浙大版集成电路课后答案

1第二章集成运算放大器题3.2.1某集成运放的一个偏置电路如图题3.2.1所示，设T1、T2管的参数完全相同。问：(1)T1、T2和R组成什么电路？(2)IC2与IREF有什么关系？写出IC2的表达式。图题3.2.1解：(1)T1、T2和R2组成基本镜像电流源电路(2)REFBECCREFCRVVII2题3.2.2在图题3.2.2所示的差分放大电路中，已知晶体管的=80，rbe=2k。(1)求输入电阻Ri和输出电阻Ro；(2)求差模电压放大倍数vdA。图题3.2.2解：(1)Ri=2(rbe+Re)=2×(2+0.05)=4.1kΩRo=2Rc=10kΩ(2)6605.0812580)1(ebecvdRrRA题3.2.3在图题3.2.3所示的差动放大电路中，设T1、T2管特性对称，1=2=100，VBE=0.7V，且rbb′=200，其余参数如图中所示。(1)计算T1、T2管的静态电流ICQ和静态电压VCEQ，若将Rc1短路，其它参数不变，则2T1、T2管的静态电流和电压如何变化？(2)计算差模输入电阻Rid。当从单端（c2）输出时的差模电压放大倍数2dA=?；(3)当两输入端加入共模信号时，求共模电压放大倍数2cA和共模抑制比KCMR；(4)当vI1=105mV，vI2=95mV时，问vC2相对于静态值变化了多少？e点电位vE变化了多少？解：(1)求静态工作点：mA56.0102101/107122)1/(1ebBEEECQRRVVIV7.07.01010056.01BEbBQEVRIVV1.77.01056.012EcCQCCCEQVRIVV若将Rc1短路，则mA56.021QCQCII（不变）V7.127.0121ECCQCEVVVV1.77.01056.0122EcCQCCQCEVRIVV（不变）(2)计算差模输入电阻和差模电压放大倍数：k9.456.026101200)1('EQTbbbeIVrrk8.29)9.410(2)(2bebidrRR5.338.2910100)(22bebcdrRRA(3)求共模电压放大倍数和共模抑制比：5.0201019.410101002)1(2ebebccRrRRA675.05.3322cdCMRAAK（即36.5dB）(4)当vI1=105mV，vI2=95mV时，mV109510521IIIdvvvmV100295105221IIIcvvvmV285100)5.0(105.33222IccIddOvAvAv所以，VO2相对于静态值增加了285mV。由于E点在差模等效电路中交流接地，在共模等效电路中VE随共模输入电压的变化3而变化（射极跟随器），所以，mV100IcEvv，即e点电位增加了100mV。题3.2.4差分放大电路如图题3.2.4所示，设各晶体管的=100，VBE=0.7V，且rbe1=rbe2=3k，电流源IQ=2mA，R=1M，差分放大电路从c2端输出。(1)计算静态工作点（IC1Q，VC2Q和VEQ）；(2)计算差模电压放大倍数2dA，差模输入电阻Rid和输出电阻Ro；(3)计算共模电压放大倍数2cA和共模抑制比KCMR；(4)若vI1=20sintmV，vI2=0，试画出vC2和vE的波形，并在图上标明静态分量和动态分量的幅值大小，指出其动态分量与输入电压之间的相位关系。图题3.2.4解：(1)计算静态工作点：mA12121QQCQCIIIV5.45.116)//(22LcQCCCLcLQCRRIVRRRVV71.0110017.0VRIVVbBQBEEQ(2)计算差模电压放大倍数，输入电阻和输出电阻：75.18)31(2)3//3(100)(2)//(2bebLcdrRRRAk8)(2bebidrRRk3coRR(3)计算共模电压放大倍数和共模抑制比：42105.72000101315.11002)1(RrRRAbebcc25000105.775.18422cdCMRAAK（即88dB）(4)若vI1=20sintmV，vI2=0，则4(V)sin375.022tvAvidc(V)sin01.0tvvicetvVvcQCCsin375.05.4222（V）tvVveEQEsin01.071.0（V）vC2和vE的波形如图3.2.4所示，它们的动态分量与输入电压vI1之间都相位相同。图3.2.4题3.2.5FET组成的差分放大电路如图题3.2.5所示。已知JFET的gm=2mS，rds=20k。(1)求双端输出时的差模电压放大倍数vdA；(2)求单端输出时的差模电压放大倍数1vdA、共模电压放大倍数1vcA和共模抑制比KCMR；图题3.2.5解：(1)双端输出时，3.13)20//10(2)//(2)//(2dsdmgsdsdgsmidovdrRgVrRVgVVA(2)单端输出时，57.6)20//10(221)//(212)//(11dsdmgsdsdgsmidovdrRgVrRVgVVA325.02021)20//10(221)//(1smdsdmvcRgrRgA5.20325.07.611vcvdCMRAAK（即26.3dB）题3.2.6采用射极恒流源的差分放大电路如图题3.2.6所示。设差放管T1、T2特性对称，1=2=50，rbb′=300，T3管3=50，rce3=100k，电位器Rw的滑动端置于中心位置，其余元件参数如图中所示。