第4章 集成运算放大电路课后习题及答案

第4章 集成运算放大电路
一 填空题
1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分,即、、和 。

2、为提高输入电阻，减小零点漂移，通用集成运放的输入级大多采用_________________电路；为了减小输出电阻，输出级大多采用_________________ 电路。

3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后，它的差模放大倍数ud A 将，而共模放大倍数uc A 将，共模抑制比CMR K 将。

4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为mV 8i1-=U 和mV 10i2=U ，则差模输入电压为，共模输入电压为。

5、差分放大电路中，常常利用有源负载代替发射极电阻e R ，从而可以提高差分放大电路的。

6、工作在线性区的理想运放，两个输入端的输入电流均为零，称为虚______；两个输入端的电位相等称为虚_________；若集成运放在反相输入情况下，同相端接地，反相端又称虚___________；
即使理想运放器在非线性工作区，虚_____ 结论也是成立的。

7、共模抑制比K CMR 等于_________________之比，电路的K CMR 越大，表明电路__________越强。

答案：1、输入级、中间级、输出级、偏置电路；2、差分放大电路、互补对称电路；3、不变、减小、增大；4、-18mV , 1mV ；5、共模抑制比；6、断、短、地、断；7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数,抑制温漂的能力。

二选择题
1、集成运放电路采用直接耦合方式是因为_______。

A ．可获得很大的放大倍数
B .可使温漂小
C .集成工艺难以制造大容量电容 2、为增大电压放大倍数，集成运放中间级多采用_______。

A . 共射放大电路 B. 共集放大电路 C. 共基放大电路 3、输入失调电压U IO 是_______。

A .两个输入端电压之差
B .输入端都为零时的输出电压
C .输出端为零时输入端的等效补偿电压。

4、集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以______。

A.减小温漂 B .增大放大倍数 C .提高输入电阻
5、两个参数对称的三极管组成差分电路时，在双端输入和双端输出时，与单管电路相 比其放大倍数，输出电阻。

A .大两倍，高两倍
B .相同，相同
C .相同，高两倍 6、共模输入信号是差分放大电路两个输入端信号的。

A ．和 B .差 C .平均值
7、两个相同类型的晶体管构成的复合管的β和r be 分别为。

A ．21βββ≈，be2be1be r r r +=B ．1ββ≈，be1be r r =
C ．21βββ≈，be21be1be )1(r r r β++=
8、集成运放工作时，一般工作在非线性区，它有两个输出状态（+U Opp 或-U Opp ）;当u +<u -时，输出电压u o =。

A . 饱和，+U Opp
B .开环，-U Opp
C .闭环，-U Opp
9、差分放大电路（不接负载时）由双端输出变为单端输出，其差模电压放大倍数。

A . 增加一倍 B.减小一倍 C.保持不变 10、多级放大电路在电路结构上放大级之间通常采用。

A ．阻容耦合 B.变压器耦合 C .直接耦合D .光电耦合 11、理想运放的开环差模增益A Od 为。

A . 0 B . 1 C . 105
D . ∞
答案：1、C 2、A 3、C 4、A 5、B 6、C 7、C 8、C 9、B 10、C 11、D
三 判断下列说法是否正确（用√和×表示）
1、运放的输入失调电压是两输入端电位之差。

（ ）
2、运放的输入失调电流是两端电流之差。

（ ）
3、有源负载可以增大放大电路的输出电流。

（ ）
4、在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。

（ ）
5、一个理想差分放大电路，只能放大差模信号，不能放大共模信号。

6、集成运放只能放大直流信号，不能放大交流信号（ ）
7、当理想运放工作在线性区时，可以认为其两个输入端“虚断”而且“虚地”。

（） 8、差分放大电路的差模放大倍数愈大愈好，而共模放大倍数愈小愈好。

（） 9、集成运放在开环应用时，一定工作在非线性区。

（ ） 答案：1、×2、√3、√4、×5、√6、×7、×8、√9、√
四 计算题
4.1电路如图P4.1所示，已知三个三极管的参数均相等，其中β=100，U BE =0.7V ，试求I C2的值。

