差动放大电路和集成运算放大电路例题解析

5章差动放大电路和集成运算放大电路例题解析例5.1具有集电极调零电位器Rp的差动式放大电路如图5.1所示。已知=50，VBE1=VBE2=0.7V，当Rp置中点位置时，求电路的静态工作点。解：静态时vi1=vi2=0，有Rb Rb图5.1图5.3.10 带电流源的差动式放大电路0RIb B1

VBE1

I RE

(VEE

)0一般可以认为RIb B1

BE1

，所以I VE

BE1

(VEERe

)14.3kI IC2 C1

I 1IE1 2

0.5mAI IB2 B1

I 0.5mA C1 50 0 VCE2

V VCE1

(RC1

1R)I V2 P C1 EV (R CC C1

R)IP

)BE18.2V10.5m8.2。下面检验开始分析时RI V的条件b B1 BE1是否成立。RIb B1

1k10A0.01V0.7VIR

是成立的即计算时可以不考虑RI 。B b

BE1

b B15.2是一个单端输出的差动放大电路。指出1，2两端哪个是同相输入端，哪1个是反相输入端，并求该电路的共模抑制比CCKCMRVCC

12-V

-6R

＝10kΩ，E C 1 2EEBR＝6．2kΩ，R＝5．1kΩβ＝βE C 1 2EEB5r r 30V V

7。

BEl

BE2解由于输出Vo1端输入信号反相，1静态时，每管的静态电流等于流过RE上电流的一半，即I

1I

BE1

(VEE

)60.70.42mAC1Q

C2Q 2 E 2RE

26.2r r )2630050)26 3.4k

图5.2be bb' ICQ

0.42C差模放大倍数 A RC

50

9.5Vd 2(RB

r beCC

505.1共模放大倍数 A VCA

R rB 9.5

)2RE

103.4512

0.4共模抑制比K

VCMR AVC

23.80.45.3所示电路，设器件参数为

bb'

＝100，β＝100。求静态工作点电流I 、I ，静态工C1Q C2Q作点电压V ，V ；CElQ CE2Q求差模放大倍数A ；Vdlvi为一直流电压16mV时，计算VT，lVT2解RE 上 的 电 压V VR E

VBE

5.30.74.6V

图5.3

V 4.6RE

1mAE3 R 4.7E2V V V I R 120.55.19.45C1Q C2Q CC CQ CV 0.7EV V V V 9.450.710.2CE1Q CE2Q C1Q Erbe

rbb'

)26ICQ

1001005100

26

5.3k差模放大倍数A CVd r

5300

96i

be为16mV直流电压，经放大后为vO

A vVd

96161536mV1.54V1 1VT集电极电压V

V 9.45 1.54l

C1Q 2 O 21 1VT2

集电极电压VC2

V VC2Q 2

9.45 1.542例5.4 电路如图5.4所示试求单端输出时的差模电压放大倍数大倍数、共模抑制比和共模输入电阻。

、共模电压增益放1Vd1解：输入共模信号时，ro中将流过2倍的射极电流，所以共模电压增益为差模电压增益为RCACVd1共模抑制比为

2[rbe

(1)R]eAK A

)(Rrer

2r)oCMR

AVC1

2[rbe

(1)R]e共模输入电阻为例图5.5所示电路，理想运算放大电路的工作情况均满足深负反馈条件求输出VO的表达式解理想运算放大电路工作于线性状态时，利用虚短和虚断条件以及相关电路分析方法进行分析推导，是求解电路输出电压与输入电压间函数关系的基本途径。根据运算放大电路A2R

图5.4V O2 R3

4 VR O43根据Al反相输入端的虚地条件，有：V VO2 iR R2 1由以上二式可得RRV 3 4

R2Vo R R i4 1所示电路中运放A具有理想特性，电流源电流为路输出电压Vo的表达式。解根据理想运算放大电路输入端

图5.5。P N对节点N 运用节点电流定律有：V VO R

VI N，Ro于是可得：V＝3×IRo1例电路如图所示，设A、1A2为理想运放，试求输出电压与输入电压之间的函数关系。A 解A i1P2N2i21 2i1P2N2i2

图5．6N1端虚短的条件有VP1＝VN1

=VV =V图5．7

V i1

V VI i2 iI 1 R 31V V V

R3V (I

R V)I I I 2 1 3

i1R1

i2 i1R3

I i4

2 2 i1R2又I I I5 3 44 R 2R 得V IR

(I

I)RV 1R1R1V V 。O 5 1 i

3 4 1 i2

i2 i12 3例反馈电路中运算放大电路为理想运放，如所示，求出深度负反馈时，闭V环增益

的表达式。Vi图5．8解该电路是由差动放大电路和集成运算放大电路组成的电压串联负反馈电路。基本放大压信号与反馈电压信号相等，反馈系数由运算放大电路组成的反馈回路确定。该理想运放组成的反馈电路中，由于运放无输入电流(虚断)，电阻及R2上的电压为R2 VRR O1 2 R RV则理想运放输出VV

'与 的关系为VO

1R5R 2RVO O

O4 1 2又电压串联深度负反馈时有VVi f R R

V'oV

1R1 R1所以 V1 5i R

2 VRR OR

O 2V R4 1 2

i 1 5R4例5.9 设计一个加法运算电路，要求其运算关系为v 3(v 6v 2v ) (1)o i1 i2 i3设接于输入、输出端的反馈电阻Rf100kΩ，试选定各信号源与放大电路输入端之间的电阻RR R 及补偿电阻R'。i1 i2 i3f解5.9根据题意R＝100故有f5v 100(vi1vi2vi3) (2)vo R R Rv1 2 3 i1比式式的系数，可得 vi2100 vR1 31002R218100R3 6

33k5.6k16.7k

i3 voR‘R'R1

//R2

//R3

//Rf

3.6k

图5.9例5.10 电路如图所示。Z i 设稳压管D的双向稳压值V＝6V，试画出该电路的传输特性。(2)如果输入信号v5.10所示，试画出输出电压v解Z i ①当v＜v时＝V=+6+(15/45)V，所以V

/3=3V；i P o o P o o P o图5.10vv＞v+9V，同理可求出v＝V/3=-3V。以后只要vi i P o P o iv＜-3V

才由-9V上跳到+9V。o i o由此可画出其传输特性如图5.10(c)所示。由图可知，这是迟滞比较器的传输特性。o(2) 5.10v的波形o时，由于v，所以v＝V，以后vv＜v＝+3V内变化，i o o P i i P6ov+9V不变。o≥v+9V+3V，以后vv＞-3V内i P o P i io变化，v保持-9V不变；o③t＝t时，v≤-3V，v又由-9V上跳到+9V，v

由-3V变为+3V。i o Po 依次类推，可画出v的波形如图5.10(d)所示。由图可知，得到的v是一标准的矩形波。因此，图5.10(a)o 例5.11电路如图5.11所示为理想运放，双向稳压管三极管=0，ICEO=0。问：A

各组成什么电路；

CEO1 41 二极管DD1 t=0时，电容器C上的初始电压为零，求t=1st=2sCE各点图5.11对地电位。解电路为多级电路组成时，可逐个分析各级单元电路的工作情况，再根据各个电路的关系确定电路中各点的工作状态。图5.11所示电路中：A1组成比较电路。二极管DD的作用是双向限制运算放大器

输入信号的幅值。l 2 4当输入信号VV 为0．3V时，运算放大器

组成的减法电路输出A点的电位I1 I2 1为：2R 2RRV A

1V 1R I1

1V I21 17A2组成的积分电路当电容器上的初始电压为零时，积分器输出B点