差動放大電路和集成運算放大電路例題解析

1、第5章 差動放大電路和集成運算放大電路例題解析例5.1 具有集電極調(diào)零電位器Rp的差動式放大電路如圖5.1所示。已知b=50，VBE1=VBE2=0.7V，當Rp置中點位置時，求電路的靜態(tài)工作點。解：靜態(tài)時vi1=vi2=0，有一般可以認為，所以圖5.1圖5.3.10 帶電流源的差動式放大電路RbRb從以上分析可知，該電路的靜態(tài)工作點為Q（10A，0.5 mA，8.2 V）。下面檢驗開始分析時的條件是否成立。因為顯然，由于基極電流IB很小，一般是成立的，即計算時可以不考慮。例52 圖5.2是一個單端輸出的差動放大電路。指出1，2兩端哪個是同相輸入端，哪個是反相輸入端，并求該電路的共模抑制比KC

2、MR。設(shè)VCC12V，-VEE-6V，RB10 k，RE62k，RC51k，晶體管1250，rbblrbb2300，VBElVBE207V。解 由于輸出Vo與1端輸入信號反相，所以1端是反相輸入端，2端是同相輸入端。靜態(tài)圖5.2時，每管的靜態(tài)電流等于流過 RE上電流的一半，即差模放大倍數(shù) 共模放大倍數(shù) 共模抑制比 例53 圖5.3所示電路，設(shè)器件參數(shù)為100，100。圖5.3(1)求靜態(tài)工作點電流，靜態(tài)工作點電壓VCElQ，VCE2Q；(2)求差模放大倍數(shù)；(3)當vi為一直流電壓16mV時，計算VTl，VT2集電極對地的直流電壓。解1. RE上的電壓2.(2) 差模放大倍數(shù) (3)vi為16

3、mV直流電壓，經(jīng)放大后為VTl集電極電壓VT2集電極電壓例 5.4 電路如圖5.4所示。試求單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)AVd1、共模電壓增益放大倍數(shù)AVC1、共模抑制比和共模輸入電阻。解： 輸入共模信號時，ro中將流過2倍的射極電流，所以共模電壓增益為圖5.4差模電壓增益為共模抑制比為共模輸入電阻為例55 圖5.5所示電路，理想運算放大電路的工作情況均滿足深負反饋條件，求輸出VO的表達式。解 理想運算放大電路工作于線性狀態(tài)時，利用虛短和虛斷條件以及相關(guān)電路分析方法進行分析推導(dǎo)，是求解電路輸出電壓與輸入電壓間函數(shù)關(guān)系的基本途徑。 根據(jù)運算放大電路A2輸入端虛斷和虛短路的條件，有：圖5.5 根據(jù)

4、Al反相輸入端的虛地條件，有： 由以上二式可得例56 圖56所示電路中運放A具有理想特性，電流源電流為I,試求電路輸出電壓Vo的表達式。解 根據(jù)理想運算放大電路輸入端虛斷和虛短的條件，有：VPIRVN。對節(jié)點N運用節(jié)點電流定律有：，于是可得：Vo3×IR圖56例57 電路如圖57所示，設(shè)A1、A2為理想運放，試求輸出電壓與輸入電壓之間的函數(shù)關(guān)系。解 電路中A1、A2為理想運放，由輸入端虛短的條件有VP1VN1= Vi1、VP2VN2=Vi2 圖57各電流值為 又 得例58 反饋電路中運算放大電路為理想運放，如圖58所示，求出深度負反饋時，閉環(huán)增益的表達式。圖58解 該電路是由差動放大

5、電路和集成運算放大電路組成的電壓串聯(lián)負反饋電路?；痉糯箅娐肥遣顒臃糯箅娐罚答伝芈酚蛇\算放大電路組成。電路滿足深度負反饋條件時，輸入電壓信號與反饋電壓信號相等，反饋系數(shù)由運算放大電路組成的反饋回路確定。該理想運放組成的反饋電路中，由于運放無輸入電流(虛斷)，電阻及R2上的電壓為則理想運放輸出與VO的關(guān)系為 又電壓串聯(lián)深度負反饋時有 所以 例5.9 設(shè)計一個加法運算電路，要求其運算關(guān)系為 (1) 設(shè)接于輸入、輸出端的反饋電阻Rf為100 k，試選定各信號源與放大電路輸入端之間的電阻Ri1、Ri2 、Ri3及補償電阻。 解 電路如圖5.9所示。因為輸出電壓和所有輸入電壓反相，故采用反相輸入加法電

6、路。根據(jù)題意Rf100 k，故有 (2)圖5.9vi1vi2vi3voR 比較(1)式和(2)式的系數(shù)，可得 (取標稱值16k)圖5.10例5.10 電路如圖5.10(a)所示。(1)設(shè)穩(wěn)壓管DZ的雙向穩(wěn)壓值Vz6V，試畫出該電路的傳輸特性。(2)如果輸入信號vi的波形如圖5.10 (b)所示，試畫出輸出電壓vo的波形。解 (1)求傳輸特性當vivP時，voVo+6+vP =+6+ (15/45) Vo，所以Vo9V，vPVo /3=3V；當vi上升到vivP時，vo由+9 V下降到-9V，同理可求出vPVo /3=-3V。以后只要vi-3V，vo始終保持為-9V，直至vi-3V時，vo才由-

7、9V上跳到+9V。由此可畫出其傳輸特性如圖 5.10(c)所示。由圖可知，這是遲滯比較器的傳輸特性。(2) 由圖5.10(b)和5.10 (c)畫出vo的波形t0時，由于vi-3V，所以voVo+9V，vP+3V，以后vi在vivP+3V內(nèi)變化，vo保持在+9V不變。tt1時，vivP+3V，vo由+9V下跳到-9V，vP由+3V變?yōu)?3V，以后vi在vi-3V內(nèi)變化，vo保持-9V不變；tt2時，vi-3V，vo又由-9V上跳到+9V，vP由-3V變?yōu)?3V。 依次類推，可畫出vo的波形如圖5.10(d)所示。由圖可知，得到的vo是一標準的矩形波。因此，圖5.10(a)電路是波形整形電路。具

8、有遲滯特性的這類比較電路在控制系統(tǒng)和波形發(fā)生器電路中用途十分廣泛。例5.11電路如圖5.11所示，A為理想運放，雙向穩(wěn)壓管Vz=6V，三極管T：VCEO=0，ICEO=0。問：(1)A1A4各組成什么電路；(2)二極管D1、D2起什么作用；圖5.11(3)設(shè)t=0時，電容器C上的初始電壓為零，求t=1s和t=2s時，A、B、C、D、E各點對地電位。解 電路為多級電路組成時，可逐個分析各級單元電路的工作情況，再根據(jù)各個電路的關(guān)系確定電路中各點的工作狀態(tài)。圖5.11所示電路中：(1)運算放大器A1組成減法電路，A2組成積分電路，A3組成反相電路，A4組成比較電路。(2)二極管Dl、D2的作用是雙向限制運算放大器A4輸入信號的幅值。(3)當輸入信號VI1、VI2為03V時，運算放大器A1組成的減法電路輸出A點的電位為：A2組成的積分電路當電容器上的初始電壓為零時，積分器輸出B點電位為：根據(jù)B點電位變化規(guī)律，t=1s時，VB=-3V ，t=2s時，VB=-6V。A3反相電路的輸入輸出信號極性相反，即對C點電位：Vc= -VB。因此，t=1s時，VC=3V；t=2s時，VC=