集成运算放大电路课后习题及答案.(DOC)

第4章 集成运算放大电路

一 填空题

1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分,即

、

、

和 。

2、为提高输入电阻，减小零点漂移，通用集成运放的输入级大多采用_________________电路；为了减小输出电阻，输出级大多采用_________________ 电路。

3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后，它的差模放大倍数ud A 将 ，而共模放大倍数uc A 将 ，共模抑制比CMR K 将 。

4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为m V 8i1-=U 和m V 10i2=U ，则差模输入电压为 ，共模输入电压为 。

5、差分放大电路中，常常利用有源负载代替发射极电阻e R ，从而可以提高差分放大电路的 。

6、工作在线性区的理想运放，两个输入端的输入电流均为零，称为虚______；两个输入端的电位相等称为虚_________；若集成运放在反相输入情况下，同相端接地，反相端又称虚___________；

即使理想运放器在非线性工作区，虚_____ 结论也是成立的。

7、共模抑制比K CMR 等于_________________之比，电路的K CMR 越大，表明电路__________越强。

答案：1、输入级、中间级、输出级、偏置电路；2、差分放大电路、互补对称电路；3、不变、减小、增大；4、-18mV, 1mV ；5、共模抑制比；6、断、短、地、断；7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数,抑制温漂的能力。

二 选择题

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.集成工艺难以制造大容量电容 2、为增大电压放大倍数，集成运放中间级多采用_______。 A. 共射放大电路 B. 共集放大电路 C. 共基放大电路 3、输入失调电压U IO 是_______。

A.两个输入端电压之差

B.输入端都为零时的输出电压

C.输出端为零时输入端的等效补偿电压。

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、两个参数对称的三极管组成差分电路时，在双端输入和双端输出时，与单管电路相 比其放大倍数 ，输出电阻 。 A.大两倍，高两倍 B.相同，相同 C.相同，高两倍

6、共模输入信号是差分放大电路两个输入端信号的 。 A ．和 B.差 C.平均值

7、两个相同类型的晶体管构成的复合管的β和r be 分别为 。 A ．21βββ≈，be2be1be r r r += B ．1ββ≈，be1be r r = C ．21βββ≈，be21be1be )1(r r r β++= 8、集成运放

工作时，一般工作在非线性区，它有两个输出状态（+U Opp 或-U Opp ）;

当u +

A. 饱和，+U Opp

B.开环，-U Opp

C.闭环，-U Opp

9、差分放大电路（不接负载时）由双端输出变为单端输出，其差模电压放大倍数 。 A. 增加一倍 B.减小一倍 C.保持不变 10、多级放大电路在电路结构上放大级之间通常采用 。 A ．阻容耦合 B.变压器耦合 C.直接耦合 D.光电耦合 11、理想运放的开环差模增益A Od 为 。 A. 0 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 判断下列说法是否正确（用√和×表示）

1、运放的输入失调电压是两输入端电位之差。（ ）

2、运放的输入失调电流是两端电流之差。（ ）

3、有源负载可以增大放大电路的输出电流。（ ）

4、在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。（ ）

5、一个理想差分放大电路，只能放大差模信号，不能放大共模信号。

6、集成运放只能放大直流信号，不能放大交流信号（ ）

7、当理想运放工作在线性区时，可以认为其两个输入端“虚断”而且“虚地”。（ ） 8、差分放大电路的差模放大倍数愈大愈好，而共模放大倍数愈小愈好。（ ） 9、集成运放在开环应用时，一定工作在非线性区。（ ） 答案：1、×2、√3、√4、×5、√6、×7、×8、√9、√

