VDp-(-Vss)]-Vcs=10 V
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湖南人文科技学院田汉平 代入上式得 V。s=5.676V,Vs=10V-5.676V=4.324V lngF=Kn1(Vcs!-Vr)2=0.10×(5.676-2)mA=1.35mA 值得指出的是,当T3、T4、T的特性不同时(如W儿L或K。不同时),各 管的输出电流和输出电阻不同 6.2差分式放大电路 6.2.1在图题6.2.1(主教材图6.2.2)所示的射极耦合差分式放大电路 中,+Vc=+10V,-vE=-10V,l=1mA,r。=25k9(电路中未画出), Ra=R2=10kQ,BJT的B=200,VBE=0.7V;(1)当1=a=0时,求lc v、Vε1和veε2;(2)当v1=-v2=+时,求双端输出时的A和单端输出的 和KCMR1的值 Rel 图题6.2.1 解:(1)lc1=lc2=l12=0.5mA, Ua=0时,VE=0-V 0.7V vc-lc1Ra1-VE=(10-0.5×10+0.7)V=5.7 (2)双端输出时 200×10k9 186.9 10.7k 式中 rn1=200+(1+200 n=10.7k9
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湖南人文科技学院田汉平 单端输出时 =-93.45 R 10k9 A 0.2 2×25k =467.25 6.22电路如图题6.2.2所示,Rn1=R2=1009,BJT的B=100,VBE= 0.6V,电流源动态输出电阻r。=100k。(1)当t1=0.01V、v2=-0.01V时, 求输出电压vo=o1-a的值;(2)当c1、c2间接入负载电阻R=5.6kQ时,求 o的值;(3)单端输出且R1=∞时,v=?求Am、A和KM的值。(4)求电 路的差模输入电阻Ra、共模输入电阻R和不接R1时,单端输出的输出电 阻R 解:(1)当t1=0.01V,v2=-0.01V tvcc(+10 V 时,求输出电压Uo的值 lo =2 mA I lo mA=1 mA R 5.6 kQ 5.6 kQ 200g+(1+B =200+101 26×10 1×10-9≈2.8k A BR。 (1+B)R -100×5. vE(-10V) 28+(1+100)×100×103 43.41 图题6.2.2 = A =-43.41×[0.01-(-0.01)]v 0.87V (2)当c1、c2间接入R1=5.6kQ时,求v BR. R A (1+B)R 100×1.87 2.8+(1+100)×100×10 14.5 =A′
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湖南人文科技学院田汉平 (3)单端输出,且R1=∞时,差模电压增益 BR (1+B)R 100×5.6k =2×[2.8+(1+100)×0.1k=217 输出电压a2=Aa·t1=21.7×0.02V≈0.43V 共模电压增益为 R 5.6 2×100 共模抑制比为 21.7 CMR2 775 (4)求电路的Ra、R和R。2 差模输入电阻 2[rn+(1+B)R1] =2×[2.8+(1+100)×100×10-3]90=25.8k9 共模输入电阻 R。=[re+(1+B)(Ra+2r。) [2.8+(1+100)(100×103+2×100)]kQ 单端输出电阻为 Ra2=R。=5.6k 6.2.3电路如图题6.2.3所示,设 BJT的B1=B2=30,B3=B4 IRc R V2=0.6V,VB3=VB4=0.7V。试计算 6.2 kQ 双端输入、单端输出时的Ra、A、A及 的值 解:静态时,υn=va=0,Vε3=VB4= [0-(0.6+0.7)] 3V,故 R 4.7k VEE(6V 1 VE3-(-VEE) 图题6.2
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湖南人文科技学院田汉平 1.3+6 A =0. 5 mA 4.7×10 E30.50mA 100=0.005mA 2 6 ≈5.45kg rbe=rhn2=2009+(1+B1) =|200+31X。6 0.005八 Q≈161.4k9 由T、T3的集电极单端输出时的差模电压增益 B,B3R [re1+(1+B1) 100×30×6.2 2×(161.4+5.45×31) 18600 660.7 单端输出时共模电压增益 A BB2 R (1+B1)[rbn3+(1+B3)2R 30×100×6.2 161.4+(1+30)×[5.45+(1+100)×2×4.7丁 共模抑制比 CMRI 0.63/44.4 差模输入电阻 [rbn1+(1+B1)rm3] 2×(161.4+31×5.45)k9=660.7k 6.24电路如图题6.2.4所示,已知BT的B1=B2=B3=50,ra=200k9 vεE=0.7V,试求单端输出的差模电压增益A、共模抑制比Kw2、差模输入电 阻R和输出电阻R。。 提示:(1)T3、R1、R2和R3构成BJT电流源; (2)AB两端的交流电阻
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湖南人文科技学院田汉平 Vcc(+9v 4.7kQ 4.7kQ R 10k9 100g 100g1009 Re 1.2k R2 R 3 kQ 45.6kQ2 图题6.2.4 AB 31+ R R2+R 解:R2两端的电压为 R R,+R (+9)V≈+3.1V 3+5.6 E R A=2 mA 1.2×103 TE1=1E2 =E3=l mA =2009+(1+B1) =200+(1+50)36 ≈1.53k9 rns2=2009+(1+B3)r=200+(1+50)2|_≈0.86k0 R1‖R2≈1.95k 单端输出差模电压增益 B(Ra2‖RL) (1+B)R
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