第四章集成运算放大电路 自测题 选择合适答案填入空内。 (1)集成运放电路采用直接耦合方式是因为 可获得很大的放大倍数B.可使温漂小 C.集成工艺难于制造大容量电容 (2)通用型集成运放适用于放大 A.高频信号 B.低频信号 C.任何频率信号 (3)集成运放制造工艺使得同类半导体管的 A.指标参数准确 参数不受温度影 C.参数一致性好 (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)为增大电压放大倍数,集成运放的中间级多采用 A.共射放大电路 共集放大电路 C.共基放大电路 解:(1)C (2)B (3)C (4)A 二、判断下列说法是否正确,用“√”或“×”表示判断结果填入括号 (1)运放的输入失调电压U1o是两输入端电位之差。( (2)运放的输入失调电流l1o是两端电流之差。() (3)运放的共模抑制比KCM (4)有源负载可以增大放大电路的输出电流。( (5)在输入信号作用时,偏置电路改变了各放大管的动态电流。() 解:(1)×(2)√(3)√(4)√(5) 第四章题解-1
第四章题解－1 第四章 集成运算放大电路 自 测 题 一、选择合适答案填入空内。 （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 于制 造 大容 量 电 容 （2）通用型集成运 放 适用 于 放大 。 A．高频信号 B. 低频信号 C. 任何频率信号 （3）集成运放制造 工 艺使 得 同类 半 导体 管 的 。 A. 指标参数准确 B. 参数不受温度影响 C．参数一致性 好 （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）为增大电压放 大 倍数 ， 集成 运 放的 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 解 ：（1）C （2）B （3）C （4）A （5）A 二、判断 下 列说 法 是否 正 确 ，用 “ √” 或 “×”表 示 判断 结 果填 入 括号 内。 （1）运放的输入失 调 电 压 UIO 是 两 输入 端 电位 之 差。( ) （2）运放的输入失 调 电 流 IIO 是两 端 电 流之 差 。( ) （3）运放的共模抑 制 比 c d CMR A A K = ( ) （4）有源负载可以 增 大放 大 电路 的 输出 电 流 。( ) （5）在输入信号作 用 时， 偏 置电 路 改变 了 各 放大 管 的动 态 电流 。( ) 解 ：（1）× （2）√ （3）√ （4）√ （5）×
三、电路如图T4.3所示,已知β1=B2=B3=100。各管的UBE均为0.7V, 试求lc2的值 4kΩ 1T2 图T4.3 解:分析估算如下 100uA R TR=Ic+lB2=l0 lc+Blk≈la=100uA 、电路如图T4.4所示 图T44 第四章题解-2
第四章题解－2 三、电路 如 图 T4.3 所 示，已知 β1=β2=β 3=1 00。各 管 的 UBE 均 为 0. 7V， 试求 IC2 的值。 图 T4.3 解 ： 分析估算如下： 100 CC BE2 BE1 = − − = R V U U I R μA C C0 B2 C0 B1 C E2 E1 C0 C1 C I I I I I I I I I I I I R = + = + = + = = = 100 1 C = + = R R I I I μA 四、电路如图 T4.4 所 示。 图 T4.4
(1)说明电路是几级放大电路,各级分别是哪种形式的放大电路(共 射、共集、差放……) (2)分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标(如增大放大倍 数、输入电阻……)。 解:(1)三级放大电路,第一级为共集-共基双端输入单端输出差分放大 电路,第二级是共射放大电路,第三级是互补输出级。 (2)第一级采用共集-共基形式,增大输入电阻,改善高频特性:利用 有源负载(Ts、T6)增大差模放大倍数,使单端输出电路的差模放大倍数近 似等于双端输出电路的差模放大倍数,同时减小共模放大倍数 第二级为共射放大电路,以T、T8构成的复合管为放大管、以恒流源作 集电极负载,增大放大倍数 第三级为互补输出级,加了偏置电路,利用D1、D2的导通压降使Ts和 T10在静态时处于临界导通状态,从而消除交越失真 五、根据下列要求,将应优先考虑使用的集成运放填入空内。已知现有 集成运致的类型是:①通用型②高阻型③高速型④低功耗型⑤高压型 ⑥大功率型⑦高精度型 (1)作低频放大器,应选用 (2)作宽频带放大器,应选用 (3)作幅值为1μⅤ以下微弱信号的量测放大器,应选用 (4)作内阻为100k9信号源的放大器,应选用。 (5)负载需5A电流驱动的放大器,应选用。 (6)要求输出电压幅值为±80的放大器,应选用 (7)宇航仪器中所用的放大器,应选用 解:(1)① (2)③ (3)⑦ (4)② (5)⑥ (6)⑤ (7)④ 第四章题解-3
