第4章集成运算放大电路习题解答

第4章自测题、习题解答自测题4一、选择1.集成运放的输出级一般采用（）。A.共基极电路B.阻容耦合电路C.互补对称电路2.集成运放的中间级主要是提供电压增益，所以多采用（）。A.共集电极电路B.共发射极电路C.共基极电路3．集成运放的输入级采用差分电路，是因为（）。A.输入电阻高B.差模增益大C.温度漂移小4．集成运放的制造工艺，使得相同类型的三极管的参数（）。A受温度影响小B.准确性高C.一致性好5．集成运放中的偏置电路，一般是电流源电路，其主要作用是（）。A.电流放大B.恒流作用C.交流传输。解：1、C2、B3、C4、C5、B二、判断1．运放的有源负载可以提高电路的输出电阻（）。2．理想运放是其参数比较接近理想值（）。3．运放的共模抑制比KCMR越高，承受共模电压的能力越强（）。4．运放的输入失调电压是两输入端偏置电压之差（）。5．运放的输入失调电流是两输入端偏置电流之差（）。解：1、×2、×3、√4、√5、√三、选择现有如下类型的集成运放，根据要求选择最合适的运放：①．通用型②.高阻型③.低功耗型④.高速型⑤.高精度⑥.大功率型⑦.高压型。1．作视频放大器应选用。2．作内阻为500KΩ信号源的放大器应选用。3．作卫星仪器中的放大器应选用。4．作心电信号（？左右）的前置放大器应选用。5．作低频放大器应选用。作输出电流为4A的放大器应选用。解：1、④2、②3、③4、⑤5、①6、⑥习题44．1通用型集成运算放大器一般由哪几个部分组成？每一部分常采用哪种基本电路？对每一基本电路又有何要求？解：通用型集成运算放大器一般由输入级、中间级、输出级组成。输入级采用差动放大电路，输入级要求尽量减小温度漂移。中间级采用共射放大电路，要求提供较高的电压放大倍数。输出级采用共集接法，互补对称电路，要求输出电阻要小。4．2某一集成运算放大器的开环增益Aod=100dB，差模输入电阻rid=5MΩ,最大输出电压的峰─峰值为UOPP=±14V。(1)分别计算差模输入电压（即ui=u+u）为5μV、100µV、1mV、和10V、1V、1mV时的输出电压UO；(2)为保证工作在线性区,试求最大允许的输入电流值。解：（1）1005201010odA由oodiUAU故所求Uo分别为0.5V,10V,14V,14V,14V,14V（2）最大允许的输入电压是max51414010OPPiodUUVA最大允许输入电流为maxmax28iiidUIpAr4．3图P4－3是集成运放BG303偏置电路的示意图，已知±UCC=±15V，外接偏置电阻R=1MΩ,设三极管的值均足够大,试估算基准电流IREF以及输入级放大管的电流IC1和IC2。解：43229.3CCBECREFUUIIAR31214.72CEEIIIA12114.7CCEIIIA4．4图P4－4是某集成运放偏置电路的示意图，已知IC4=0.55mA,若要求IC1=IC2=12A,试估算电阻R3应为多大?设三极管的均足够大。IC4T1T2T3T4IC1IC2R3图P4－4解：31224CCIIA图中是微电流源电路，有4333260.55lnln3.40.0240.024CTCCIURkII4．5图P4－5的电路是集成运放中镜像电流源的改进电路，常称威尔逊电流源，若设IC1=IC2=IC，1=2=3=，试证明：)2221(II2REF3CRIREFT1T2T3T4+UCC-UCCIC1IC2图P4－3T2T1IE3IREFIB1IC1IB2+UCCT3RIC3IB3图P4－5解：由3212ECBBIIII得：31(1)(2)BBII由31REFBCIII由以上两式可得：3312CREFBIII，经整理可得所证的结果。4．6理想运放的基本特征是什么？理想运放工作在线性和非线性各有哪些特征？什么是：“虚短”、“虚断”、“虚地”？解：理想运放的基本特征是开环电压增益、输入电阻、开环带宽、共模抑制比趋于无穷大，输出电阻趋于0。理想运放工作在线性应用时引入了负反馈，工作于非线性应用时无负反馈。