四 计算题

4.1电路如图P4.1所示，已知三个三极管的参数均相等，其中β=100，U BE =0.7V ，试求I C2的值。

2

C

I

R

1

2

K 134

图P4.1 题4.1的图

解：由电路可知

4.2在图P4.2所示电路中，已知三个三极管的特性完全相同，2>>β，反相输入端的输入电流为i i1, 同相输入端的输入电流为i i2,试求: （1）VT 2的集电极i C2和VT 3的基极电流i B3; （2）求该电路的电压放大倍数A ui =Δu o /(i i1-i i2)。

uA R

U U V R U V I BE BE CC B CC R 1001

2=--=-=

C

C C I I I ==101

2E E I I =β

C

C B C B C R I I I I I I I +

=+=+=1020uA I I I R R C 1001=≈?+=

β

β

o

u

图P4. 2 题4.2的图 图P4.3 题4.3的图

解：（1）由于VT 1和VT 2为镜像关系，且2>>β，所以有i C2≈i C1≈i I1；

又由电路可知：i B3≈i I1-i C2≈i I1-i I2

（2）输出电压的变化量和放大倍数分别为 C B C C R i R i uo 333?-==?-=?β

C B o I I R i u i i uo Aui 3321/)(/β-=??≈-??=

4.3图P4.3所示电路是某集成运放电路的一部分，采用单电源供电，试分析以下问题： （1）50uA 和100uA 电流源的作用； （2）VT 4的工作区（放大、截止或饱和）； （3）VT 5和R 的作用。

解：（1）100uA 电流源为VT 1提供静态集电极电流，为VT 2提供基极电流，并VT 1的有源负载；50uA 电流源为VT 3提供射极电流，在交流等效电阻中等效为阻值非常大的电阻。 （2）VT 4处于截止状态，因为3214B B R o C B u u u u u u +++==，O E u u =4，44E B u u >。 （3）VT 5和R 构成保护电路，R i u O BE =5,未过流时VT 5电流很小；过流时使uA i E 505>，

VT 5更多的为VT 3的基极分流。

4.4 集成运放BG305偏置电路示意图如图P4.4所示，设V 15EE CC ==V V ，外接电阻

Ω=k 100R ，其他电阻的阻值为Ω===k 1321R R R ，Ω=k 24R 。设三极管β足够大，

试估算基准电流REF I 及各路偏置电流C13I 、C15I 、C16I

。

CC

V u o

EE

CC

图P4.4 题4.4的图

解：该电路为多输出比例电流源，其中基准电流为：

mA 29.02

BE

EE CC REF =+-+≈

R R U V V I

各偏置电流分别为： m A 29.0REF C15C13=≈=I I I

mA 145.0REF 4

2

C16=?≈

I R R I 4.5在图P4.5所示电路中，VT 1与VT 2的特性完全相同，所有晶体管的β值均相同，R C1远大于二极管的正向电阻。当u i1=u i2=0V 时，u o =0V 。试回答下列问题： （1）求解电压放大倍数的表达式；

（2）当有共模输入电压时，输出电压u o =？简要说明原因。

EE

V CC

V o

图P4.5 题4.5的图 图P4.6题4.6的图

解：

（1）在忽略二极管动态电阻的情况下

C10

I

(2)当由共模输入电压时，u o 近似为零，由于R C1>>r d ，因此21c c u u ?≈?, 故 0≈o u

4.6集成运放FC3原理电路的部分电路如图P4.6所示。已知mA 16.1C10=I ，若要求

A 5.18C2C1μ==I I ，试估算电阻11R 应为多大。设三极管的β足够大。

解：微电流源做有源负载，根据电路可以得到：

A 375.182C2C1C11μ=?=+≈I I I

又对于微电流源有：11C11C11

C10T ln R I I I U ≈

将m V 26T =U ，mA 16.1C10=I ，A 37C11μ≈I 代入上面的式子可得：

Ω≈k 4.211R

4.7 在图P4.7所示电路中，假设三极管的100=β，Ω=k 3.10be r ，V 15EE CC ==V V ，

Ω=k 75c R ，Ω=k 36e R ，Ω=k 7.2R ，Ω= 100W R ，W R 的滑动端位于中点，负载

Ω=k 18L R 。

（1）求静态工作点； （2）求差模电压放大倍数； （3）求差模输入电阻。

图P4.7题4.7的图

解：① 静态工作点

1

3112

//

be be C u r r R A β

-=3

22be C u r R A β

-=2

1u u u A A A ?=0

3≈?BE u

Ω=+++=k 36]2

)

1([2W

be id R r R R β A 6.2)

