模电第5章运算放大电路答案.

1、5.2电路如题图7.2所示，试求各支路电流值。设各晶体管 1 1,UBE（on）+6V1kC% 能5卜 r TOC o 1-5 h z Vi_bl1ZK V4rv2r737hkQ 5k Q10kC 2kC666o _6V题图7.2解：图7.2是具有基极补偿的多电流源电路。先求参考电流Ir,6 7-6 -2 0.7 _ z 、I R =1.8( mA)1 5则= I R = 1.8 (mA),5 .= I r = 0.9 (mA) 10,5.T1和 T2 的 p = 50，并设 UBE(on)=0.7V, I r 4.5 (mA ) 25.3对称差动放大电路如题图 7.1所示。已知晶体管bb=0

2、,ce=年。(c)(1)求Vi和V2的静态集电极电流Icq、Ucq和晶体管的输入电阻 2(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范围。解：(1)因为电路对称，所以C1QC2QEEUee -0.76-0.7-0.52mA2 Re Rb2 5.1 50UC1Q =UC1Q =6 -0.52 5.1 = 3.35VC I Q C I Q3eUt1 C1Q

3、26=50 =2.5Q0.52(2)差模电压增益ud1_Rc2RLR rb be15.1/(5.1)=-50 2 192 2.5Rd =2(Rb+k)=2(2+2.5)。=9用差模输入电阻:差模输出电阻：0d =2% =2 5.1 kC. = 10.2k (3)单端输出差模电压增益:- RC/RLAud(单)1+RbI.B be1 ” 5.1/5.150-14.22 2.5共模电压增益:Auc - - -RC RlRbr.e1- 2Re=-505.1|5.12 2.5 51 2 5.1二 一 0.24共模抑制比:KCMRAvd14 2142 = 59.20.24(Aud 为单)共模输入电阻:%

4、 = Rb%e 12Re-524.7 k1共模输出电阻:Roc = Rc =5.1kJ(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Vi和V2工作在放大区，正向最大共模输入电压Uic(maR应满足下式:Vv ic(max) VCC ic(max) - V BE(on) - Vee2ReeRc2 5.1Vic(max) 2.23V,否则晶体管饱和。Vic (max) - VCCI EERcv ic (max) 0.76=6 - =5.1如果题图7.1中的Re是用恒流源Iee,则只要为保证Vi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:Vic (min

5、)VeeVBE(on)-6 0.7 - -5.3(V)否则晶体管截止。由上可得最大共模输入范围为- 5.3V二 % 三 2.23V6 电路如题图 7.6。已知 VV2、V3管的 P =50,rbb，=20g , Ucc=Uee=15V,R =6K, R =20KJ,R2 =10K,j,R3 =2.1Kj若 Uii=0, Ui2=10sin UmV),试求 uo=?(2)若 uii=10sin UmV), Ui2=5mV,试画出 uo 的波形图。(3)若Ui1=Ui2 = U ic,试求Uic允许的最大变化范围。(4)当Ri增大时，Aud、Rud将如何变化？题图7.6解：（1）UR2R2UEE

6、J0 15.5VR1 R220 10I CB I E3U R2 - U BER35 -0.72.1=2mAI EQ1 , 八 1,I C3 = 2 1mA22rbe =rbb(1：)至 =200 51 =1.5KICQ1Ajd 二UoReU i1 -U i2rbe50 6=-2001.5u0 = Aud Un ui2 =-200-10sin t =2.14sin tV(2) u0 = Aud ui1 -ui2 =200 10sin t -5mV = -2sin t 1V其波形如图所示(3)Ub3RlU eeR1R220 1510 20=-10VUci =Ucc -/尺=15-1 6 =9V故共

7、模输入电压Uic应满足：10V Uic 1 ,所以I C3 = I C4I C1 = I C212-0.7 mA = 1mA11 0.3昼=0.5mA2Uc1 -12-0.5 10-7VUc2=12- %2+以!卜=12 - 0.5+3 1。【Rl J 110 J得到：Uc2 =3.5V(2)题图7.7(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7.7(b)所示。单端输出的差模电压放大倍数为八 1 n R: Rl1 “c 10/10 c, Ad 二一10034.72Rb rbe22 5.2式中 rhp = - UT =100 265.2kJbe Ici 0.5单端输入的差模输入电

8、阻与双端输入相同，即Rd =2( &+rbe)=2(2+5.2)kQ=14.4kQ单端输出时的差模电阻是双端输出时的一半，即Rod =Rc =10k(3)对于差模彳t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rceo ce由图4.5(c)可得PUo = ie2RcRl1： ib1RcRl=。1RcRlUi =ib1 Rbrb,e1ie2 ie2 1-二 Rb = ib1 2 Rb rb,eA Uo 11 Rc Rl 100 10100-Aid 34.7Ui ib1 2 Rbrb,e2 2 5.2URd =2(RB rb,e )=14.4kCIb

9、1Rod -Rc -100k11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)：Uicmax MUC2 =3.5V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：Uic min Ub3=Tc4R=T 11V = 一11V(5)共模半电路的交流通路如图 7.7(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7.7(e)所示。因为用电流源来实现共模负反馈时，

10、其等效电阻Ree一般都很大，此时Vi和V2的输出电阻&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Rod R RC o8 差动放大电路如题图7.8所示。u =0.15sinot(V)试通过计算画出输出电压波形。设晶体管的 UBE(on)=0.7V,I E=2mA 。解：略去V3基极电流的影响,UC2 =20 - IE RC =20 -1 5 =15V2Ue3 =Uc2 -Ube on =15 -0.7 =14.3V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7.8(a)可看出，不失真的输出电压峰值为Iu1h2%=/七=M2M5

11、 = 5V。如根据线性放大计算, 22uo2 rbeUi1RC2 : UT1 RC I C2QUUi =2 UtI C2Q很明显，输出电压失真被双向限幅，如图 7.8(b)所示。9 电路见题图 7.10。设 Ucc =UCE =15V, I =2mA, RC =5KQ uid =1.2sin包(V)(1)试画出U0当波形，并标出波形当幅度。(2)若RC变为10kC, uo波形有何变化？为什么?解：(1)由于Uid=1.2V0.1V ,电路呈现限幅特性，其uo波形如题图(b)所示。(2)当改变为100时，uo幅度增大，其值接近土 15V,此时，一管饱和，另一管截止。10差动放大电路如题图7.11

12、所示。设V1和V2的P =100, UBE(on) =0.7V, rbb =0,rce =s , RC =8kC, RP =200Q ,滑动片动态在中点，Re=5.6K Q Rb=2KQo题图7.11(1)求静态集电极电流IcQ1和ICQ2,静态集电极电流电压UCQ/DUCQ2。(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Vi集电极引出)时的差模电压增益Aud,差模输入电阻Rd,差模输出电 阻Rod,共模电压增益Auc,任一输入端看入白共模输入电阻Rid,任一输出端看入的共模输出电阻Rod和共模抑制比KCMRO(4)当题图4.7中的ui2=0时,重复(2)。(5)当题图4.7中的u0时,重复(3)。解:(1)R215R R2C3R31VBE(on)2.05mA1 C1C2IC3 = 1.025mAVcVc=Vc2-VB= 12 -1.025 6 =8.85(V)E(on) - -0.7V(2)r 1 be126= rbe2 =rbe =100 2.54kbe2 be 1.025 11 C 2 L =-1006/6110rb e . rbb2.54 0.2Rd= 2(rbbbe) = 5.48k=