(5)负载需5A电流驱动的放大器,应选用。
(6)要求输出电压幅值为±80的放大器,应选用。 (7)宇航仪器中所用的放大器,应选用。
解:(1)①(2)③(3)⑦(4)②(5)⑥ (6)⑤(7)④
习题
4.1 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。
4.2 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?100dB
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。
4.3已知几个集成运放的参数如表P4.3所示,试分别说明它们各属于哪种类型的运放。
表P4.3 特性指标 单位 A1 A2 A3 A4 Aod dB 100 130 100 100 rid MΩ 2 2 1000 2 UIO mv 5 0.01 5 2 IIO nA 200 2 20 IIB nA 600 40 150 -3dBfH KCMR Hz 7 7 dB 86 120 86 96 SR V/μV 0.5 0.5 0.5 65 5 12.5 单位增益带宽 MHz Aod?1050.02 0.03 解:A1为通用型运放,A2为高精度型运放,A3为高阻型运放,A4为高速型运放。
4.4多路电流源电路如图P4.4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P4.4
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。
VCC?UBE4?UBE0?100RμA
3IC3IBIR?IC0?IB3?IC0??IC?1??? (1??)IR??2??IC?2?IR????3当β(1+β)>>3时
IC1?IC2?IR?100μA
4.5图4.5所示为多集电极晶体管构成的多路电流源。已知集电极C0与C1所接集电区的面积相同,C2所接集电区的面积是C0的两倍,ICO/IB= 4,e-b间电压约为0.7V。试求解IC1、IC2各为多少
图P4.5
解:多集电极晶体管集电极电流正比于集电区的面积。
先求出R中电流,再求解IC1、IC2。
VCC?UEB?200μA (其中UEB?0.7V)RIIR?IC?IB?IC0?C0IR??IC0?? IR?160μA 1??
IC1?IC0?160μAIC2?2IC0?320μA
4.6电路如图P4.6所示,T管的低频跨导为gm,T1和T2管d-s间的动态电阻分别为rds1和rds2。试求解电压放大倍数Au=△uO/△uI的表达式。
图P4.6
解:由于T2和T3所组成的镜像电流源是以T1为放大管的共射放大电路的有源负载,T1、T2管d-s间动态电阻分别为rds1、rds2,所以电压放大倍数Au的
表达式为
Au??uO?uI???iD(rds1∥rds2)?uI??gm(rds1∥rds2)
4.7电路如图P4.7所示,T1与T2管特性相同,它们的低频跨导为gm;T3与T4管特性对称;T2与T4管d-s间动态电阻为rds2和rds4。试求出两电路的电压放大倍数Au=△uO/△(uI1-uI2)的表达式。
图P4.7
解:在图(a)(b)所示电路中
?iD1???iD2??iD3??iD4?iO??iD2??iD4??iD2??iD1??2?iD1?iD1?gm??(uI1?uI2)2?iOgm???(uI1?uI2)图(a)所示电路的电压放大倍数
Au??uO?(uI1?uI2)?(uI1?uI2) ???iO(rds2∥rds4) ?gm(rds2∥rds4)Au?gm(rds2∥rds4)
同理,图(b)所示电路的电压放大倍数
4.8电路如图P4.8所示,具有理想的对称性。设各管β均相同。 (1)说明电路中各晶体管的作用;
(2)若输入差模电压为(uI1-uI2),则由此产生的差模电流为△iD,求解电路电流放大倍数Ai的近似表达式。 解:(1)图示电路为双端输入、单端输出的差分放大电路。T1和T2、T3和T4分别组成的复合管为放大管,T5和T6组成的镜像电流源为有源负载。
(2)由于用T5和T6所构成的镜像电流源作为有源负载,将左半部分放大管的电流变化量转换到右边,故输出电流变化量及电路电流放大倍数图P4.8 分别为
?iO?2(1??)? ?iIAi?
4.9电路如图P4.9所示,具有理想的对称性。回答题4.8所提的问题。
?iO?2(1??)??iI
图P4.9
解:(1)图示电路为双端输入、单端输出的差分放大电路。T1和T2、T3和T3分别组成的复合管为放大管,T5和T6组成的镜像电流源为有源负载。
(2)由于用T5和T6所构成的镜像电流源作为有源负载,将左半部分放大管的电流变化量转换到右边,故输出电流变化量及电路电流放大倍数分别为
?iO?2(1??)? ?iIAi??iO?2(1??)??iI
4.10电路如图P4.10所示,T1与T2管的特性相同,所有晶体管的β均相同,Rc1远大于二极管的正向电阻。当uI1=uI2=0V时,uO=0V。
图P4.10
(1)求解电压放大倍数的表达式;
(2)当有共模输入电压时,uO=?简述理由。