“虚短”是理想运放工作于线性应用时两输入端的电压为零；“虚断”是理想运放工作于线性应用时两输入端不取用电流；“虚地”是理想运放工作于线性应用时若一个输入端接地，则另一个输入端也是地电位。4．7图P4－7是一理想运放电路，试求下列几种情况中uo和ui的关系。(1)S1和S3闭合，S2断开；(2)S1和S2闭合，S3断开；(3)S1和S3闭合，S2断开；(4)S1、S2、S3都闭合。解：（1）0iouuRR故uo=ui（2）此时，三个电阻上均无电流，故uo=ui（3）2oiuuRR故uo=0.5ui-++uiuoRRRRS1S2S3图P4－7（4）22ioiuuuRR故uo=0V4．8图P4－8所示是一集成运放偏置电路的示意图,已知UCC=6V，R5=85Ω，R4=68Ω，R3=1.7KΩ,设三极管的足够大,UBE=0.6V，试问T1、T2的静态电流IC1,IC2为多大?T1T2T5T4IC1IC2R5R4R3T3UCC图P4－8解：3322.82CCBERUUImAR由5445CCIRIR得：34454552.26CCRRRIIImARR5121.132CCCIIImA4．9两块集成运算放大器分别接入电路中进行测试，输入端按要求没有输入信号电压，而是使两端悬空，测量时发现输出电压不为零，总是在正负电源电压间摆动，调整调零电位器也不起作用，请问这两块运放是否都已损坏，为什么？解：运放可能是好的。在测试时，如把运放的输入管脚悬空，会产生干扰，因为输入管脚悬空时，它的电压是不稳定的，随时会产生微小的波动，如果此时运放工作在开环状态，它的增益非常大，输入端微小的波动在输出端都会达到极限电压。4．10集成运放中为什么要采用有源负载？它有什么优点？解：因为在集成电路中大阻值的电阻比较难造，故采用电流源电路作为有缘负载代替大电阻，可以提高放大倍数。4．11集成运算放大器中为什么要采用直接耦合放大电路？直接耦合放大电路与阻容耦合放大电路相比有什么特点？解：集成电路中大的电容比较难造，故只能采用直接耦合。直接耦合电路的温度漂移会逐级扩大，静态工作点相互影响。4．12图P4－12所示电路中，设晶体管T1、T2、T3的参数完全一样，试推导输出电流Io与参考电流IREF的关系式。IREF+UCCT2T1I0IB1IC1IB2T3RR2图P4－12解：2CCBEREFUUIR01CREFIII4．13在下列情况下，应选用何种类型的集成运放，为什么？(1)作为一般交流放大电路；(2)高阻信号源(RS=10MΩ)的放大电路；(3)微弱电信号(us=10μV)的放大器；(4)变化频率高,其幅值较大的输入放大器。解：（1）选用通用型，因为价格便宜且够用。（2）选用高输入电阻型运放，因为要获取更大的信号电压。（3）选用高精度型运放，因为需要分辨出微小信号。（4）选用高速型运放，因为需要和输入同步。4．14电路如图P4－14所示，已知集成运放的开环电压放大倍数Aod=80dB，最大输出峰值电压UOPP=±10V，设ui=0V时，uo=0V，试求：(1)ui=±1mV时,uo为多少伏?(2)ui=±1.2mV时,uo为多少伏?(3)画出放大器的传输特性曲线,并指出放大器在线性工作状态下ui允许变化的范围。(4)当考虑输入失调电压UIO=2mV时,图中的Uo的静态值为多少?电路此时能否正常放大?解：（1）804201010odA当1iumV时，10ouV-+++-UiUo+-+15v-15v图P4－14（2）当1.2iumV时，10ouV（3）传输特性曲线如图，ui的范围是－1mV~1mV（4）Uo的值为10V，不能正常放大。4．15图P4－15为某一运放的波特图（频率特性图），判断该电路是否会产生自激振荡。解：由该运放组成的负反馈电路可能产生自激振荡。因为从图中得知，该运放的相移为180度时所对应的放大倍数约为50dB，即316，当负反馈系数1316F时，即可产生自激振荡。O204060801001021031041010o-90o-180o-270of/HZf/HZjdB)(lg20odA图P4－15()iumV()ouV1010110