第四章题解－3 （1） 说 明 电 路 是 几级 放 大 电 路 ， 各 级 分 别 是 哪种 形 式 的 放 大 电 路 （共 射、共集、差放… …）； （2） 分 别 说 明 各 级采 用 了 哪 些 措 施 来 改 善 其 性能 指 标 （ 如 增 大 放 大倍 数、输入电阻…… ）。 解 ：（1）三级 放大 电 路，第一 级 为共 集-共基 双 端输 入 单端 输 出差 分 放大 电路，第二级是共射放大电路，第三级是互补输出级。 （2）第 一 级采 用 共集- 共 基 形式 ， 增大 输 入 电阻 ， 改善 高 频 特性 ； 利用 有 源 负载 （ T5 、 T6 ） 增 大 差 模放 大 倍 数 ， 使单 端 输 出 电 路 的差 模 放 大 倍 数近 似等于双端输出电路的差模放大倍数，同时减小共模放大倍数。 第二级为 共 射放 大 电路 ，以 T7、T8 构成 的 复合 管 为放 大 管、以恒 流 源作 集电极负载，增大放大倍数。 第三级为 互 补输 出 级， 加 了偏 置 电路 ， 利用 D1、 D2 的导 通 压降 使 T9 和 T1 0 在静态时处于 临界 导 通状 态 ，从 而 消除 交 越失 真 。 五、根据 下列 要 求， 将应 优 先考 虑 使用 的 集成 运 放填 入 空内 。已 知 现有 集成运致的类型是：①通用型 ②高阻型 ③高速型 ④低功耗型 ⑤高压型 ⑥大功率型 ⑦高精度型 （1）作低频放大器 ， 应选 用 。 （2）作宽频带放大 器 ，应 选 用 。 （3）作幅值为 1μ V 以下 微 弱信 号 的量 测 放大 器 ，应 选 用 。 （4）作内阻为 100 kΩ 信 号源 的 放大 器 ，应 选 用 。 （5）负载需 5A 电 流 驱动 的 放大 器 ，应 选 用 。 （6）要求输出电压 幅 值为 ±8 0 的 放 大器 ， 应选 用 。 （7）宇航仪器中所 用 的放 大 器， 应 选用 。 解 ：（1）① （2）③ （3）⑦ （4）② （5）⑥ （6）⑤ （7）④
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、1V和-10μV、一100μV、一1mV、一1V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l(即wp-wN)为10μV、100μV、lmV V和-10μV、-100μV、-1mV、一1V时,uo分别为lV、l0V、l4V、14V 0V、一14V、-14V 4.3已知几个集成运放的参数如表P43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A。 d nd UIo 11oIiB-3 dBf KcR Sr单位增益带宽 单位 dB MQ Hz MHZ 100 5200600 130 1200.5 100|1000 510.020.03 0.5 100 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 第四章题解
第四章题解－4 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 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 (+15V) RI134kQ2 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 IR=-CC BE4 BE0=100H A B Ic B(1+B) B+B B+B+3 当B(1+B)>>3时 lc1=le≈l=100uA 第四章题解-5
第四章题解－5 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/l=4,e-b 间电压约为0.7V。试求解lc、l2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lc、lc =200A(其中UB=0.7V) R BIR 1601A 1+B IC1=lc0=16q1 A Ic2=2lc0=3201 A 四章题解-6
第四章题解－6 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rds1和rds2。试求解电压放大倍数Aa=△uo/△a的表达式 图P46 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rds、rds2,所以电压放大倍数 Au的表达式为 D(as1∥ ∥ 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gm; T3与T4管特性对称;T2与T4管d-s间动态电阻为rds2和rss4。试求出两电路 的电压放大倍数Aa=△uo/△(un1-u)的表达式 图P4 第四章题解一7
第四章题解－7 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 。 图 P4.7
解:在图(a)(b)所示电路中 △o=AD2-M4≈Mbn2-AiD=-2Aib △(n-l) △(u1-ll2) 图(a)所示电路的电压放大倍数 A ds2∥F △(u1-l12) (a2∥ra4) 同理,图(b)所示电路的电压放大倍数 A≈gm(as2∥a4) 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(m-u12),则由此产生的差模电流为△iD,求 解电路电流放大倍数A的近似表达 式 解:(1)图示电路为双端输入、 单端输出的差分放大电路。T1和T2、 T T3和T4分别组成的复合管为放大管,a下T Ts和T6组成的镜像电流源为有源负 (2)由于用T5和T6所构成的镜 像电流源作为有源负载,将左半部分 放大管的电流变化量转换到右边,故 输出电流变化量及电路电流放大倍数 图P4.8 分别为 ≈2(1+B)BMi +B)B 第四章题解-8
