第06章 集成电路运算放大器
6.1 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
6.2 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KCMR
AdAc
( )
(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)×
6.3 电路如图6.3所示,已知β1=β2=β3=100。各管的UBE均为0.7V,试求
IC2的值。
图6.3
解:分析估算如下:
IR=
VCC-UBE2-UBE1
R
=100μA
IC0=IC1=IC
IE2=IE1
IR=IC0+IB2=IC0+IB1=IC+
IC
β
IC=
β1+β
⋅IR≈IR=100μA
6.4 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。
6.5 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u(为10μV、100μV、1mV、I即uP-uN)1V和-10μV、-100μV、-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
20lgAod=100dBAod=10
5
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10μV、100μV、1mV、1V和-10μV、-100μV、-1mV、-1V时,uO分别为1V、10V、14V、14V、-1V、-10V、-14V、-14V。
6.7 多路电流源电路如图6.7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6.7
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。 IR=
VCC-UBE4-UBE0
R
=100μA
3IC
IR=IC0+IB3=IC0+
3IB1+β
=IC+
IC=
β (1+β)
ββ
2
2
+β
+β+3
⋅IR
当β(1+β)>>3时
IC1=IC2≈IR=100μA
6.10 图6.10所示电路参数理想对称,β1=β2=β,rbe1=rbe2=rbe。
(1)写出RW的滑动端在中点时Ad的表达式;
(2)写出RW的滑动端在最右端时Ad的表达式,比较两个结果有什么不同。
图6.10
解:(1)RW的滑动端在中点时Ad的表达式为
∆uO∆uI
RW2
β(Rc+
=-
rbe
)
(2)RW的滑动端在最右端时
∆uC1=-
Ad=
β (Rc+RW)
2rbe
⋅∆uI ∆uC2 =+
β Rc2rbe
⋅∆uI
β (Rc+
RW2
)⋅∆uI
∆uO=∆uC1-∆uC2=-
rbe
所以Ad的表达式为
Ad=
∆uO∆uI
β(Rc+
=-
rbe
RW2
)
比较结果可知,两种情况下的Ad完全相等;但第二种情况下的∆uC1 > ∆uC2。
6.11 图6.11所示电路参数理想对称,晶体管的β均为50,
=100Ω,UBEQ≈0.7。试计算RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流IEQ,以及动态参数Ad和Ri。
rbb'
图6.11
解:RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流分析如下:
UBEQ+IEQ⋅IEQ=
RW2
+2IEQRe=VEE≈0.517mA
VEE-UBEQRW2+2Re
Ad和Ri分析如下:
rbe=rbb'+(1+β)Ad=-
26mVIEQRW2
≈5.18kΩ
β Rc
rbe+(1+β)
≈-97
Ri=2rbe+(1+β)RW≈20.5kΩ
6.12 电路如图6.12所示,T1管和T2管的β均为40,rbe均为3kΩ。试问:
若输入直流信号uI1=20mv,uI2=10mv,则电路的共模输入电压uIC=?差模输入电压uId=?输出动态电压△uO=?
图6.12
解:电路的共模输入电压uIC、差模输入电压uId、差模放大倍数Ad和动态电压△uO分别为
uIC=
uI1+uI2
2
=15mV
uId=uI1-uI2=10mVAd=-
β Rc2rbe
≈-67
∆uO=AduId≈-0.67V
由于电路的共模放大倍数为零,故△uO仅由差模输入电压和差模放大倍数决定。
6.13 电路如图6.13所示,晶体管的β=50,rbb=100Ω。
'
(1)计算静态时T1管和T2管的集电极电流和集电极电位; (2)用直流表测得uO=2V,uI=?若uI=10mv,则uO=?
图6.13
解:(1)用戴维宁定理计算出左边电路的等效电阻和电源为
RL=Rc∥RL≈6.67kΩ , VCC=
'
'
RLRc+RL
⋅VCC=5V
静态时T1管和T2管的集电极电流和集电极电位分别为
ICQ1=ICQ2=ICQ≈IEQ≈
'
'
VEE-UBEQ
2Re
=0.265mA
UCQ1=VCC-ICQRL≈3.23V
UCQ2=VCC=15V
(2)先求出输出电压变化量,再求解差模放大倍数,最后求出输入电压,如下:
△uO=uO-UCQ1≈-1.23V
rbe=rbb'+(1+β)
26mAIEQ
≈5.1kΩ
Ad=-uI=
β RL
2(Rb+rbe)
'
≈-32.7
∆uOAd
≈37.6mV
若uI=10mv,则
∆uO=AduI≈-0.327V
uO=UCQ1+∆uO≈2.9V
6.15 试写出图6.15所示电路Ad和Ri的近似表达式。设T1和T2的电流放大
系数分别为β
1
和β
2,b-e间动态电阻分别为rbe1和rbe2。
图6.15
解:Ad和Ri的近似表达式分别为
β1β2(Rc∥
Ad≈-
rbe1
RL
+(1+β1)rb
)
e2
Ri=2[rbe+1(1+β1)rbe]2
6.16 电路如图6.16所示,T1和T2的低频跨导gm
均为2mA/V。试求解差模放大倍数和输入电阻。 图6.16解:差模放大倍数和输入电阻分别为
Ad=-gmRD=-40
Ri=∞
6.18 电路如图6.18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 6.18 (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