《模擬電子技術》(第3版)課件與教案第3章

1、第3章 集成運放、負反饋放大電路在圖E3.1所示的差分放大電路中，已知vii = 50mV, vi2=3.98mV,三極管B =100,VBE(on) = 0.7V ,試求：Tl和T2管的集電極靜態(tài)電流ICQ1和ICQ2；(2)電路的差模輸入電壓Vid和共模輸入電壓 Vic。t + 6V)(-6V)圖 E3.1解：如圖E3.1所示，電路為雙端輸入、雙端輸出方式。(1)當輸入信號VI1 = VI2=0,即輸入信號為零、靜態(tài)時，由于兩管的特性相同、元件參 數(shù)對稱，流經(jīng)Re的電流為兩個三極管發(fā)射極電流的和，有Vee VBE(on) 6 0.7iCQ= iCQ1= iCQ2 =2Re二mA= 0.52

2、 mA2 5.1(2)Vid=vi1-VI2= ( 503.98) mV =45.02 mVVicVI1VI2250 4.982差分放大電路如圖E3.2所示，已知三極管 B =100, rbb= 200 , VBE(on)= 0.7V ,試求：丁1、T2 的 |CQ1、ICQ2 和 VCEQ1、VCEQ2；Avd、 Rid 和 Rod；(3)若Rl 一端接地(例如從 T1管單端輸出)時的 Avd、Avc、Ric和Kcmr (dB)。解：如圖E3.2所示，電路為雙端輸入、雙端輸出方式。(1),Vee VBE(on)15 0.7Icq= |cq1 = |cq2= mA = 0.715 mA2Re

3、2 10V CEQ = VCEQ1 = V CEQ2 = VCC 一 |CQ Rc (一 VBE(on) X TOC o 1-5 h z /c、26mV26rbe =rbb, + (200 100 )Icq (mA)0.715R 國10/ Avd= TT00YRid = 2rbe=2XRd=2Rc=2X 10k =20k(3)此時，電路為雙端輸入、單端輸出方式，有1Rc/ RlAvd=5b-r2 r be1 “cc 10/10 CL”一 100 65.123.84AvcRc / RLBcrbe (1) 2Re100 3.8410/10 0.25 (1 100) 2 10或,*3.3Im = 1

4、00Rc= rbe+ (1+ B ) 2ReKcmr (dB)=Kcmr (dB)/2 =3.84 (1 100) 2 10= 1012 kA, 20 lg | -A,vdvc|dB20 lg | 史e |dBbe65.1201g 右1dB100 10,c20 lgdB3.84由差分放大電路組成的簡單電壓表如圖E3.3所示,A,電流表支路的總電阻RM = 2k ,兩管的3=50,48.3dB48.3dB設電流表 Mg的滿度偏轉(zhuǎn)電流rbb=200 , VBE(on) = 0.7V ,試計算要使電流表指針滿度偏轉(zhuǎn)，需要加多大的輸入電壓。解：如圖E3.3所示，電路為單端輸入、雙端輸出方式VEEVBE

5、(on)Ibq=Rb2Re(1)6 0.7 mA 10 10 (1 50) 2 5.126mV rbe = rbb +lBQ(mA)(200 +26 0.01)= 2.8 kvo= Im Rm XRc/RM5.1/2Avd =3- = 50 X-Rb %10 2.80.2V- 61.2 mV 3.27圖 E3.3集成運算放大器的輸入級一般都選用差分放大電路，主要原因是什么？解答：溫度變化是產(chǎn)生零點漂移的主要原因，差分放大電路利用電路的對稱特性對兩管產(chǎn)生的同向漂移具有很強的抑制作用，即差分放大電路對溫漂等零點漂移現(xiàn)象具有很強的抑 制作用。為了減小零點漂移和抑制共模干擾信號，集成運算放大器的輸入級

6、一般都采用具有 恒流源的差分放大電路。集成運算放大器的差分輸入級電路的發(fā)射極一般都帶有恒流源，其主要考慮是什么？解答：差分放大電路的發(fā)射極電阻愈大，抑制共模干擾信號的能力愈強，尤其是對于單端輸出方式。但由于 Vee和差分管耐壓特性及集成工藝的限制，Re不能取值過大，故一般都采用直流電阻小、交流電阻大的晶體管恒流源來代替Reo設某集成運放的開環(huán)差模電壓增益Avd=100dB, rid = 600 k , vo=6V,試求對應的 Vid和iId。Vo解：Avd (dB) = 20lg|ldB = 100dBVid人 6V vid = -5 = 60 V10 i id =vid“60910 9 A6