2
C
I
R
1
2
K 134
图P4.1 题4.1的图
解：由电路可知
4.2在图P4.2所示电路中，已知三个三极管的特性完全相同，2>>β，反相输入端的输入电流为i i1, 同相输入端的输入电流为i i2,试求: （1）VT 2的集电极i C2和VT 3的基极电流i B3; （2）求该电路的电压放大倍数A ui =Δu o /(i i1-i i2)。

uA R
U U V R U V I BE BE CC B CC R 1001
2=--=-=
C
C C I I I ==101
2E E I I =β
C
C B C B C R I I I I I I I +
=+=+=1020uA I I I R R C 1001=≈⨯+=
β
β
o
u
图P4. 2 题4.2的图图P4.3 题4.3的图
解：（1）由于VT 1和VT 2为镜像关系，且2>>β，所以有i C2≈i C1≈i I1；
又由电路可知：i B3≈i I1-i C2≈i I1-i I2
（2）输出电压的变化量和放大倍数分别为
C B C C R i R i uo 333∆-==∆-=∆β
C B o I I R i u i i uo Aui 3321/)(/β-=∆∆≈-∆∆=
4.3图P4.3所示电路是某集成运放电路的一部分，采用单电源供电，试分析以下问题： （1）50uA 和100uA 电流源的作用； （2）VT 4的工作区（放大、截止或饱和）； （3）VT 5和R 的作用。

解：（1）100uA 电流源为VT 1提供静态集电极电流，为VT 2提供基极电流，并VT 1的有源负载；50uA 电流源为VT 3提供射极电流，在交流等效电阻中等效为阻值非常大的电阻。

（2）VT 4处于截止状态，因为3214B B R o C B u u u u u u +++==，O E u u =4，44E B u u >。

（3）VT 5和R 构成保护电路，R i u O BE =5,未过流时VT 5电流很小；过流时使uA i E 505>， VT 5更多的为VT 3的基极分流。

4.4集成运放BG305偏置电路示意图如图P4.4所示，设V 15EE CC ==V V ，外接电阻
Ω=k 100R ，其他电阻的阻值为Ω===k 1321R R R ，Ω=k 24R 。

设三极管β足够大，
试估算基准电流REF I 及各路偏置电流C13I 、C15I 、C16I 。

CC
V u o
EE
CC
图P4.4 题4.4的图
解：该电路为多输出比例电流源，其中基准电流为：
mA 29.02
BE
EE CC REF =+-+≈
R R U V V I
各偏置电流分别为：mA 29.0REF C15C13=≈=I I I
mA 145.0REF 4
2
C16=⋅≈
I R R I 4.5在图P4.5所示电路中，VT 1与VT 2的特性完全相同，所有晶体管的β值均相同，R C1远大于二极管的正向电阻。

当u i1=u i2=0V 时，u o =0V 。

试回答下列问题： （1）求解电压放大倍数的表达式；
（2）当有共模输入电压时，输出电压u o =？简要说明原因。

EE
V CC
V o
图P4.5 题4.5的图图P4.6题4.6的图
解：（1
）在忽略二极管动态电阻的情况下
C10
I
(2)当由共模输入电压时，u o 近似为零，由于R C1>>r d ，因此21c c u u ∆≈∆, 故0≈o u
4.6集成运放FC3原理电路的部分电路如图P4.6所示。

已知mA 16.1C10=I ，若要求
A 5.18C2C1μ==I I ，试估算电阻11R 应为多大。

设三极管的β足够大。

解：微电流源做有源负载，根据电路可以得到：
A 375.182C2C1C11μ=⨯=+≈I I I
又对于微电流源有：11C11C11
C10T ln R I I I U ≈
将mV 26T =U ，mA 16.1C10=I ，A 37C11μ≈I 代入上面的式子可得：
Ω≈k 4.211R
4.7在图P4.7所示电路中，假设三极管的100=β，Ω=k 3.10be r ，V 15EE CC ==V V ，
Ω=k 75c R ，Ω=k 36e R ，Ω=k 7.2R ，Ω= 100W R ，W R 的滑动端位于中点，负载Ω=k 18L R 。

（1）求静态工作点； （2）求差模电压放大倍数； （3）求差模输入电阻。

图P4.7题4.7的图
解：① 静态工作点
1
3112
//
be be C u r r R A β
-=3
22be C u r R A β
-=2
1u u u A A A ∙=0
3≈∆BE u
Ω=+++=k 36]2
)
1([2W
be id R r R R βA 6.2)
22
)(1(e W
BEQ
EE BQ
μβ=+++-=R R R U V I
mA 26.0BQ CQ ==I I β V 64.5c CQ CC CQ =-=R I V U mV 7BQ BQ -=-=R I U
② 差模电压放大倍数:双端输入、双端输出时，差模电压放大倍数等于单边放大电路的电压放大倍数；所以有：
③ 差模输入电阻: 差模输入电阻是两个单边放大电路输入电阻的串联。

