北京航空航天大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第04章 集成運算放大電路課后習(xí)題（附答案）

第四章集成運算放大電路

自測題

一、選擇合適答案填入空內(nèi)。

(1)集成運放電路采用直接耦合方式是因為O

A.可獲得很大的放大倍數(shù)B.可使溫漂小

C.集成工藝難于制造大容量電容

(2)通用型集成運放適用于放大o

A.高頻信號B.低頻信號

C.任何頻率信號

(3)集成運放制造工藝使得同類半導(dǎo)體管的o

A.指標(biāo)參數(shù)準(zhǔn)確B.參數(shù)不受溫度影響

C.參數(shù)一致性好

(4)集成運放的輸入級采用差分放大電路是因為可以

A.減小溫漂B.增大放大倍數(shù)

C.提高輸入電阻

(5)為增大電壓放大倍數(shù)，集成運放的中間級多采用

A.共射放大電路B.共集放大電路

C.共基放大電路

解：(1)C(2)B(3)C(4)A(5)A

二、判斷下列說法是否正確，用“J”或“X”表示判斷結(jié)果填入括號

內(nèi)。

(1)運放的輸入失調(diào)電壓是兩輸入端電位之差。()

(2)運放的輸入失調(diào)電流八。是兩端電流之差。()

(3)運放的共模抑制比KCMR=3()

A。

(4)有源負(fù)載可以增大放大電路的輸出電流。()

(5)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。()

解：(1)X(2)V(3)V(4)V(5)X

三、電路如圖T4.3所示，已知月產(chǎn)￡2=￡3=100。各管的UBE均為0.7V,

試求/C2的值。

圖T4.3

解：分析估算如下：

/=%CU.B￡.2UBEJ=1()OYA

RR

四、電路如圖T4.4所示。

圖T4.4

（1）說明電路是幾級放大電路，各級分別是哪種形式的放大電路（共

射、共集、差放……）;

（2）分別說明各級采用了哪些措施來改善其性能指標(biāo)（如增大放大倍

數(shù)、輸入電阻....）?

解：（1）三級放大電路，第一級為共集-共基雙端輸入單端輸出差分放大

電路，第二級是共射放大電路，第三級是互補輸出級。

（2）第一級采用共集-共基形式，增大輸入電阻，改善高頻特性；利用

有源負(fù)載（T5、T6）增大差模放大倍數(shù)，使單端輸出電路的差模放大倍數(shù)近

似等于雙端輸出電路的差模放大倍數(shù)，同時減小共模放大倍數(shù)。

第二級為共射放大電路，以T7、T8構(gòu)成的復(fù)合管為放大管、以恒流源作

集電極負(fù)載，增大放大倍數(shù)。

第三級為互補輸出級，加了偏置電路，利用Di、D2的導(dǎo)通壓降使T9和

「°在靜態(tài)時處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)，從而消除交越失真。

五、根據(jù)下列要求，將應(yīng)優(yōu)先考慮使用的集成運放填入空內(nèi)。已知現(xiàn)有

集成運致的類型是：①通用型②高阻型③高速型④低功耗型⑤高壓型

⑥大功率型⑦高精度型

（1）作低頻放大器，應(yīng)選用—o

（2）作寬頻帶放大器，應(yīng)選用—。

（3）作幅值為1NV以下微弱信號的量測放大器，應(yīng)選用—。

（4）作內(nèi)阻為100kQ信號源的放大器，應(yīng)選用—。

（5）負(fù)載需5A電流驅(qū)動的放大器，應(yīng)選用—。

（6）要求輸出電壓幅值為±80的放大器，應(yīng)選用—o

（7）宇航儀器中所用的放大器，應(yīng)選用—。

解：（1）①（2）③（3）⑦（4）②（5）⑥

（6）⑤（7）④

習(xí)題

4.1通用型集成運放一般由幾部分電路組成，每一部分常采用哪種基本

電路？通常對每一部分性能的要求分別是什么？

解：通用型集成運放由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路等四個部分

組成。

通常，輸入級為差分放大電路，中間級為共射放大電路，輸出級為互補

電路，偏置電路為電流源電路。

對輸入級的要求：輸入電阻大，溫漂小，放大倍數(shù)盡可能大。

對中間級的要求：放大倍數(shù)大，一切措施幾乎都是為了增大放大倍數(shù)。

對輸出級的要求：帶負(fù)載能力強，最大不失真輸出電壓盡可能大。

對偏置電路的要求：提供的靜態(tài)電流穩(wěn)定。

4.2已知一個集成運放的開環(huán)差模增益為lOOdB,最大輸出電壓峰-

峰值U°pp=±14V,分別計算差模輸入電壓（即"P—〃N）為10UV、100U

V、ImV、IV和-10nV、-100uVs-ImV、一IV時的輸出電壓“0。

解：根據(jù)集成運放的開環(huán)差模增益，可求出開環(huán)差模放大倍數(shù)