(1)求静态电流ICQ1、ICQ2、ICQ3和静态电压VOQ；(2)计算差模电压放大倍数2dA，输入电阻Rid和输出电阻Ro；(3)计算共模电压放大倍数2cA和共模抑制比KCMR；(4)若vI1=0.02sintV，vI2=0，画出vO的波形，并标明静态分量和动态分量的幅值大小，指出其动态分量与输入电压之间的相位关系。图题3.2.6解：(1)求静态工作点：mA4.15.15030//107.012301010//33212113ebbBEEEbbbCQRRRVVRRRImA7.021321CQCQCQIII6V5.2)10//10(7.010101210)//(22LcCQCCLcLOQRRIVRRRV(2)计算差模性能指标：k2.27.02651300)1(1'21QCTbbbebeIVrrrk25.14.126513003ber8.121.051)2.25(2550)1()(2)//(12wbebLCdRrRRRARid=2(Rb+rbe1)+(1+β)Rw=2×(5+2.2)+51×0.1=19.5kΩRo=Rc=10kΩ(3)计算共模性能指标：k832100)5.125.130//105.1501()1(333333ceebebeorRrRRR003.0)832205.0(512.25550)221)(1()//(322owbebLccRRrRRRA4267003.08.1222cdCMRAAK（即72.6dB）(4)若vI1=0.02sintV，vI2=0时，则(V)sin26.05.2122tvAVvIdQOOvO波形如图所示，其动态分量与vI1之间相位相同。题3.2.7在图题3.2.7所示电路中，设各晶体管均为硅管，=100，rbb′=200。(1)为使电路在静态时输出直流电位VOQ=0，Rc2应选多大？(2)求电路的差模电压放大倍数vdA；(3)若负电源（－12V）端改接公共地，分析各管工作状态及VO的静态值。7图题3.2.7解：(1)当VOQ=0时，ICQ3·Rc3=Vcc，∴ICQ3=VCC/Rc3=12/12=1mAmA01.01001333CQBQIImA12.0477.0122121Re22IIIEQCQIRc2=ICQ2-IBQ3=0.12-0.01=0.11mAk64.811.07.025.0123332RcBEeCQcIVRIR(2)求差模电压放大倍数vdA：k1.2212.02610120021beberrk83.21261012003ber第二级（CE反相放大级）输入电阻为Ri2：Ri2=rbe3+(1+β3)Re3=2.83+101×0.25=28.1kΩ差模放大级：151.222)1.28//64.8(1002)//(1221beicvdrRRA反相放大级：7.421.2812100232icvRRA∴5.64021vvdvdAAA(3)若负电源（-12V）端改为接地，则因静态时VB1=VB2=0，故T1、T2管处于截止状态，ICQ2=0，VB3=12V，所以T3管也处于截止状态。故VOQ=0。题3.2.8三级放大电路如图题3.2.8所示，已知：rbe1=rbe2=4k，rbe3=1.7k，rbe4=rbe5=0.2k，各管的=50。图中所有电容在中频段均可视作短路。试画出放大电路的交流通路，计算中频电压放大倍数vA，输入电阻Ri和输出电阻Ro。8图题3.2.8解：交流通路为：图3.2.5输入级差分放大电路的电压放大倍数为97.742)//1.5(50231'11bebeLvrrRA（rbe3是中间级的输入电阻）中间级共射放大电路的电压放大倍数为1747.1)//8.6(5033'22ibeLvRrRA（Ri3是输出级的输入电阻）其中，k6.4512.812.8512.0)//2.8)(1(43LbeiRrR输出级的电压放大倍数近似为113vA所以，总的电压放大倍数为：1387321vvvvAAAA输入电阻和输出电阻为：k482.882.8)2//(2.81beirRk13.018.6//2.84beorR9题3.2.9判断下列说法是否正确：(1)由于集成运放是直接耦合放大电路，因此只能放大直流信号，不能放大交流信号。(2)理想运放只能放大差模信号，不能放大共模信号。(3)不论工作在线性放大状态还是非线性状态，理想运放的反相输入端与同相输入端之间的电位差都为零。(4)不论工作在线性放大状态还是非线性状态，理想运放的反相输入端与同相输入端均不从信号源索取电流。(5)实际运放在开环时，输出很难调整至零电位，只有在闭环时才能调整至零电位。解：(1)错误。集成运放可以放大交流信号。(2)正确。(3)错误，当工作在非线性状态下，理想运放反相输入端与同相输入端之间的电位差可以不为零。(4)正确。(5)正确。题3.2.10已知某集成运放开环电压放大倍数Aod＝5000，最大电压幅度Vom＝±10V，接成闭环后其电路框图及电压传输特性曲线如图题3.2.10（a）、（b）所示。图（a）中，设同相端上的输入电压vI＝(0.5+0.01sint)V，反相端接参考电压VREF＝0.5V，试画出差动模输入电压vId和输出电压vO随时间变化的波形。图题3.2.10解：vO=Aod·vId=5000×0.001sint=50sint(V)，但由于运放的最大输出电压幅度为Vom=±10V，所以当｜vId｜≤2mV时，按上述正弦规律变