所以有：
4.8在图P4.8所示放大电路中，已知V 9EE CC ==V V ，Ω=k 47c R ，Ω=k 13e R ，
Ω=k 6.3b1R ，Ω=k 16b2R ，Ω=k 10R ，负载电阻Ω=k 20L R ，三极管的30=β，
V 7.0BEQ =U 。

（1）试估算静态工作点； （2）估算差模电压放大倍数。

图P4.8 题4.8的图
解：① 静态工作点
402
)
1()
2
1
//(W
be L c u1d -≈+++-==R r R R R A A ββ
V 3.3)(EE CC b2
b1b1
R b1=+⋅+=
V V R R R U
mA 2.0e
BEQ
R EQ3CQ3b1=-=
≈R U U I I ,mA 1.02
1
CQ3CQ2CQ1==
=I I I μA 3.3CQ1
BQ2BQ1==
=β
I I I ,V 3.4CQ 1c CC CQ 2CQ 1=-==I R V U U
mV 33BQ 1BQ 2BQ 1-=-==RI U U
② 差模电压放大倍数（双端输入、双端输出）
Ω≈+
='k 1.826
BQ1
b b be I r r 7.13)
21//(be
L c u1d -≈+-==r R R R A A β
4.9在图P4.9所示差动放大电路中，假设Ω=k 30c R ，Ω=k 5s R ，Ω=k 20e R ，
V 15EE CC ==V V ，Ω=k 30L R ，三极管的50=β，Ω=k 4be r ，求：
（1）双端输出时的差模放大倍数ud A ；
（2）改双端输出为从VT 1的集电极单端输出，试求此时的差模放大倍数ud A ； （3）在(2)的情况下，设mV 5i1=U ，mV 1i2=U ，则输出电压?o =U
CC
V U i2
U
EE
V -CC
V u Z
3
图P4.9 题4.9的图图P4.10 题4.10的图
解：（1）由于静态时
EE e EQ BE V R I U =+2
所以有
所以当双端输出时，差模电压放大倍数为
Ω
≈++=k I r EQ be 426)1(300βmA I EQ 3575.0=
1254
)
30//15(50)
2
1//(be
L c u1d -≈⨯-
=-
==r R R A A β
（2）若改双端输出为从VT 1的集电极单端输出，试求此时的差模放大倍数为
（3）在(2)的情况下，设mV 5i1=U ，mV 1i2=U ，则输出电压为
mV u A U id ud 750)15(5.187o -=-⨯-=⨯=
4.10在P4.10所示电路中，已知V V V EE CC 15==，三极管的β均为20，
BEQ U =0.7V,Ω===Ω=Ω=Ω=K R R R K R K R K r e C be 2,3.3,15,2.121,滑动变阻器W R ＝
200Ω，滑动端调在中间，稳压管的Ω==K R V U Z 20,41。

（1）试估算静态时的111,CQ CQ BQ U I I 和 (对地)；
（2）试估算放大电路的差模电压放大倍数ud A 和差模输入电阻id R ，输出电阻o R 。

