第4章集成运算放大电路
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解：多集电极晶体管集电极电流正比于集电区的面积。
先 求 出 R 中 电 流 ， 再 求 解 IC1、 IC2。
图 P4.5
第 4 章 集成运算放大电路
-3-
I R VCC U EB 200μA R
IR
IC
IB
I C0
I C0
I C0
IR 1
160μ
A
I C1 IC0 160μ A I C2 2IC0 320μ A
解：根据集成运放的开环差模增益，可求出开环差模放大倍数
20 lg Aod 100dB Aod 105
当 集 成 运 放 工 作 在 线 性 区 时 ， 输 出 电 压 uO＝ Aod uI； 当 Aod uI 超 过 ±14V 时 ，uO 不 是 ＋ 14V，就 是 － 14V。故 uI（ 即 u P － uN）为 10μ V、100μ V 、1mV、 1V 和 － 10μ V、－ 100μ V、－ 1mV、－ 1V 时 ，uO 分 别 为 1V、10V、14V、14V、 － 1V、 － 10V、 － 14V、 － 14V。
(其中U EB 0.7V)
图 P4.6
4.6 电 路 如 图 P4.6 所 示 ，T 管 的 低 频 跨 导 为 gm，T1 和 T2 管 d-s 间 的 动 态 电 阻 分 别 为 rds1 和 rds2。 试 求 解 电 压 放 大 倍 数 Au=△ uO/△ uI 的 表 达 式 。
解 ： 由于 T2 和 T3 所组成的镜像电流源 是 以 T1 为放大管的共射放大电路 的 有 源 负 载 ， T1、 T2 管 d-s 间 动 态 电 阻 分 别 为 rds1、 rds2， 所 以 电 压 放 大 倍 数 Au 的表 达式为
（ 2） 若 输 入 差 模 电 压 为 （ uI 1－ u I2）， 则 由 此 产 生 的 差 模 电 流 为 △ iD， 求 解电路电流放大倍 数 Ai 的近似表达 式。
Au uO (uI1 uI2 )
iO (rds2 ∥ rds4 ) (uI1 uI2 )
g m (rds2 ∥ rds4 )
同理，图（b）所示 电 路的电压放大倍数
Au g m (rds2 ∥ rds4 ) 4.8 电路如 图 P4.8 所示，具有理想的对 称 性。设各管β均相 同 。
（1）说明 电路中 各晶体管的作用；
MHz
A1
100 2
5 200 600 7
86 0.5
A2
130 2 0.01 2 40
7
120 0.5
A3
100 1000 5 0.02 0.03
86 0.5
5
A4
100 2
2 20 150
96 65
12.5
第 4 章 集成运算放大电路
-2-
4.4 多路电流源电 路如 图 P4.4 所示，已知所有晶体管的特性均 相 同，UBE 均 为 0.7V。 试 求 IC1、 IC2 各 为 多 少 。
Au
uO
uI
wk.baidu.com
iD (rds1 ∥ rds2 ) uI
g m (rds1 ∥ rds2 )
4.7 电 路 如 图 P4.7 所 示 ， T1 与 T2 管 特 性 相 同 ， 它 们 的 低 频 跨 导 为 gm； T3 与 T4 管 特 性 对 称 ；T2 与 T4 管 d-s 间 动 态 电 阻 为 rds2 和 rds4。试 求 出 两 电 路 的 电 压 放 大 倍 数 Au=△ uO/△ (uI1－ uI2)的 表 达 式 。
第 4 章 集成运算放大电路
-1-
第 4 章 集成运算放大电路
4.1 通 用 型 集 成 运 放 一 般 由 几 部 分 电 路 组 成 ， 每 一 部 分 常 采 用 哪 种 基 本 电路？通常对每一部分性能的要求分别是什么？
解：通用型集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四个部分 组成。
通常，输入级为差分放大电路，中间级为共射放大电路，输出级为互补 电路，偏置电路为电流源电路。
4.3 已知几 个集成运 放的参数如表 P4.3 所 示，试分别说明它 们 各属于哪 种类型的运放。
解 ：A1 为通用型运放，A2 为高精度型运放 ，A3 为高阻型运放， A4 为高 速型运放。
表 P4.3
特性指标 Aod rid
UIO IIO IIB －3dBfH KCMR SR 单位增益带宽
单位 dB MΩ mv nA nA Hz dB V/μV
解 ： 在 图 （ a）（ b） 所 示 电 路 中
图 P4.7
图（a）所 示电路的电压放大 倍 数
第 4 章 集成运算放大电路
-4-
iD1 iD2 iD3 iD4 iO iD2 iD4 iD2 iD1 2iD1 iD1 g m (uI1 uI2 )
2 g m iO
(uI1 uI2 )
IC
3I C (1 )
2
IC
2
IR 3
当β（1＋β）＞＞ 3 时 I C1 I C2 I R 100 μ A
4.5 图 4.5 所 示为多集 电极晶体管构成的 多 路电流源。已知集 电 极 C0 与 C1 所 接 集 电 区 的 面 积 相 同 ，C2 所 接 集 电 区 的 面 积 是 C0 的 两 倍 ，I CO/ I B= 4 ，e -b 间 电 压 约 为 0.7V。 试 求 解 IC1、 IC2 各 为 多 少
图 P4.4
解 ： 因为 T1、T2、T3 的特性均相同，且 UBE 均相同， 所以它们的 基极、 集电极电流均相等， 设集电极电流为 IC。 先求出 R 中电流，再 求解 IC1、IC2。
I R VCC U BE4 U BE0 100 μ A R
IR
I C0
I B3
I C0
3IB 1
对输入级的要求：输入电阻大，温漂小，放大倍数尽可能大。
对中间级的要求：放大倍数大，一切措施几乎都是为了增大放大倍数。
对输出级的要求：带负载能力强，最大不失真输出电压尽可能大。