201gA0d=100dB

5

4d=io

當(dāng)集成運放工作在線性區(qū)時，輸出電壓"o=A°d"I；當(dāng)超過±14V

時，“o不是+14V,就是一14V。故“I（即"p-〃N）為10口V、100UV、ImV、

1V和一10uV、一100uV、-1mV、-1V時，"o分別為IV、10V、14V、14V、

-IV.-10V.-14V、-14V。

4.3已知幾個集成運放的參數(shù)如表P4.3所示，試分別說明它們各屬于哪

種類型的運放。

表P4.3

特性指標(biāo)AodfidU\o/io/1B-3dB/kKCMRSR單位增益帶寬

單位dBMQmvnAnAHzdBV/nVMHz

A,100252006007860.5

13020.0124071200.5

A2

50.02

A310010000.03860.55

A41002220150966512.5

解：Ai為通用型運放，A2為高精度型運放，A3為高阻型運放，A4為高

速型運放。

4.4多路電流源電路如圖P4.4所示，已知所有晶體管的特性均相同，UBE

均為0.7V。試求/5、/C2各為多少。

解：因為Ti、T2、T3的特性均相同，且UBE均相同，所以它們的基極、

集電極電流均相等，設(shè)集電極電流為/c。先求出R中電流，再求解/ci、/C2?

IR=,仁■晅二冬.=100uA

RR

3IC

1R+夕（+夕）

62+P+3

當(dāng)尸（1+￡）>>3時

，CI=，C2X1R=100yA

4.5圖4.5所示為多集電極晶體管構(gòu)成的多路電流源。已知集電極Co與

Cl所接集電區(qū)的面積相同，C2所接集電區(qū)的面積是Co的兩倍，/co〃B=4,e-b

間電壓約為0.7V。試求解/ci、/c2各為多少

解：多集電極晶體管集電極電流正比于集電區(qū)的面積。

先求出R中電流，再求解/ci、/C2?

IR=殂=20Q1A（其中UEB=0.7V）

R='C+'B='CO+

I=——=16QiA

c,°o1+0

，ci=，co=160A

IC2=2/C0=32QiA

4.6電路如圖P4.6所示，T管的低頻跨導(dǎo)為gm，Ti和T2管d-s間的動

態(tài)電阻分別為rjsi和rtis2。試求解電壓放大倍數(shù)AU=AMQ/AHI的表達(dá)式。

圖P4.6

解：由于T2和T3所組成的鏡像電流源是以Ti為放大管的共射放大電路

的有源負(fù)載，「、T2管d-s間動態(tài)電阻分別為rdsl,rds2,所以電壓放大倍數(shù)

Au的表達(dá)式為

A，”廣—品(%//qs%%=_g,s//%)

4.7電路如圖P4.7所示，「與T2管特性相同，它們的低頻跨導(dǎo)為gm；

T3與T4管特性對稱；T2與T4管d-S間動態(tài)電阻為〃ds2和「ds4。試求出兩電路

—

的電壓放大倍數(shù)AM=Awo/A(wn〃i2)的表達(dá)式。

(a)(b)

圖P4.7

解：在圖（a）（b）所示電路中

△，D1=-A，D2~A，D3=八m4

Az'?！狝/~_

=AZD2D4A<U2-&|>]=2AZDI

A；?A(U[]—U)

△，D1=gm-------------；-------l-2---

△(“11一"12)

圖（a）所示電路的電壓放大倍數(shù)

4=i/jj—U[2)

=-40(&2〃人》

/A(i/|l—W[2)

BgmG，2〃入4)

同理，圖（b）所示電路的電壓放大倍數(shù)

A,"gn/%〃公4）

4.8電路如圖P4.8所示，具有理想的對稱性。設(shè)各管￡均相同。

（1）說明電路中各晶體管的作用；

（2）若輸入差模電壓為（〃“一”12），則由此產(chǎn)生的差模電流為△?口,求

解電路電流放大倍數(shù)A,的近似表達(dá)

式。

解：（1）圖示電路為雙端輸入、

單端輸出的差分放大電路。Ti和T2、

T3和T4分別組成的復(fù)合管為放大管，

T5和T6組成的鏡像電流源為有源負(fù)

載。

（2）由于用Ts和T6所構(gòu)成的鏡

像電流源作為有源負(fù)載，將左半部分

放大管的電流變化量轉(zhuǎn)換到右邊，故

輸出電流變化量及電路電流放大倍數(shù)圖P4.8

分別為

&O‘2（1+4）/&1

44=2（1+06

*

4.9電路如圖P4.9所示，具有理想的對稱性。回答題4.8所提的問題。

圖P4.9

解：（1）圖示電路為雙端輸入、單端輸出的差分放大電路?！负蚑2、

T3和T3分別組成的復(fù)合管為放大管，T5和T6組成的鏡像電流源為有源負(fù)載。

（2）由于用T5和T6所構(gòu)成的鏡像電流源作為有源負(fù)載，將左半部分放

大管的電流變化量轉(zhuǎn)換到右邊，故輸出電流變化量及電路電流放大倍數(shù)分別

為

位。a2（1+尸）尸△彳

4=學(xué)^2（1+夕）夕

4.10電路如圖P4.10所示，Ti與T2管的特性相同，所有晶體管的萬均

相同，&I遠(yuǎn)大于二極管的正向電阻。當(dāng)〃||=〃I2=OV時，Wo=0V?

