通用型集成运放一般由几部分电路组成

第三章题解1习 题3.1 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 。3.2 已 知 一 个 集 成 运 放 的 开 环 差 模 增 益 Aod 为 100dB， 最 大 输 出 电 压 峰 -峰 值 Uopp ±14V， 分 别 计 算 差 模 输 入 电 压 uI（ 即 uP uN） 为10 V、 100 V、 1mV、 1V 和 10 V、 100 V、 1mV、 1V 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5od10Blg2A当 集 成 运 放 工 作 在 线 性 区 时 ， 输 出 电 压 uO Aod uI； 当 Aod uI 超 过±14V 时 ， uO 不 是 14V， 就 是 14V。 故 uI（ 即 uP uN） 为10 V、 100 V、 1mV、 1V 和 10 V、 100 V、 1mV、 1V 时 ， uO 分别 为 1V、 10V、 14V、 14V、 1V、 10V、 14V、 14V。3.3 已 知 几 个 集 成 运 放 的 参 数 如 表 P3.3 所 示 ， 试 分 别 说 明 它 们 各 属 于 哪 种类 型 的 运 放 。表 P3.3特性指标 Aod rid UIO IIO IIB 3dBfH KCMR SR 单位增益带宽单位 dB M mv nA nA Hz dB V/ V MHzA1 100 2 5 200 600 7 86 0.5A2 130 2 0.01 2 40 7 120 0.5A3 100 1000 5 0.02 0.03 86 0.5 5第三章题解2A4 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 。3.4 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 IC1、 IC2 各 为 多 少 。图 P3.4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 IC。 先 求 出 R 中 电 流 ， 再 求 解IC1、 IC2。 A10BE4CRUVIRRIIII3)( 32C CC030当 （ 1 ） 3 时 A10C21RII第三章题解33.5 图 3.5 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 ， ICO/IB= 4， e-b 间 电 压 约 为 0.7V。 试 求 解 IC1、 IC2 各 为 多 少图 P3.5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、 IC2。A32016 V)7.0(A 0C210CBCEBEIIIURUVIR其 中第三章题解44.6 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 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)()( ds2s1mIds2s1DIOguriuu 3.7 电 路 如 图 P3.7 所 示 ， 具 有 理 想 的 对 称 性 。 设 各 管 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 uI2） ， 则 由 此 产 生 的 差 模 电 流 为 iD， 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 放第三章题解5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 P3.7 分 别 为 )1(2IOIiAii3.8 电 路 如 图 P3.8 所 示 ， 具 有 理 想 的 对 称 性 。 回 答 题 3.7 所 提 的 问 题 。图 P3.8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)1(2IOIiAii3.9 电 路 如 图 P3.9 所 示 ， T1 与 T2 管 的 特 性 相 同 ， 所 有 晶 体 管 的 均相 同 ， Rc1 远 大 于 二 极 管 的 正 向 电 阻 。 当 uI1 uI2 0V 时 ， uO 0V。第三章题解6图 P3.9（ 1） 求 解 电 压 放 大 倍 数 的 表 达 式 ；（ 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21be3c2e13bc12uuuArRr（ 2） 当 有 共 模 输 入 电 压 时 ， uO 近 似 为 零 。 由 于 Rc1 rd， uC1 uC2， 因 此 uBE3 0， 故 uO 0。3.10 电 路 如 图 P3.10 所 示 ， T1 与 T2 管 为 超 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 P3.10 （ 3） 电 路 采 用 超 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第三章题解73.11 电 路 如 图 P3.10 所 示 ， 试 问 ： 为 什 么 说 D1 与 D2 的 作 用 是 减 少 T1与 T2 管 集 电 结 反 向 电 流 ICBO 对 输 入 电 流 的 影 响 ？解 ： 因 为 UBE3 UCE1 2UD ， UBE1 UD ， UCE1 UD， 所 以 UCB1 0，反 向 电 流 为 零 ， 因 此 ICBO 对 输 入 电 流 影 响 很 小 。3.12 在 图 P3.12 所 示 电 路 中 ， 已 知 T1 T3 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 问 ：（ 1） iC2 ?（ 2） iB2 ?（ 3） Aui= uO/(iI1 iI2) ？图 P3.12解 ： （ 1） 因 为 T1 和 T2 为 镜 像 关 系 ， 且 2， 所 以 iC2 iC1 iI2 。（ 2） iB3 iI1 iC2 iI1 iI2 （ 3） 输 出 电 压 的 变 化 量 和 放 大 倍 数 分 别 为c3BOI21Oc3c3)( RiuiuARii 第三章题解83 13 比 较 图 P3.13 所 示 两 个 电 路 ， 分 别 说 明 它 的 是 如 何 消 交 越 失 真 和如 何 实 现 过 流 保 护 的 。图 P3.13解 ： 在 图 （ a） 所 示 电 路 中 ， D1、 D2 使 T2、 T3 微 导 通 ， 可 消 除 交 越 失 真 。R 为 电 流 采 样 电 阻 ， D3 对 T2 起 过 流 保 护 。 当 T2 导 通 时 ，uD3 uBE2 iOR uD1， 未 过 流 时 iOR 较 小 ， 因 uD3 小 于 开 启 电 压 使 D3 截 止 ；过 流 时 因 uD3 大 于 开 启 电 压 使 D3 导 通 ， 为 T2 基 极 分 流 。 D4 对 T4 起 过 流 保 护 ，原 因 与 上 述 相 同 。在 图 （ b） 所 示 电 路 中 ， T4、 T5 使 T2、 T3 微 导 通 ， 可 消 除 交 越 失 真 。R2 为 电 流 采 样 电 阻 ， T6 对 T2 起 过 流 保 护 。 当 T2 导 通 时 ， uBE6 iOR2， 未 过 流时 iOR2 较 小 ， 因 uBE