第4章 集成运算放大电路练习

4.1根据下列要求，将应优先考虑使用的集成运放填入空内。已知现有集成运放的类型是：①通用型 ②高阻型 ③高速型 ④低功耗型 ⑤高压型 ⑥大功率型 ⑦高精度型

(1)作低频放大器，应选用( ① )。 (2)作宽频带放大器，应选用( ③ )。

(3)作幅值为1μV以下微弱信号的量测放大器，应选用( ⑦ )。 (4)作内阻为100kΩ。信号源的放大器，应选用( ② )。

(5)负载需5A电流驱动的放大器，应选用( ⑥ )。 (6)要求输出电压幅值为±80V的放大器，应选用( ⑤)。 (7)宇航仪器中所用的放大器，应选用( ④ )。

4. 2 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 Aod rid UIO IIO IIB -3dBfH KCMR SR 增益带宽 单位 A1 A2 A3 A4

解：A1为通用型运放，A 2为高精度型运放，A3为高阻型运放，A4为高速型运放。

4.3 多路电流源电路如图P4.3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。

dB 100 130 MΩ 2 2 mV 5 0.01 5 2 nA 200 2 nA 600 40 Hz 7 7 dB 86 120 86 96 V/μV 0.5 0.5 0.5 65 MHz 5 12.5 100 1000 100 2 0.02 0.03 20 150

图P4.3 图P4.4

解：因为Tl 、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。

IRVCCUBE4UBE0R100A

IRIC0IB3IC03IB1IC3IC(1)

1

IC322IR

当(1)3时，IC1IC2IR100A。

4.4电路如图P4.4 所示，Tl 管的低频跨导为gm , Tl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。

解：由于T2和T3 所组成的镜像电流源是以Tl 为放大管的共射放大电路的有源负载， Tl和T2管d -s 间的动态电阻分别为rds1和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)。

4.5电路如图P4.5所示，Tl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 间的动态电阻分别为rds2和rds4。试求出电压放大倍数

AuuO/(uI1uI2)的表达式。

图P4.5 图P4.6

解：在图示电路中：

iD1iD2iD3iD4； iOiD2iD1gm(uI1uI2)2

iD4iD2iD12i D1； gmiO(uI1uI2)

∴电压放大倍数：Au

uO(uI1uI2)iO(rds2//rds4)(uI1uI2)gm(rds2//rds4)

4.6电路如图P4.6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)产生的差模电流为

2

iD，则电路的电流放大倍数AiiOiD？

解：(1)图示电路为双端输入、单端输出的差分放大电路。Tl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分别为： iO2(1)iD； AiiOiD2(1)。

4.7 电路如图P4.7所示，Tl和T2管的特性相同，所有晶体管的β均相同，Rcl 远大于二极管的正向电阻。当uI1uI20V时，uO0V。

(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。

图P4.7 图P4.8

解：(1)在忽略二极管动态电阻的情况下：

Rc1//Au1rbe32，ARc2。

u2rbe3rbe1∴AuAu1Au2 。

(2)当有共模输入电压时，uO近似为零。

由于Rc1rd，uC1uC2 , 因此uBE30，故uO0。

4.8 电路如图P4.8所示，Tl和T2管为超β管，电路具有理想的对称性。选择合适的答案填入空内。

(1)该电路采用了( C )。

A ．共集-共基接法 B ．共集-共射接法 C ．共射-共基接法 (2)电路所采用的上述接法是为( C )。

A ．增大输入电阻 B ．增大电流放大系数 C ．展宽频带

3

(3)电路采用超β管能够( B )。

A ．增大输入级的耐压值 B ．增大放大能力 C ．增大带负载能力 (4) Tl和T2管的静态压降约为( A )。

A．0.7V B ．1.4V C ．不可知

4.9 在图P4.9 所示电路中，已知Tl~T3管的特性完全相同，β＞> 2 ;反相输入端的输入电流为iI1，同相输入端的输入电流为iI2。试问：

(l) iC2?； (2) iB3? ； (3) AuiuO/(iI1iI2)?