22

)(1(e W

BEQ

EE BQ

μβ=+++-=R R R U V I

mA 26.0BQ CQ ==I I β V 64.5c CQ CC CQ =-=R I V U mV 7BQ BQ -=-=R I U

② 差模电压放大倍数:双端输入、双端输出时，差模电压放大倍数等于单边放大电路的电压放大倍数；所以有：

③ 差模输入电阻: 差模输入电阻是两个单边放大电路输入电阻的串联。所以有：

4.8在图P4.8所示放大电路中，已知V 9EE CC ==V V ，Ω=k 47c R ，Ω=k 13e R ，

Ω=k 6.3b1R ，Ω=k 16b2R ，Ω=k 10R ，负载电阻Ω=k 20L R ，三极管的30=β，V 7.0BEQ =U 。

（1）试估算静态工作点； （2）估算差模电压放大倍数。

图P4.8 题4.8的图

解：① 静态工作点

40

2

)

1()

2

1

//(W

be L c u1d -≈+++-==R r R R R A A ββ

V 3.3)(EE CC b2

b1b1

R b1=+?+=

V V R R R U

mA 2.0e

BEQ

R EQ3CQ3b1=-=≈R U U I I ,mA 1.02

1

CQ3CQ2CQ1==

=I I I μA 3.3CQ1

BQ2BQ1==

=β

I I I ,V 3.4CQ1c CC CQ2CQ1=-==I R V U U

mV 33BQ1BQ2BQ1-=-==RI U U

② 差模电压放大倍数（双端输入、双端输出）

Ω≈+

='k 1.826

BQ1

b b be I r r 7.13)

21//(be

L c u1d -≈+-==r R R R A A β

4.9在图P4.9所示差动放大电路中，假设Ω=k 30c R ，Ω=k 5s R ，Ω=k 20e R ，

V 15EE CC ==V V ，Ω=k 30L R ，三极管的50=β，Ω=k 4be r ，求：

（1）双端输出时的差模放大倍数ud A ；

（2）改双端输出为从VT 1的集电极单端输出，试求此时的差模放大倍数ud A ； （3）在(2)的情况下，设m V 5i1=U ，m V 1i2=U ，则输出电压?o =U

CC

V U i2

U

EE

V -CC

V u Z

3

图P4.9 题4.9的图 图P4.10 题4.10的图

解：（1）由于静态时

EE e EQ BE V R I U =+2

所以有

所以当双端输出时，差模电压放大倍数为

Ω

≈++=k I r EQ

be 426)1(300βmA I EQ 3575.0=

1254

)

30//15(50)

2

1//(be

L c u1d -≈?-

=-

==r R R A A β

（2）若改双端输出为从VT 1的集电极单端输出，试求此时的差模放大倍数为

（3）在(2)的情况下，设m V 5i1=U ，m V 1i2=U ，则输出电压为

mV u A U id ud 750)15(5.187o -=-?-=?=

4.10在P4.10所示电路中，已知V V V EE CC 15==，三极管的β均为20，

BEQ U =0.7V,Ω===Ω=Ω=Ω=K R R R K R K R K r e C be 2,3.3,15,2.121,滑动变阻器W R ＝

200Ω，滑动端调在中间，稳压管的Ω==K R V U Z 20,41。 （1）试估算静态时的111,CQ CQ BQ U I I 和 (对地)；

（2）试估算放大电路的差模电压放大倍数ud A 和差模输入电阻id R ，输出电阻o R 。 解：（1）

mA mA R U U I e

BEQ Z EQ 13.37

.043

3=-=

-≈

mA I I I EQ CQ CQ 5.021

321=≈

= uA mA I I I CQ BQ BQ 25205

.01

1

11=

≈

=β

)

(5.7)155.015(1121对地V V R I V U U C CQ CC CQ CQ =?-=-==

（2）

6

.562

.05.0212.1215205.0)1(ud -=??++?=?+++=

W be C R r R R A ββ Ω

=Ω??++=?+++=K K R r R R W be id 6.10]2.05.0212.12[2]5.0)1([2β5

.1874

30

502121be c u1d -≈??-=??-==r R A A β

Ω=Ω?==K K R R C O 301522

4.11在图P4.11所示电路中，设两个三极管参数相同：β均为60，

BEQ U =0.7V,其中V V CC 12= V V EE 6=，Ω===Ω=Ω==K R R R K R K R R W e C C 2,1.5,102121,W R 滑动端在中点，

,01.1,121V U V U i i =?=?计算：

（1）双端输出时，ΔU O =?

