模電第5章運(yùn)算放大電路答案

1、5.2電路如題圖7.2所示，試求各支路電流值。設(shè)各晶體管o1,UBE(on)=0.7V+6VIrP-6V解：圖7.2是具有基極補(bǔ)償?shù)亩嚯娏髟措娐?。先求參考電流I5=IR-1.8(mA)6-6-20.7=1.8(mA)15513IR=0.9(mA)10514IR=4.5(mA)25.3對(duì)稱差動(dòng)放大電路如題圖7.1所示。已知晶體管Ti和丁2的三二50,弁設(shè)Ube5)=0.7V,bb'=0,rce=?題圖7,1Olh+2kQuniO-Uri/2+2Uod/2(b)oc(C)(1)求Vi和V2的靜態(tài)集電極電流Icq、Ucq和晶體管的輸入電阻2(2)求雙端輸出時(shí)的差模電壓增益Aud,差模輸入電阻

2、Rid和差模輸出電阻Rod。若Rl接V2集電極的一端改接地時(shí)，求差模電壓增益Aud(單)，共模電壓增益Auc和共模抑制比Kcmr,任一輸入端輸入的共模輸入電阻Ric,任一輸出端呈現(xiàn)的共模輸出電阻Roco6 -0.7 二 0.52mA2 5.1250(4)確定電路最大輸入共模電壓范圍。-I-0.7C1QC2Q2ReR解：(1)因?yàn)殡娐穼?duì)稱，所以Uciq=Uciq=6-0.525.1=3.35V心需=2冊(cè)差模電壓增益udR, / iRl 1C 2 L 5.1/(二-502+2.55.1)219Rd=2(Rb+匚)=2(2+2.5)S=9k差模輸入電阻差模輸出電阻:尺d=2&=25.1k-1

3、0.2k1單端輸出差模電壓增益:Aud(單)-Rc RlC LRb rbe505.1/5.1-14.22 2.52 2.551 2A = |.-兀Rb rbe2Re-505.1|5.1共模電壓增益:AvdKCMR -142 10.2459.2(Aud為單)共模抑制比：=524.7k1Ric = A3rb'e2RE共模輸入電阻：共模輸出電阻:oc =Rc = 5.1k I設(shè)晶體管的Ucb=0為進(jìn)入飽和區(qū)，弁略去Rb上的壓降。Uic(max)應(yīng)滿足下式為保證V1和V2工作在放大區(qū)，正向最大共模輸入電壓Vic(max)BE(on) - VEERcVic (max) 0.7 +6二65.1Vi

4、c(max)_Vcc2Ree2父5.1Vic(max)<2.23V否則晶體管飽和Vic(max)-Vcc2RcU ic(min)應(yīng)滿足下式5.3(V )如果題圖7.1中的Re是用恒流源Iee,則只要為保證V1和V2工作在放大區(qū)，負(fù)向最大共模輸入電壓Vic(min)VEE'VBE?)=_6否則晶體管截止。由上可得最大共模輸入范圍為-5.3V:VA<2.23V6電路如題圖7.6。已知Vi、V2、V3管的、=50,bJ=200門，Ucc=UEE=15V,R：=6KR=20KR2=10八R3=2.1KJ(1)若Uii=O,Ui2=10sinw(mV),試求u=?(2)若uii=10

5、sinw(mV),ui2=5mV,試畫出uo的波形圖若Ui1=Ui2=Uic,試求Uic允許的最大變化范圍。解：（1）Ur2r2ueeR1R2UR2UBE101520105-0.7=5VR32.1=-L心=2eq221=1mA當(dāng)Ri增大時(shí)，Aud、Rud將如何變化?題圖7.6rbe=rbb(1:)些=20051互=1.5K”ICQ1UoAd=B：g200Ui1ui2rbe1.5u0=AjdUn-ui2=一200沁：一10°sint=2.14sintVU0二代d比一52=-20010sint5mV二-2sint1V其波形如圖所示(3)Ub3UolRiU eeR-i R220 15=-1

6、0V10 20Uci=Ucc-IcqRc-15-16=9Vrbe1 ( rbe2 )故共模輸入電壓Uic應(yīng)滿足：一10V二Uic:9VRirUR2'IE3(IC1)'jE1Q1E2Q使得Aud減小，而Rid增大。7差動(dòng)放大電路如題圖7.7所示。設(shè)晶體管導(dǎo)通電壓UBE(on)=0.7V,rbb'=0,各管的均為100。(1)試求各管的靜態(tài)集電極電流Ic和Vi、V2的集電極電壓Uci和Uc2求差模電壓增益Aud、差模輸入電阻Rid、差模輸出電阻Rod。利用Vi和V2的小信號(hào)等效電路重復(fù)(2),弁比較之。(4)確定電路的最大共模輸入電壓范圍(5)試畫出共模半電路的交流通路和小

7、信號(hào)等效電路。解：(1)因！*UW0>>24所以2kJ1Ok0R3ie2RefIC3IC41010題圖7.7Ud=12-0.510=7VUoRLRCA2-to(d)10k門RboJI1300門(a)-12V,1%,工RcUi+Uoc10k11RcRbOlI+2kJUi3001-UeeUo(e)tfrAT(b)RlUocnUod/2Rl(c)UicRbib12ReeRb-rb'erce0-+Uid/2hRclUC2得到：UC2=3.5V7.7(b)所示(2)題圖7.7(a)是單端輸入-單端輸出的差動(dòng)放大電路，其差模半電路如圖10/10Aud噸2RB"be=-1002