解：(l)因为Tl和T2为镜像关系， 且β＞> 2，所以：iC2iC1iI2

(2)iB3iI1iC2iI1iI2

(3)输出电压的变化量和放大倍数 分别为：

iC3Rc3 uOiRcB3

图P4 .9

AuiuO/(iI1iI2)uO/iB33Rc

4.10比较图P4.10 所示两个电路，分别说明它们是如何消除交越失真和如何实现过流

保护的。

(a) (b) 图P4.10

解：在图(a)所示电路中，Dl 、D2使T2、T3 微导通，可消除交越失真。R为电流采样电阻，D3对T2起过流保护。当T2导通时，uD3uBE2iORuD1, 未过流时iOR较小，因uD3小于开启电压使D3 截止；过流时因uD3大于开启电压使D3导通，为T2基极分流。D4对T4起过流保护，原因与上述相同。

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在图(b)所示电路中，T4 、T 5使T 2、T 3微导通，可消除交越失真。R2为电流采样

电阻，T 6 对T 2起过流保护。当T 2导通时，uBE6iOR2，未过流时iOR2较小，因uBE6小于开启电压使T 6截止；过流时因uBE6 大于开启电压使T 6导通，为T 2基极分流。T 7对T 3起过流保护，原因与上述相同。

4.11 图4.11所示电路是某集成运放电路的一部分，单电源供电。试分析： (1) 100μA电流源的作用；

(2) T 4的工作区域（截止、放大、饱和）; (3) 50μA电流源的作用； (4) T 5与R的作用。

图4.11 图P4.12

解：(1)为T l提供静态集电极电流、为T 2提供基极电流，并作为T l的有源负载。 (2) T 4截止。因为：uB4uC1uOuRuB2uB3，uE4uO，∴uB4uE4。 (3) 50μA电流源为T 3提供射极电流，在交流等效电路中等效为大阻值的电阻。 (4)保护电路。uBE5iOR2，未过流时T5电流很小；过流时使iE550A, T 5更多地为T 3的基极分流。

4.12电路如图P4.12所示,试说明各晶体管的作用。

解：T l为共射放大电路的放大管；T 2和T 3组成互补输出级；T 4、T 5、R2组成偏置电路，用于消除交越失真。

4.13图P4.13 所示简化的高精度运放电路原理图，试分析：

(1)两个输入端中哪个是同相输入端，哪个是反相输入端；(2) T 3与T 4的作用；(3)电流源I3的作用 ；(4) D2与D3的作用。

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图P4.13

解：(1) uI1为反相输入端， uI2为同相输入端。

(2)为T l和T 2管的有源负载，将T l管集电极电流变化量转换到输出，使单端输出

差分放大电路的差模放大倍数近似等于双端输出时的放大倍数。

(3)为T 6设置静态电流，且为T 6的集电极有源负载，增大共射放大电路的放大能力。

(4)消除交越失真。

4.14 通用型运放F747 的内部电路如图P4.14 所示，试分析： (1)偏置电路由哪些元件组成？基准电流约为多少？

(2)哪些是放大管，组成几级放大电路，每级各是什么基本电路？ (3) T 19 、T 20 和R8组成的电路的作用是什么？

图P4.14

解：(1)由T 10 、T 11 、T 9 、T 8 、T 12 、T 13 、R5 构成。

(2)图示电路为三级放大电路：

Tl~T4构成共集-共基差分放大电路；T 14~ T 16构成共集-共射-共集电路；T 23 、T 24 构成互补输出级。

(3)消除交越失真。互补输出级两只管子的基极之间电压 UB23UB24UBE20UBEUB23UB24UBE20UBE

使T 23、T 24 处于微导通，从而消除交越失真。

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