解：（1）
mA mA R U U I e
BEQ Z EQ 13.37
.043
3=-=
-≈
mA I I I EQ CQ CQ 5.021
321=≈
= uA mA I I I CQ BQ BQ 25205
.01
1
11=
≈
=β
)
(5.7)155.015(1121对地V V R I V U U C CQ CC CQ CQ =⨯-=-==
（2）
6
.562
.05.0212.1215205.0)1(ud -=⨯⨯++⨯=⨯+++=
W be C R r R R A ββ Ω
=Ω⨯⨯++=⨯+++=K K R r R R W be id 6.10]2.05.0212.12[2]5.0)1([2β
5
.1874
30
502121be c u1d -≈⨯⨯-=⨯⨯-==r R A A β
Ω=Ω⨯==K K R R C O 301522
4.11在图P4.11所示电路中，设两个三极管参数相同：β均为60，BEQ U =0.7V,其中V V CC 12= V V EE 6=，Ω===Ω=Ω==K R R R K R K R R W e C C 2,1.5,102121,W R 滑动端在中点，
,01.1,121V U V U i i =∆=∆计算：
（1）双端输出时，ΔU O =?
（2）从VT 1单端输出时的ΔU O1=?
1
i U ∆2
i U
图P4.11题4.11的图
解：（1）双端输出时，输出为差模信号放大输出，其差模电压放大倍数为
be S W
C r R R R A ++
-
=)2(ud β
静态时，
因为 所以
因为
所以
mA R I e
04.11.53.57.06Re ==-≈
mA
I I E E 52.004.12
1
21=⨯==Re
2121I
I I E E ==12335
.32)110(60)
2(ud -≈++⨯-=++
-
=be S W
C r R R R A βΩ=++=++=k I r E be 35.352.026)601(30026)1(300β
则
V
A U U U ud I I O 23.1)123()01.11()(21=-⨯-=∆-∆=∆
（2）单端输出时，O U ∆为差模电压和共模电压放大之和，其共模电压放大倍数为
052.11
.5)160(35.32)110(60)1(2)
2(uc -≈⨯++++⨯-=++++
-=e be S W
C R r R R R A ββ
5.612
'ud
ud -==
A A 则
4.12如图P4.12所示电路，三极管VT 1、VT 2和VT 3的参数相同，β=50，U BEQ =0.7V, R C1=R C2=10KΩ, R e =1.5KΩ, R b3=R b4=8.2KΩ,R 3 =3.9KΩ，R 1=R 2=5KΩ，R b1=R b2=330KΩ， R W =0.1KΩ,，V CC =V EE =15V ，稳压管VD Z 的稳定电压为7.5V ，且动态电阻很小， R W 滑动端在中点。

计算：
（1）VT 1、VT 2和VT 3静态时的I C 和U CE ； （2）差模电压放大倍数和共模电压放大倍数； （3）差模输入电阻和输出电阻。

EE
V -CC
V Z
图P4.12 题4.12的图
解:(1)先求 VT 3静态时的I C3：
V
A U U A U U U uc
I I ud I I O 44.0057.1615.0)052.1(005.1)5.61()01.0(2
)(')(2121-≈-=-⨯+-⨯-=∆+∆+
∆-∆=∆
设R b3两端的电压为U B3，U B3是稳压管稳定电压U Z 被R b3和R 4分压所得，又由于 R b3=R 4所以
V U U Z B 75.35.72
1
213=⨯==
所以
mA R U U I e BE B E 25
.17
.075.3333≈-=-=
mA I I E C 233=≈
又 2121C C E E I I I I =≈=，321C E E I I I =+ 所以 mA I I I C C C 12
1
321==
= 静态时VT 1和VT 2的基极电位为零，所以有
V U I R V U U BE C C CC CE CE 7.57.01101511112=+⨯-=+-==
而V U R R V U BE e E CC CE 3.117.05.1215333=-⨯-=--= （2）因为电路是双端输出，又有
Ω≈⨯+=++===k T r r r E be be be 63.11
265130026)
1(30021β 所以差模电压放大倍数为
4.5405
.05163.1510
502
)
1(211
-=⨯++⨯-
=+++-
=W be b C ud R r R R A ββ， 0=uc A
（3）差模输入电阻和输出电阻分别为
Ω≈⨯++⨯=+++=k R r R R W
be b id 4.18)05.05163.15(2]2
)
1([221β Ω=⨯==k R R C O 101022
4.13试分析图P4.13中各复合管的接法是否正确。

如果认为不正确，请扼要说明原因；如果接法正确，说明所组成的复合管的类型（NPN 或PNP ），指出相应的电极，并列出复合管的β和be r 的表达式。

(a)
(b)
(c)
(d)
图P4.13 题4.13的图
4.14通用型运放F747的内部电路如图P4.14所示，试分析： （1）偏置电路由哪些元件组成？基准电流约为多少？
（2）哪些是放大管，组成几级放大电路？每级各是什么基本电路？ （3）VT 19、VT 20和R 8组成的电路的作用是什么？ 解：（a ）不正确，E1i 与B2i 方向不一致； （b ）不正确，C1i 与B2i 方向不一致； （c ）正确，类型为PNP 管； （d ）不正确，E1i 与B2i 方向不一致。