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1、
第4章 集成運算放大電路
一 填空題
1、集成運放內部電路通常包括四個基本組成部分,即 、 、 和 。
2、為提高輸入電阻,減小零點漂移,通用集成運放的輸入級大多采用_________________電路;為了減小輸出電阻,輸出級大多采用_________________ 電路。
3、在差分放大電路發(fā)射極接入長尾電阻或恒流三極管后,它的差模放大倍數將 ,而共模放大倍數將 ,共模抑制比將 。
4、差動放大電路的兩個輸入端的輸入電壓分別為和,則差模輸入電壓為 ,共模輸入電壓為 。
5、差分放大電路
2、中,常常利用有源負載代替發(fā)射極電阻,從而可以提高差分放大電路的 。
6、工作在線性區(qū)的理想運放,兩個輸入端的輸入電流均為零,稱為虛______;兩個輸入端的電位相等稱為虛_________;若集成運放在反相輸入情況下,同相端接地,反相端又稱虛___________;
即使理想運放器在非線性工作區(qū),虛_____ 結論也是成立的。
7、共模抑制比KCMR等于_________________之比,電路的KCMR越大,表明電路__________越強。
答案:1、輸入級、中間級、輸出級、偏置電路;2、差分放大電路、互補對稱電路;3、不變、減小、增
3、大;4、-18mV, 1mV;5、共模抑制比;6、斷、短、地、斷;7、差模電壓放大倍數與共模電壓放大倍數,抑制溫漂的能力。
二 選擇題
1、集成運放電路采用直接耦合方式是因為_______。
A.可獲得很大的放大倍數 B.可使溫漂小 C.集成工藝難以制造大容量電容
2、為增大電壓放大倍數,集成運放中間級多采用_______。
A. 共射放大電路 B. 共集放大電路 C. 共基放大電路
3、輸入失調電壓UIO 是_______。
A.兩個輸入端電壓之差 B.輸入端都為零時的輸出電壓
C.輸出端為零時輸入端的等效補償電壓。
4、集成運放的輸入級采用差分放大電路
4、是因為可以______。
A.減小溫漂 B.增大放大倍數 C.提高輸入電阻
5、兩個參數對稱的三極管組成差分電路時,在雙端輸入和雙端輸出時,與單管電路相
比其放大倍數 ,輸出電阻 。
A.大兩倍,高兩倍 B.相同,相同 C.相同,高兩倍
6、共模輸入信號是差分放大電路兩個輸入端信號的 。
A.和 B.差 C.平均值
7、兩個相同類型的晶體管構成的復合管的β和rbe分別為 。
A., B.,
C.,
8、集成運放 工作時,一般工作在非線性區(qū),它有兩
5、個輸出狀態(tài)(+UOpp或-UOpp);當u+
6、B. 1 C. 105 D. ∞
答案:1、C 2、A 3、C 4、A 5、B 6、C 7、C 8、C 9、B 10、C 11、D
三 判斷下列說法是否正確(用√和表示)
1、運放的輸入失調電壓是兩輸入端電位之差。( )
2、運放的輸入失調電流是兩端電流之差。( )
3、有源負載可以增大放大電路的輸出電流。( )
4、在輸入信號作用時,偏置電路改變了各放大管的動態(tài)電流。( )
5、一個理想差分放大電路,只能放大差模信號,不能放大共模信號。
6、集成運放只能放大直流信號,不能放大交流信號( )
7、當理想運放工作在線性區(qū)時,可以認為其兩個
7、輸入端“虛斷”而且“虛地”。( )
8、差分放大電路的差模放大倍數愈大愈好,而共模放大倍數愈小愈好。( )
9、集成運放在開環(huán)應用時,一定工作在非線性區(qū)。( )
答案:1、2、√3、√4、5、√6、7、8、√9、√
四 計算題
4.1電路如圖P4.1所示,已知三個三極管的參數均相等,其中β=100,UBE=0.7V,試求IC2的值。
圖P4.1 題4.1的圖
解:由電路可知
4.2在圖P4.2所示電路中,已知三個三極管的特性完全相同,,反相輸入端的輸入電流為ii1, 同相輸入端的輸入電流為ii2,試求:
(1)VT2的
8、集電極iC2和VT3的基極電流iB3;
(2)求該電路的電壓放大倍數Aui=Δuo/(ii1-ii2)。
圖P4. 2 題4.2的圖 圖P4.3 題4.3的圖
解:(1)由于VT1和VT2為鏡像關系,且,所以有iC2≈iC1≈iI1;
又由電路可知:iB3≈iI1-iC2≈iI1-iI2
(2)輸出電壓的變化量和放大倍數分別為
4.3圖P4.3所示電路是某集成運放電路的一部分,采用單電源供電,試分析以下問題:
(1)50uA和100uA電流源的作用;
(2)VT4的工作區(qū)(
9、放大、截止或飽和);
(3)VT5和R的作用。
解:(1)100uA電流源為VT1提供靜態(tài)集電極電流,為VT2提供基極電流,并VT1的有源負載;50uA電流源為VT3提供射極電流,在交流等效電阻中等效為阻值非常大的電阻。
(2)VT4處于截止狀態(tài),因為,,。
(3)VT5和R構成保護電路,,未過流時VT5電流很小;過流時使,
VT5更多的為VT3的基極分流。