（2）从VT 1单端输出时的ΔU O1=?

1

i U ?2

i U

图P4.11 题4.11的图

解：（1）双端输出时，输出为差模信号放大输出，其差模电压放大倍数为

be S W

C r R R R A ++

-

=)2(ud β

静态时，

因为 所以 因为

所以

mA R I e

04.11.53.57.06Re ==-≈

mA

I I E E 52.004.12

1

21=?==Re

2121I

I I E E ==123)110(60)

2(ud -≈+?-=+

-

=W

C R R A βΩ=++=++=k I r E be 35.352

.026

)601(30026)1(300β

则

V

A U U U ud I I O 23.1)123()01.11()(21=-?-=?-?=?

（2）单端输出时，O U ?为差模电压和共模电压放大之和，其共模电压放大倍数为

052.11

.5)160(35.32)110(60)1(2)

2(uc -≈?++++?-=++++

-=e be S W

C R r R R R A ββ

5.612

'ud

ud -==

A A 则

4.12如图P4.12所示电路，三极管VT 1、VT 2和VT 3的参数相同，β=50，U BEQ =0.7V,

R C1=R C2=10KΩ, R e =1.5KΩ, R b3=R b4=8.2KΩ, R 3 =3.9KΩ，R 1=R 2=5KΩ，R b1=R b2=330KΩ， R W =0.1KΩ,，V CC =V EE =15V ，稳压管VD Z 的稳定电压为7.5V ，且动态电阻很小， R W 滑动端在

中点。计算：

（1）VT 1、VT 2和VT 3静态时的I C 和U CE ；

（2）差模电压放大倍数和共模电压放大倍数； （3）差模输入电阻和输出电阻。

EE

V -CC

V Z

图P4.12 题4.12的图

解:(1)先求 VT 3静态时的I C3：

V

A U U A U U U uc

I I ud I I O 44.0057.1615.0)052.1(005.1)5.61()01.0(2)(')(2121-≈-=-?+-?-=?+?+

?-?=?

设R b3两端的电压为U B3，U B3是稳压管稳定电压U Z 被R b3 和R 4分压所得，又由于 R b3 =R 4所以

V U U Z B 75.35.72

1

213=?==

所以

mA R U U I e BE B E 25

.17

.075.3333≈-=-=

mA I I E C 233=≈

又 2121C C E E I I I I =≈=，321C E E I I I =+ 所以 mA I I I C C C 12

1

321==

= 静态时VT 1和VT 2的基极电位为零，所以有

V U I R V U U BE C C CC CE CE 7.57.01101511112=+?-=+-==

而V U R R V U BE e E CC CE 3.117.05.1215333=-?-=--= （2）因为电路是双端输出，又有

Ω≈?+=++===k T r r r E be be be 63.11

265130026)

1(30021β 所以差模电压放大倍数为

4.5405

.05163.1510

502

)

1(211

-=?++?-

=+++-

=W be b C ud R r R R A ββ， 0=uc A

（3）差模输入电阻和输出电阻分别为

Ω≈?++?=+++=k R r R R W

be b id 4.18)05.05163.15(2]2

)

1([221β Ω=?==k R R C O 101022

4.13试分析图P4.13中各复合管的接法是否正确。如果认为不正确，请扼要说明原因；如果接法正确，说明所组成的复合管的类型（NPN 或PNP ），指出相应的电极，并列出复合管的β和be r 的表达式。

(a)

(b)

(c)

(d)

图P4.13 题4.13的图

4.14通用型运放F747的内部电路如图P4.14所示，试分析： （1）偏置电路由哪些元件组成？基准电流约为多少？

（2）哪些是放大管，组成几级放大电路？每级各是什么基本电路？ （3）VT 19、VT 20和R 8组成的电路的作用是什么？ 解：（a ）不正确，E1i 与B2i 方向不一致； （b ）不正确，C1i 与B2i 方向不一致； （c ）正确，类型为PNP 管； （d ）不正确，E1i 与B2i 方向不一致

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