第5章运算放大电路答案
. . . 习题答案5.1 在题图5.1所示的电路中，已知晶体管V1、V2的特性相同，。求、和。UCC(10V)V2V1R1 2.7kR3 4.1kR4 2.5kR2 2.7k题图5.1解：由图5.1可知： 即 由上式可解得 而 = =5.2 电路如题图5.2所示，试求各支路电流值。设各晶体管V。V1V5V2V3V4IRI5I3I4+6V6V1k5k5k10k2k题图5.2 解：图5.2是具有基极补偿的多电流源电路。先求参考电流， （mA）则 （mA）（mA）（mA）5.3 差放电路如题图5.3所示。设各管特性一致，。试问当R为何值时，可满足图中所要求的电流关系？ V6V7V5V1V2V3V4R+6VUoUi26VUi1 10k题图5.3解： （mA）则 mA即（mA） 所以（k）5.4 对称差动放大电路如题图5.1所示。已知晶体管和的，并设UBE(on)=0.7V,rbb=0,rce=。+V1V2+UCCui1ui2RC 5.1k RL Uo5.1k RC5.1k RE5.1k -6VRB2k 题图5.1RB2k +RL/2+2Uod/2+Uid/2RCRBV1(b)+UicRCRBV1(c)2REE+Uoc (1)求V1和V2的静态集电极电流ICQ、UCQ和晶体管的输入电阻rbe。 (2)求双端输出时的差模电压增益Aud，差模输入电阻Rid和差模输出电阻Rod。 (3)若RL接V2集电极的一端改接地时，求差模电压增益Aud(单),共模电压增益Auc和共模抑制比KCMR,任一输入端输入的共模输入电阻Ric,任一输出端呈现的共模输出电阻Roc。 (4) 确定电路最大输入共模电压围。解:(1)因为电路对称，所以(2)差模电压增益 195.22)1.521/(1.55021/-+-=+-=ebbLCudrRRRAbB 差模输入电阻：W=W+=+=kkrRRebid9)5.22(2)(2 差模输出电阻：(3)单端输出差模电压增益： 共模电压增益：共模抑制比： (Aud为单)共模输入电阻： 共模输出电阻： (4)设晶体管的UCB=0为进入饱和区，并略去RB上的压降。 为保证V1和V2工作在放大区，正向最大共模输入电压Uic(max)应满足下式： ，否则晶体管饱和。 如果题图5.1中的RE是用恒流源IEE，则只要 为保证V1和V2工作在放大区，负向最大共模输入电压Uic(min)应满足下式： 否则晶体管截止。 由上可得最大共模输入围为5.5 场效管差动放大电路如题图5.5所示。已知MOS管工作在饱和区，V1和V2的, ,ISS=16mA。+V1V2uiISSRDRDUDD-USS题图5.5uS (1)当时，试问uGS1 、uGS2、uS和ui各为多少？ (2)当ui=0时，uGS1 、uGS2、uS、iD1和iD2各为多少？ (3)当ui=0.2V时，uGS1 、uGS2、uS、iD1和iD2各为多少？解:(1)由关系式和得 (2) (3)由解得：5.6 电路如题图5.6。已知V1、V2、V3管的， (1)若ui1=0，ui2=10sint(mV),试求uo=?(2)若ui1=10sint(mV),ui2=5mV,试画出uo的波形图。(3)若ui1=ui2=Uic,试求Uic允许的最大变化围。(4)当R1增大时，Aud、Rud将如何变化？题图5.6(2) 其波形如图所示。uo-113使得Aud减小，而Rid增大。5.7 差动放大电路如题图5.7所示。设晶体管导通电压UBE(on)=0.7V, ，各管的均为100。 (1)试求各管的静态集电极电流IC和V1、V2的集电极电压UC1和UC2。 (2)求差模电压增益Aud、差模输入电阻Rid、差模输出电阻Rod。 (3)利用V1和V2的小信号等效电路重复(2)，并比较之。 (4)确定电路的最大共模输入电压围。 (5)试画出共模半电路的交流通路和小信号等效电路。