7、00在圖E3.7所示的各放大電路中，試判斷是否引入了反饋，引入的是正反饋還是負 反饋，是直流反饋還是交流反饋；若引入了交流反饋，則說明反饋的組態(tài)。設圖中所有電容 對交流信號均可視為短路。解答：如圖E3.7所示，有(a)交、直流，電流，串聯(lián)，負反饋;(b)交、直流，電壓，并聯(lián)，負反饋;(c)交、直流，電壓，串聯(lián)，負反饋;(d)交、直流，電流，串聯(lián)，正反饋。)向圖 E3.73.8 試判斷圖E3.8所示的各電路是否引入了反饋，是正反饋還是負反饋，是直流反饋還是交流反饋；若引入了交流反饋，則說明反饋的組態(tài)。設圖中所有電容對交流信號均可視 為短路。圖 E3.8解答：如圖E3.8所示，有(a)交、直流，電

8、壓，串聯(lián)，負反饋；(b)交、直流，電壓，并聯(lián)，負反饋；(c)交、直流，電壓，串聯(lián)，負反饋；(d)交、直流，電壓，串聯(lián)，正反饋。3.9 分別判斷圖E3.9所示各電路中引入了哪種組態(tài)的交流負反饋，并計算它們的反饋系數(shù)。圖 E3.9(a)VfRiR3(b)電壓，串聯(lián)，負反饋,解答：如圖E3.9所示電壓，串聯(lián)，負反饋,RVo -VfVo、 .1，(c)VoVo電壓，串聯(lián)，負反饋,RiR . , R R2Vf vo R R F - TOC o 1-5 h z VoVo(d)電壓，并聯(lián)，負反饋，Vo匚 ifR 1 .F ，Vo VoRf(e)電流，并聯(lián)，負反饋，.R2 i ol ifR2 RfR2 .F

9、，ioioR2 Rf(f)電流，串聯(lián)，負反饋，ioR3 RVfR1ioR2R3ioR3 RRR2R30已知一個負反饋放大電路的Av= 105, F =2X 10 3。試求:(1) Av ； (2)若Av的相對變化率為20%,則Avf的相對變化率為多少?13 5002 10 3dAv.叫 JAvf1AvfAv0.1%1已知一個電壓串聯(lián)負反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)放大彳差致Av的相對變化率為解:10%, Avf的相對變化率小于11 一0.05Avf20Avf =20,其基本放大電路的電壓0.1%,試問F和Av各為多少？Avf dAv ,dAvf AvAvdAvfAv100 1010.1 100 0

10、.052000。22所示。試問：若以穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 的調(diào)節(jié)范圍為多少？Vz作為輸入電壓，則當 R2改變時，輸出電壓 vo+ olnu2解：(1) . 1 + Avf = 1 + 10(2)反饋量取自于輸出電壓 v。，且轉(zhuǎn)換為反饋電流if,以實現(xiàn)電流一3 (2)所示。3 (3)所示。X 2X 10 輸入電阻高、輸出電壓穩(wěn)定的電壓放大電路 輸入電阻低、輸出電流穩(wěn)定的電流放大電路解：(1)反饋量取自于輸出電流 io,且轉(zhuǎn)換為反饋電壓 f 以實現(xiàn)電壓一3(1)所示。= 201* 1,解：2所示,V。R2R1 R2R3AR2R3,Avfmax1-3R1Vz R1 R2R1VzR2R3R1R2R3R1R

11、26V R1 R2R3R16V3以集成運算放大器為基本放大電路，引入合適的負反饋，要求達到下列目的，試分別 畫出相應的電路圖。(1)電壓電流電流轉(zhuǎn)換電壓轉(zhuǎn)換(3)(4)3 (4)所示。(1)電流串聯(lián)負反饋電路(+)+(2)電壓并聯(lián)負反饋電路(3)電壓串聯(lián)負反饋電路(4)電流并聯(lián)負反饋放大電路344所示。(1)試通過電阻引入合適的交流負反饋，使輸入電壓VI轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出電流iL。(2)若vi=05V時，iL=010mA,則反饋電阻 Rf應取多大?4Rf ,如圖E4.1所示。解：4所示應引入電流串聯(lián)負反饋，接入反饋電阻F V： .即3.15 5所示。(1)合理連線，接入信號源和反饋網(wǎng)絡，使放大電