第四章题解－8 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 －u I2），则 由此 产 生的 差 模电 流 为△i D ，求 解电路电流放大倍数 Ai 的近 似 表达 式。 解 ：（1）图 示电 路 为双 端 输入 、 单端 输 出的 差 分放 大 电路 。 T1 和 T2、 T3 和 T4 分 别 组成 的 复合 管 为放 大 管， T5 和 T6 组成 的 镜像 电 流源 为 有源 负 载。 （2）由 于 用 T5 和 T6 所 构 成的 镜 像 电流 源 作 为有 源 负 载， 将 左 半部 分 放 大管 的 电 流变 化 量 转换 到 右 边， 故 输出电流变化量及电路电流放大倍数 图 P4.8 分别为 2(1 ) 2(1 ) I O O I + = + i i A i i i
4.9电路如图P4.9所示,具有理想的对称性。回答题4.8所提的问题。 T 图P49 解:(1)图示电路为双端输入、单端输出的差分放大电路。T1和T2、 T3和T3分别组成的复合管为放大管,Ts和T6组成的镜像电流源为有源负载 (2)由于用Ts和T6所构成的镜像电流源作为有源负载,将左半部分放 大管的电流变化量转换到右边,故输出电流变化量及电路电流放大倍数分别 △i0≈2(1+B)BA 4s△=2+B)B 4.10电路如图P4.10所示,T1与T2管的特性相同,所有晶体管的β均 相同,R1远大于二极管的正向电阻。当u=u12=0V时,uo=0V。 RellI IR 图P4.10 (1)求解电压放大倍数的表达式 第四章题解-9
第四章题解－9 4.9 电路如图 P4.9 所示 ， 具有 理 想的 对 称性 。 回答 题 4. 8 所 提 的 问题 。 图 P4.9 解 ：（1） 图示 电 路 为双 端 输 入、 单 端 输 出的 差 分 放大 电 路 。 T1 和 T2、 T3 和 T3 分 别 组成 的 复合 管 为放 大 管 ，T5 和 T6 组 成的 镜 像电 流 源为 有 源负 载。 （2）由于用 T5 和 T6 所 构 成的 镜 像电 流 源作 为 有源 负 载， 将 左半 部 分放 大管的电流变化量转换到右边，故输出电流变化量及电路电流放大倍数分别 为 2(1 ) 2(1 ) I O O I + = + i i A i i i 4.10 电路如图 P4.10 所 示， T1 与 T2 管的 特 性相 同 ，所 有 晶体 管 的β 均 相同，Rc1 远大于二 极管 的 正向 电 阻。 当 uI1 ＝u I2＝ 0V 时 ，uO ＝0V。 图 P4.10 （1）求解电压放 大倍 数 的表 达 式；
(2)当有共模输入电压时,Wo=?简述理由 解:(1)在忽略二极管动态电阻的情况下 R1∥ Ibe Auz-B A2=-B R A2=An1·A (2)当有共模输入电压时,o近似为零。由于Rc1>>rd,△uc1≈△uc2, 因此△BE3≈0,故o≈0 4.I1电路如图P4.11所示,T1与T2管为超β管,电路具有理想的对称 性。选择合适的答案填入空内 (1)该电路采用了 共集-共基接法 RR 共集-共射接法 共射-共基接法 (2)电路所采用的上述接法是为 A.增大输入电阻 B.增大电流放大系数 C.展宽频带 图P4.11 (3)电路采用超B管能够 A.增大输入级的耐压值 B.增大放大能力 C.增大带负载能力 (4)T1与T2管的静态压降约为 A.0.7V B.1.4V C.不可知 解:(1)C(2)C(3)B 4) 4.12电路如图P4.11所示,试问:为什么说D1与D2的作用是减少T1 第四章题解
第四章题解－10 （2）当有共模输 入电 压 时， uO =？简 述 理由 。 解 ：（1）在忽略二极管动态电阻的情况下 1 2 be3 c2 2 be1 be3 c1 1 2 u u u u u A A A r R A r r R A = = − − ∥ （2）当 有 共模 输 入电 压 时，uO 近 似 为零 。由 于 R c1＞ ＞ rd，△u C1≈ △u C2， 因此△uBE 3≈0，故 uO ≈0。 4.11 电路如图 P4.11 所示 ， T1 与 T2 管为超β 管 ，电 路 具有 理 想的 对 称 性。选择合适的答案填入空内。 （1）该电路采用了 。 A．共集-共基接法 B. 共集-共射接法 C．共射-共基接法 （2）电路所采用的 上 述接 法 是为 了 。 A．增大输入电阻 B. 增大电流放大系 数 C．展宽频带 图 P4.11 （3）电路采用超 β 管能 够 。 A．增大输入级的 耐压 值 B. 增大放大能力 C．增大带负载能 力 （4）T1 与 T2 管的 静 态压 降 约为 。 A．0.7V B. 1.4V C. 不可知 解 ：（1）C （2）C （3）B （4）A 4.12 电路如图 P4.11 所 示 ，试 问 ：为 什 么 说 D1 与 D2 的 作用 是 减 少 T1