(e)ibrceRLRC2REErbeibRBUoc+Uic+2REE(d)TRBRCUic+Uoc+RL+V1V2UCCUiRC 10kRC10k12V+UoUEE-12VRB2kR411kR3300R2 300RL10k(a)题图5.7RB2kV3V4RL+Uod/2+Uid/2RCRBT(b)+UiRBib1rbeRCre2RBRCRL+Uoib1ie2ie2(c)解：(1)因=100>>1，所以 (2)题图5.7(a)是单端输入-单端输出的差动放大电路，其差模半电路如图5.7(b)所示。 单端输出的差模电压放大倍数为 式中 单端输入的差模输入电阻与双端输入相同，即 单端输出时的差模电阻是双端输出时的一半，即 (3)对于差模信号，图4.5(a)所示的微变等效电路如图4.5(c)所示。图中略去了T1和T2的输出电阻。 由图4.5(c)可得 比较(3)和(2)的结果可看出，对于对称差放电路，不管是双端输入还是单端输入，用差模半电路来计算差模性能是简单有效的方法。 (4)为确保V1和V2工作在放大区，并设UCB=0时为进入饱和区，则最大正向共模输入信号应满足下式（略去RB上的压降）： 为确保V3工作在放大区，最大负向共模输入信号应满足下式： (5)共模半电路的交流通路如图5.7(d)所示。图中REE是晶体管T3的集电极对地的等效电阻。共模半电路的小信号等效电路如图5.7(e)所示。因为用电流源来实现共模负反馈时，其等效电阻REE一般都很大，此时V1和V2的输出电阻rce不能略去，因而共模电压增益、共模输入电阻的计算比较复杂，这里不做计算。而共模输出电阻。5.8 差动放大电路如题图5.8所示。试通过计算画出输出电压波形。设晶体管的UBE(on)=0.7V,IE=2mA。+V1V2ui20VIERC5k RC5k V35k -20V+uo题图5.8uo/Vt14.35V0(b)(a) 解：略去V3基极电流的影响，即输出电压的静态电压为14.3。 略去V3的输入电阻对V2的负载影响，由图5.8(a)可看出，不失真的输出电压峰值为。如根据线性放大计算，很明显，输出电压失真被双向限幅，如图5.8(b)所示。5.9 电路见题图5.10。设（1）试画出u0当波形，并标出波形当幅度。（2）若RC变为，u0波形有何变化？为什么？(a) (b)题图5.9解：（1）由于Uid=1.2V>>0.1V,电路呈现限幅特性，其u0波形如题图(b)所示。（2）当RC变为时，u0幅度增大，其值接近15V，此时，一管饱和，另一管截止。5.10 差动放大电路如题图5.11所示。设V1和V2的 ，滑动片动态在中点，RE=5.6K, RB=2K。+ui1RCRCV1V2+uoUCC 12VUEE -12VRE+ui2RBRB题图5.11RP (1)求静态集电极电流ICQ1和ICQ2，静态集电极电流电压UCQ1和UCQ2。 (2)求电路双端输出时的差模电压增益Aud，差模输入电阻Rid，差模输出电阻Rod。 (3)求单端输出(从V1集电极引出)时的差模电压增益Aud，差模输入电阻Rid，差模输出电阻Rod，共模电压增益Auc，任一输入端看入的共模输入电阻Rid，任一输出端看入的共模输出电阻Rod和共模抑制比KCMR。 (4)当题图4.7中的ui2=0时，重复(2)。 (5)当题图4.7中的ui1=0时，重复(3)。解:(1) (2) (3) Aud(单) (4)设晶体管的vCB时为进入饱和区。为保证晶体管工作在放大区，正向共模电压的最大值应满足下式： 为保证晶体管T3工作在放大区，最大负向共模电压应满足下式： 5.11 由两只晶体管连接的复合管如题图5.12所示，试判别每个复合管的管型及三个电极。若1、2和ICEO1、ICEO2已知，试求复合管的等效和ICEO。题图5.12解：图(a)中的复合管为等效NPN型管；b极，e极，c极。图(b)中的复合管为等效PNP型管；b极，c极，e极。图(c)中的复合管为等效NPN型管。b极，e极，c极。对图（a）中的复合管：iB=iB1,5.12 题图5.13为达林顿电路的交流通路，设晶体管的，。 （1）画出该电路的低频小信号混合等效电路。 （2）写出输入电阻、输出电阻和电压增益的表达式。RSRL+UoUs+UiRiRoREV1V2题图5.13RSUs+UiRiRERL+Uoib2ib1ib1ib2(b)Ro解:(1) 题图5.13(a)的低频小信号混合等效电路如
