集成運算放大器及其應用習題解答

1、第 3 章 集成運算放大器及其應用習題解答3.1 差動放大電路的工作原理是什么？ 解：最簡單的差動放大電路由兩個完全對稱的單管放大電路拼接而成。 由于電路的對稱 性，輸出信號電壓采用從兩管集電極間提取的雙端輸出方式， 對于無論什么原因引起的零點 漂移，均能有效地抑制。在電路的兩個輸入端輸入大小相等、 極性相同的信號電壓， 由于電路的對稱性， 兩管集 電極電位的大小、方向變化相同，輸出電壓為零(雙端輸出 )。說明差動放大電路對共模信號無放大作用。共模信號的電壓放大倍數(shù)為零。在電路的兩個輸入端輸入大小相等、 極性相反的信號電壓， 由于電路的對稱性， 差動放 大電路的輸出電壓為兩管各自輸出電壓變化量

2、的兩倍。3.2 集成運算放大器的基本組成有哪些？ 解：從電路的總體結構上看，集成運算放大器基本上都由輸入級、 中間放大級、輸出級 和偏置電路四個部分組成。3.3 集成運算放大器的主要參數(shù)有哪些？解： 1.開環(huán)差摸電壓增益：2. 輸入失調電壓 Uio ：3. 輸入失調電流 Iio：4. 差摸輸入電阻 rid 和輸出電阻 ro：5. 共模抑制比 KCMR ：6. 最大差模輸入電壓 Uidmax ：7. 最大共模輸入電壓 U icmax ：8. 靜態(tài)功耗 Pco：9. 最大輸出電壓 Uopp ：3.4 理想集成運算放大器的主要條件是什么？解：(1)開環(huán)差模電壓增益 Aud=s；( 2)共模抑制比KC

3、MR = m；(3) 開環(huán)差模輸入電阻 rid=s；(4) 開環(huán)共模輸入電阻 =8;( 5)開環(huán)輸出電阻 ro=0。3.5 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？通常對每部分性能的要求分別是什么?解：(1)輸入級：一般采用具有恒流源的雙輸入端的差分放大電路，主要作用是減小放大電路的零點漂移、提高輸入阻抗。(2) 中間放大級：一般采用多級放大電路，主要作用是放大電壓，使整個集成運算放大器有足夠高的電壓放大倍數(shù)。(3) 輸出級：一般采用射級輸出器或互補對稱電路，其目的是實現(xiàn)與負載的匹配，使電路有較大的輸出功率和較強的帶負載能力。(4) 偏置電路：是為上述各級電路提供穩(wěn)定

4、合適的偏置電流，穩(wěn)定各級的靜態(tài)工作點， 一般由各種恒流源電路構成。3.6已知一個集成運放的開環(huán)差模增益Aod為100dB，最大輸出電壓峰-峰值Uopp =± 14V，分別計算差模輸入電壓 U| (即u+ u)為10兇、100N、1mV、1V和一10兇、一 100譏/、一 1mV、一 1V時的輸出電壓 Uo。解：因為 U = Aodui, Aod= 100dB 即 Aod= 105，所以，當 ui(即 u+ u-)為 10 N、100 N、一 10 N、一 100 訓時U = Aodui 分別為 1V、10V、 1V、 10V。當 ui (即 u+ u-)為 1mV、1V 時，U =

5、Aodui 為最大值 14V。當 ui (即 u+ u)為一1mV、一 1V 時，U = Aodui 為負最大值一14V。3.7電路如圖3-32所示，具有理想的對稱性。設各管B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(ui1 ui2),貝y由此產(chǎn)生的差模電流io,求解電路電流放大 倍數(shù)Ai的近似表達式。解：(1) T1和T2組成復合放大管，T3和T4也是組成復合放大管，具有放大差模信號和 抑制共模信號的作用。 T5和T6組成恒流源電路，具有恒流作用。(2) A 二為。=22(供供的=2(2+ 3 33.8電路如圖3-33所示，Ti與T2管的特性相同，所有晶體管的3均相

6、同，Rci遠大于二 極管的正向電阻。當 Uii = Ui2= 0V時，Uo= 0V。(1) 求解電壓放大倍數(shù)的表達式；(2) 當有共模輸入電壓時，u°= ?簡述理由。圖3-33 習題3.8的圖RRlR ；ciciR解：(1 )因為，Au1 , Aj2 = - 2 , Au = Aui Au2。rbe1rbe1be3(2)當有共模輸入電壓時，Uo 0。因為共模電壓經(jīng) T1和T2放大后，其共模輸出電壓為零，再經(jīng)T3放大后Uo 0。3.9圖3-34所示電路是某集成運放電路的一部分，單電源供電，Ti、T2、T3為放大管。試分析：(1) 100吩電流源的作用；(2) T4的工作區(qū)域；(3) 5

7、0 mA電流源的作用；(4) T5與R的作用。圖3-34 習題3.9的圖解：(1) 100吩電流源的作用是給整個電路提供合適的偏置電流。(2) T4的工作區(qū)域是截止、放大和飽和。(3) 50吩電流源的作用是給中間放大級提供合適的偏置電流。(4) T5與R的作用是作為中間放大級。3.10試按照下列運算關系設計由集成運放構成的運算放大電路。(1 ) Uo= 5Ui1(2)Uo=7 Ui1(3)Uo=5Ui1+2Ui2 3Ui3解：(1)為反相比例運算，運算電路如圖(a所示，因為，= = 5，所以，Rf=5R1。Ui1(2)為同相比例運算，運算電路如圖(b)所示，Uo=( 1 + F ) Ui，所以

8、，(1 + F ) = 7, Rf=6R1。1R因為，U°1=( RF1 Ui1 +R11因為,(3)F Ui2)= ( 5Ui1 + 2Ui2)，所以，RF1 = 5R11 = 2R12。 R|2因為,Uo2= F2 Ui3= 3 Ui3 ,R21所以，Rf2=3R21。所以,Uo= Uo2 Uo1 = 3 Ui3 ( 5Ui1 + 2Ui2 ) = 5 Ui1 + 2Ui2 3 Ui3nl R0-1 krv> 00+(a)(b)町丿|1Z?F1Rfw> 8+（C）3.11試求圖3-35所示各電路輸出電壓與輸入之間的關系式。1(M2O_|卜Ml z<(c)解：（a）(b)Uo =(c)> 8+lk£li t j 2I_r圖3-35 習題3.11的圖50Uo1 = Ui1 = 5 Ui1 , Uo= Uo1 = 5 Ui1。10(b)斗oka>_ +5KZCZHA 8+Ui2 Ui3 v 口 i5Ui2 +Ui3U+ =X 5+