8、25.234.7單端輸出的差模電壓放大倍數(shù)為式中rbebeUT =ioo "門=5.2k卜0.5單端輸入的差模輸入電阻與雙端輸入相同，即Rd =2( RB+r be) =2(2+5.2)S =14.4kQ單端輸出時(shí)的差模電阻是雙端輸出時(shí)的一半，即Rod 二 Rc = 10k對(duì)于差模信號(hào)，圖4.5(a)所示的微變等效電路如圖4.5(c)所示。圖中略去了 和T?的輸出電阻ce。由圖4.5(c)可得PU。二:ie2 RC % 二1U i - ib1 rB 'rb'e1 ie2 re2A Uo -ib1 Rc RlAidUi ib1 2 Rb - rb'eURd2 R

9、brb'e - 14.4k'Ib1-100k11：M Rc Rl 二譏 1 Rc Rlie2 1 -, RBib1 2 R B' rb'e100 101034.72 2 5.2比較(3)和(2)的結(jié)果可看出，對(duì)于對(duì)稱差放電路，不管是雙端輸入還是單端輸入,用差模半電路來計(jì)算差模性能是簡單有效的方法。(4) 為確保V1和V2工作在放大區(qū)，弁設(shè)Ucb=0時(shí)為進(jìn)入飽和區(qū)，則最大正向共模輸入信號(hào)應(yīng)滿足下式(略去Rb上的壓降)：U ic max - U C2 = 3.5V為確保V3工作在放大區(qū)，最大負(fù)向共模輸入信號(hào)應(yīng)滿足下式:U ic min U B3 二 T C4 R4

10、- 一 1 11V = _11V 共模半電路的交流通路如圖 7.7(d)所示。圖中Ree是晶體管T3的集電極對(duì)地的等效電阻。共模半電路的小信號(hào)等效電路如圖7.7(e)所示。因?yàn)橛秒娏髟磥韺?shí)現(xiàn)共模負(fù)反饋時(shí)，其等效電阻Ree一般都很大，此時(shí)Vi和V2的輸出電阻Q不能略去，因而共模電壓增益、共模輸入電阻的計(jì)算比較復(fù)雜，這里不做計(jì)算。而共模輸出電阻Rod賂Rco8差動(dòng)放大電路如題圖7.8所示。5=0.15sint(V)試通過計(jì)算畫出輸出電壓波形。設(shè)晶體管的UBE(on)=0.7V,lE=2mA。解：略去V3基極電流的影響UC2=20-IE氏=20-15=15V2UE3=UC2_UBEon=15-0.7

11、=14.3V即輸出電壓的靜態(tài)電壓為14.3。略去V3的輸入電阻對(duì)V2的負(fù)載影響，由7.8(a)可看出，不失真的輸出電壓峰值為圖1 1Ic2RcERc25=5。如根據(jù)線性放大計(jì)算,b'eU1RC1C2QUi=14.42sintVo22IC2Q=1.2sin)t(V)很明顯，輸出電壓失真被雙向限幅，如圖7.8(b)所示9電路見題圖7.10。設(shè)Ucc二Uce=15V,I=2mA,住=5K'，Uid(1)試畫出U0當(dāng)波形，弁標(biāo)出波形當(dāng)幅度(2)若Rc變?yōu)?0k”,U。波形有何變化？為什么？£r(b)(a)題圖7.9解：(1)由于Ujd=1.2V?0.1V,電路呈現(xiàn)限幅特性，其

12、uo波形如題圖(b)所示。(2)當(dāng)Rc變?yōu)?0k時(shí)，uo幅度增大，其值接近±15V,此時(shí)，一管飽和，另一管截止。10差動(dòng)放大電路如題圖7.11所示。設(shè)Vi和V2的=100,Ube(on)=0.7V,rbb'=0,UccY12VO+Ui1Q+Ui2rce=：:,Rc=8k，Rp=200=,滑動(dòng)片動(dòng)態(tài)在中點(diǎn),Re=5.6KQ,Rb=2KQUee-12V題圖7.11(1)求靜態(tài)集電極電流ICQ1和1CQ2,靜態(tài)集電極電流電壓UCQ1和UCQ2。求電路雙端輸出時(shí)的差模電壓增益Aud,差模輸入電阻Rid,差模輸出電阻Rod。求單端輸出(從V1集電極引出)時(shí)的差模電壓增益Aud,差模輸入電阻Rid,差模輸出電阻Rod,共模電壓增益Auc,任一輸入端看入的共模輸入電阻Rid,任一輸出端看入的共模輸出電阻Rod和共模抑制比Kcmr當(dāng)題圖4.7中的ui2=0時(shí)，重復(fù)（2）。（5）當(dāng)題圖4.7中的ui1=0時(shí)，重復(fù)（3）。解：(1)C315R2r2R<i+R3VBE(on)2.05mA1C1C2_1"2Ic3=1.025mAVci=Vc2=12-1.0256=8.85(V)-_VBE(on)-0.7VVc3be1二Ge?二Ge"002.54k-1Rc2rl6/6=2一=-100110rbe+rbb'2.54+.