4.4 集成運放BG305偏置電路示意圖如圖P4.4所示,設,外接電阻,其他電阻的阻值為,。設三極管足夠大,試估算基準電流及各路偏置電流、、。
圖P4.4 題4.4的圖
解:該電路為多輸出比例電流源,其中基準電流為:
10、
各偏置電流分別為:
4.5在圖P4.5所示電路中,VT1與VT2的特性完全相同,所有晶體管的β值均相同,RC1遠大于二極管的正向電阻。當ui1=ui2=0V時,uo=0V。試回答下列問題:
(1)求解電壓放大倍數的表達式;
(2)當有共模輸入電壓時,輸出電壓uo =?簡要說明原因。
圖P4.5 題4.5的圖 圖P4.6題4.6的圖
解:(1)在忽略二極管動態(tài)電阻的情況下
(2)當由共模輸入電壓時,uo近似為零,由于RC1>>rd,因此,
故
4.6集成運放FC3原理電路的部分電路如
11、圖P4.6所示。已知,若要求,試估算電阻應為多大。設三極管的足夠大。
解:微電流源做有源負載,根據電路可以得到:
又對于微電流源有:
將,,代入上面的式子可得:
4.7 在圖P4.7所示電路中,假設三極管的,,,,,,,的滑動端位于中點,負載。
(1)求靜態(tài)工作點;
(2)求差模電壓放大倍數;
(3)求差模輸入電阻。
圖P4.7題4.7的圖
解:① 靜態(tài)工作點
② 差模電壓放大倍數:雙端輸入、雙端輸出時,差模電壓放大倍數等于單邊放大電路的電壓放大倍數;所以有:
③ 差模輸入電阻: 差模輸入電阻是兩個單邊放大電路輸入電阻的串聯。
12、所以有:
4.8在圖P4.8所示放大電路中,已知,,,,,,負載電阻,三極管的,。
(1)試估算靜態(tài)工作點;
(2)估算差模電壓放大倍數。
圖P4.8 題4.8的圖
解:① 靜態(tài)工作點
,
,
② 差模電壓放大倍數(雙端輸入、雙端輸出)
4.9在圖P4.9所示差動放大電路中,假設,,,,,三極管的,,求:
(1)雙端輸出時的差模放大倍數;
(2)改雙端輸出為從VT1的集電極單端輸出,試求此時的差模放大倍數;
(3)在(2)的情況下,設,,則輸出電壓
圖P4.9 題4.9的圖
13、 圖P4.10 題4.10的圖
解:(1)由于靜態(tài)時
所以有
所以當雙端輸出時,差模電壓放大倍數為
(2)若改雙端輸出為從VT1的集電極單端輸出,試求此時的差模放大倍數為
(3)在(2)的情況下,設,,則輸出電壓為
4.10在P4.10所示電路中,已知,三極管的均為20,=0.7V,,滑動變阻器=200,滑動端調在中間,穩(wěn)壓管的。
(1)試估算靜態(tài)時的 (對地);
(2)試估算放大電路的差模電壓放大倍數和差模輸入電阻,輸出電阻。
解:(1)
(2)
4.11在圖P4.11
14、所示電路中,設兩個三極管參數相同:均為60,=0.7V,其中
,,滑動端在中點,計算:
(1)雙端輸出時,ΔUO=?
(2)從VT1單端輸出時的ΔUO1=?
圖P4.11 題4.11的圖
解:(1)雙端輸出時,輸出為差模信號放大輸出,其差模電壓放大倍數為
靜態(tài)時,
因為
所以
因為
所以
則
(2)單端輸出時,為差模電壓和共模電壓放大之和,其共模電壓放大倍數為
則
4.12如圖P4.12所示電路,三極管VT1、VT2和VT3的參數相同,β=50,UBEQ =0.7V
15、,
RC1=RC2=10KΩ, Re=1.5KΩ, Rb3=Rb4=8.2KΩ, R3 =3.9KΩ,R1=R2=5KΩ,Rb1=Rb2=330KΩ, RW=0.1KΩ,,VCC=VEE=15V,穩(wěn)壓管VDZ的穩(wěn)定電壓為7.5V,且動態(tài)電阻很小, RW滑動端在中點。計算:
(1)VT1、VT2和VT3靜態(tài)時的IC和UCE;
(2)差模電壓放大倍數和共模電壓放大倍數;
(3)差模輸入電阻和輸出電阻。
圖P4.12 題4.12的圖
解:(1)先求 VT3靜態(tài)時的IC3:
設Rb3兩端的電壓為UB3,UB3是穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓UZ被Rb3 和R4分壓所得,又由于
Rb3 =R4
16、所以
所以
又 ,
所以
靜態(tài)時VT1和VT2的基極電位為零,所以有
而
(2)因為電路是雙端輸出,又有
所以差模電壓放大倍數為
,
(3)差模輸入電阻和輸出電阻分別為
4.13試分析圖P4.13中各復合管的接法是否正確。如果認為不正確,請扼要說明原因;如果接法正確,說明所組成的復合管的類型(NPN或PNP),指出相應的電極,并列出復合管的和的表達式。
圖P4.13 題4.13的圖
4.14通用型運放F747的內部電路如圖P4.14所示,試分析:
(1)偏置電路由哪些元件組成?基準電流約為多少?
(2)哪些是放大管,組成幾級放大電路?每級各是什么基本電路?
(3)VT19、VT20和R8組成的電路的作用是什么?
解:(a)不正確,與方向不一致;
(b)不正確,與方向不一致;
(c)正確,類型為PNP管;
(d)不正確,與方向不一致