12、路的輸入電阻增大，輸出電阻減小;(2)若要使放大電路的 Avf巴20,則Rf應取值多少？Vi5解：5所示(1)應接成電壓串聯(lián)負反饋組態(tài)，電路如圖E5.1所示。Fvo圖 E5.1R2R2RfAvfVi=Vf ,有深度負反饋時，R2 RfR210 Rf匚2010Rf = 190k3.16 試估算圖E3.16所示各電路在深度負反饋條件下的電壓放大倍數(shù)。圖 E3.16解：如圖E3.16所示(a)電路為電壓并聯(lián)負反饋組態(tài)，深度負反饋時，有 TOC o 1-5 h z .ViV。VRlii-if ,一一,AvfRRlViR(b)電路為電壓串聯(lián)負反饋組態(tài)，深度負反饋時，有ViVf , Viv。,RiRV。R

13、iR3V R(c)電路為電流并聯(lián)負反饋組態(tài)，深度負反饋時，有Vs iiif, ii RsAVsfVo區(qū)VsVsR2 if io ZR1R2Vs RR2 RlI。RR2IR2R2 RlR2R(d)電路為電壓串聯(lián)負反饋組態(tài)，深度負反饋時,，ViVoq, Af*7R RViR1*3.17差分放大電路如圖 E3.17所示，已知三極管Vs R R2RR2(+1 SV)(-15V)圖 E3.173 = 100, rbe , VBE(on) = 0.7V ,試求：Avd、Rid 和 Rod；Avc、Ric 和 Kcmr (dB)。解：如圖E3.17所示，電路為雙端輸入、單端輸出方式。AvdR/R3be210

14、010/103.87Rid = 2rbe=2XRod= Rc= 10kAvc =Rc /Rl3-Lbe (1) 2Re10010/103.87 (1 100) 2 10Ric =be+(1+ B ) 2Re 12 =3.87 (1 100) 2 10 =1012 kKcmrAvd(dB) = 20lg |二11dBAvc64.620lg | dB= dB0.25或,Kcmr(dB)20lg|3dBbe100 10201g dB dB3.87*3.18 在圖E3.18所示的差分放大電路中，已知三極管 3=100,向，=200 , VBE(on)= 0.7V,調(diào)零電位器 RW的觸點位于中間位置，試

15、求:(1)靜態(tài)時 IcQ1、ICQ2 和 VCEQ1、VCEQ2；(2)雙端輸出時的 Avd、Rid和Rod；Rl一端接地從T1管單端輸出時的 Avd1、Avc1、Ric和Kcmr (dB)。(+ISV)上工L/h(-15V)圖 E3.18解：如圖E3.18所示VeeVBE(on)(1) IcQ= IcQ1 = IcQ2 = 1-Rw2 Re215 0.7mA = 0.71 mA-0.2 2 10V CEQ=VCEQ1=V CEQ2=VcCIcQ Rc (-VBE(on) X(2)電路為雙端輸入、雙端輸出方式be = rbb +備篙(200100 9)0.71vOdAvd vid3r beRl

16、Rc / 212 Rw (1 份10010 513.860.2 (1223.9100)Rid = 2 rbeRW(1陰2X3.86 +(1 + 100) X 0.2k =27.9 kRod=2Rc=2X 10= 20k(3)電路為雙端輸入、單端輸出方式A/d1Rc Rl(1吟100210/103.86 (1 100) 0217.93beRc / Rl10/10(13)(-RW2Re)100 3.86 (1 100)(0.220.252 10)Ric =1Rw1023rbe (13)喘阻八產(chǎn)6 (1 100)(下10) k =1017 kKcmr(dB) = 201g |AvdAvc17.9|d

17、B 20lg|dB =0.25dB*3.19差分放大電路如圖 E3.19所示，已知三極管3=100, VBE(on) = 0.7V , rbb= 200rce= 200k(1)提示一/八、如小、IC1、IC2； (2) Avd、Rid 和 Ro；(3) Avc、：6： (1) T3、R1、R2、Re3構(gòu)成三極管恒流源；Ric和 Kcmr (dB)。(2) AB兩端的交流等效電阻r abce3(1be3R1 / R2Re3)(1) Vr2=VeeR2R1R2解：如圖E3.19所示3.9 5.6 3.9Vr2VBE(on)|C3=|E3 =二Re32.46 0.7mA 1.467 mA1.2Ic1 = Ic2= _ IC3212 X1.467 mA = 0.73 mA26一 (200 100I C126、)3.76 k0.731Avd =- 62Rc/Rlr be110/10100 3.766 參見：謝嘉奎主編.電子線路，線性部分,第四版.北京：高等教育出版社，1999.第198頁，式(4-5-12)。Rid=2rbei=2X 3.76 k =7.52 k Ro= Rc= 10 k(3)be3= rbb +26