由：

iR+ib3=ici)

uoi=ib3rbe3=iRRei+(iR-ica)Rei

==＞得ic3與ici間關(guān)系，

故：uol=ib3Fbe3=ici....

圖P4.10

(1)求解電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式；

(2)當(dāng)有共模輸入電壓時，MO=?簡述理由。

解：(1)在忽略二極管動態(tài)電阻的情況下

42=-夕?屋

g3

A,=Ad?兒

(2)當(dāng)有共模輸入電壓時，“O近似為零。由于Re\>>rd,△MCI^A?C2,

因此△〃BE3g0，故HO0O

4.11電路如圖P4.ll所示，「與T2管為超￡管，電路具有理想的對稱

性。選擇合適的答案填入空內(nèi)。

(1)該電路采用了。

A.共集-共基接法

B.共集-共射接法

C.共射-共基接法

(2)電路所采用的上述接法是為了

A.增大輸入電阻

B.增大電流放大系數(shù)

C.展寬頻帶

圖P4.11(3)電路采用超￡管能夠

A.增大輸入級的耐壓值

B.增大放大能力

C.增大帶負(fù)載能力

(4)「與T2管的靜態(tài)壓降UCEQ約為

A.0.7VB.1.4VC.不可知

解：(1)C(2)C(3)B(4)A

4.12電路如圖P4.11所示，試問：為什么說Di與D2的作用是減少Ti

與T2管集電結(jié)反向電流/CBO對輸入電流的影響？

解：因為UBE3+UCEI=2UD，UBEI^UD，UCEI^UD，所以UCBI^O,

因此反向電流/cBO為零，因此/cBO對輸入電流影響很小。

4.13在圖P4.13所示電路中，已知T]?T3管的特性完全相同，￡>>2；

反相輸入端的輸入電流為小，同相輸入端的輸入電流為人2。試問：

(1)ZC2弋?

(2)加2比？

(3)A片△No/(iii-小)2？

圖P4.13

解：(1)因為Ti和T?為鏡像關(guān)系，且￡>>2,所以ic22ici2。

(2)，‘B3=in一比2七八1—八2

(3)輸出電壓的變化量和放大倍數(shù)分別為

△〃O=-&C35=一，3&B34

A//=Awo/A(zI1—ij2)"Awo/AZB3=—fl3Rc

4.14比較圖P4.14所示兩個電路，分別說明它的是如何消交越失真和如

何實現(xiàn)過流保護的。

解：在圖（a）所示電路中，DrD2使T2、T3微導(dǎo)通，可消除交越失真。

R為電流采樣電阻，D3對T2起過流保護。當(dāng)T2導(dǎo)通時，"D3=，，BE2+ioR—“D1，

未過流時ioR較小，因"D3小于開啟電壓使D3截止；過流時因"D3大于開啟

電壓使D3導(dǎo)通，為T2基極分流。D4對T4起過流保護，原因與上述相同。

在圖（b）所示電路中，T4、T5使T2、T3微導(dǎo)通，可消除交越失真。R1

為電流采樣電阻，T6對T2起過流保護.當(dāng)T2導(dǎo)通時，WBE6=ioR2,未過流時

沁/?2較小，因WBE6小于開啟電壓使T6截止；過流時因"BE6大于開啟電壓使

T6導(dǎo)通，為T2基極分流。T7對T3起過流保護，原因與上述相同。

4.15圖4.15所示電路是某集成運放電路的一部分，單電源供電，「、

T2、為放大管。試分析:

圖P4.I5

(1)100nA電流源的作用；

(2)T4的工作區(qū)域(截止、放大、飽和)；

(3)50uA電流源的作用；

(4)T5與H的作用

解：(1)為Ti提供靜態(tài)集電極電流、為T2提供基極電流，并作為Ti的

有源負(fù)載。

(2)丁4截止。因為"B4="C1="O+"R+"B2+"B3，WE4=?O>〃B4>"E4。

(3)50UA電流源為T3提供射極電流，在交流等效電路中等效為阻值

非常大的電阻。

(4)保護電路。"BE5=ioR，未過流時Ts電流很??；過流時使iE5>50

□A,T5更多地為T3的基極分流。

4.16電路如圖P4.16所示