对偏置电路的要求：提供的静态电流稳定。
4.2 已知一 个集成运 放的开环差模增益 Aod 为 100dB，最大输 出 电压峰 峰值 Uopp＝±14V，分 别计算差模输入电 压 uI（即 uP－uN） 为 10μ V、100μ V、 1mV、 1V 和 － 10μ V、 － 100μ V、 － 1mV、 － 1V 时 的 输 出 电 压 uO。
先 求 出 R 中 电 流 ， 再 求 解 IC1、 IC2。
图 P4.5
第 4 章 集成运算放大电路
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I R VCC U EB 200μA R
IR
IC
IB
I C0
I C0
I C0
IR 1
160μ
A
I C1 IC0 160μ A I C2 2IC0 320μ A
解：根据集成运放的开环差模增益，可求出开环差模放大倍数
20 lg Aod 100dB Aod 105
当 集 成 运 放 工 作 在 线 性 区 时 ， 输 出 电 压 uO＝ Aod uI； 当 Aod uI 超 过 ±14V 时 ，uO 不 是 ＋ 14V，就 是 － 14V。故 uI（ 即 u P － uN）为 10μ V、100μ V 、1mV、 1V 和 － 10μ V、－ 100μ V、－ 1mV、－ 1V 时 ，uO 分 别 为 1V、10V、14V、14V、 － 1V、 － 10V、 － 14V、 － 14V。
(其中U EB 0.7V)
图 P4.6
4.6 电 路 如 图 P4.6 所 示 ，T 管 的 低 频 跨 导 为 gm，T1 和 T2 管 d-s 间 的 动 态 电 阻 分 别 为 rds1 和 rds2。 试 求 解 电 压 放 大 倍 数 Au=△ uO/△ uI 的 表 达 式 。
解 ： 由于 T2 和 T3 所组成的镜像电流源 是 以 T1 为放大管的共射放大电路 的 有 源 负 载 ， T1、 T2 管 d-s 间 动 态 电 阻 分 别 为 rds1、 rds2， 所 以 电 压 放 大 倍 数 Au 的表 达式为
（ 2） 若 输 入 差 模 电 压 为 （ uI 1－ u I2）， 则 由 此 产 生 的 差 模 电 流 为 △ iD， 求 解电路电流放大倍 数 Ai 的近似表达 式。
Au uO (uI1 uI2 )
iO (rds2 ∥ rds4 ) (uI1 uI2 )
g m (rds2 ∥ rds4 )
同理，图（b）所示 电 路的电压放大倍数
Au g m (rds2 ∥ rds4 ) 4.8 电路如 图 P4.8 所示，具有理想的对 称 性。设各管β均相 同 。
（1）说明 电路中 各晶体管的作用；
MHz
A1
100 2
5 200 600 7
86 0.5
A2
130 2 0.01 2 40
7
120 0.5
A3
100 1000 5 0.02 0.03
86 0.5
5
A4
100 2
2 20 150
96 65
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第 4 章 集成运算放大电路
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4.4 多路电流源电 路如 图 P4.4 所示，已知所有晶体管的特性均 相 同，UBE 均 为 0.7V。 试 求 IC1、 IC2 各 为 多 少 。
Au
uO
uI
wk.baidu.com
iD (rds1 ∥ rds2 ) uI
g m (rds1 ∥ rds2 )
4.7 电 路 如 图 P4.7 所 示 ， T1 与 T2 管 特 性 相 同 ， 它 们 的 低 频 跨 导 为 gm； T3 与 T4 管 特 性 对 称 ；T2 与 T4 管 d-s 间 动 态 电 阻 为 rds2 和 rds4。试 求 出 两 电 路 的 电 压 放 大 倍 数 Au=△ uO/△ (uI1－ uI2)的 表 达 式 。
第 4 章 集成运算放大电路
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第 4 章 集成运算放大电路
4.1 通 用 型 集 成 运 放 一 般 由 几 部 分 电 路 组 成 ， 每 一 部 分 常 采 用 哪 种 基 本 电路？通常对每一部分性能的要求分别是什么？
解：通用型集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四个部分 组成。
通常，输入级为差分放大电路，中间级为共射放大电路，输出级为互补 电路，偏置电路为电流源电路。
4.3 已知几 个集成运 放的参数如表 P4.3 所 示，试分别说明它 们 各属于哪 种类型的运放。
解 ：A1 为通用型运放，A2 为高精度型运放 ，A3 为高阻型运放， A4 为高 速型运放。
表 P4.3
特性指标 Aod rid
UIO IIO IIB －3dBfH KCMR SR 单位增益带宽
单位 dB MΩ mv nA nA Hz dB V/μV
解 ： 在 图 （ a）（ b） 所 示 电 路 中
图 P4.7
图（a）所 示电路的电压放大 倍 数
第 4 章 集成运算放大电路
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iD1 iD2 iD3 iD4 iO iD2 iD4 iD2 iD1 2iD1 iD1 g m (uI1 uI2 )
2 g m iO
(uI1 uI2 )
IC
3I C (1 )
2
IC
2
IR 3
当β（1＋β）＞＞ 3 时 I C1 I C2 I R 100 μ A
4.5 图 4.5 所 示为多集 电极晶体管构成的 多 路电流源。已知集 电 极 C0 与 C1 所 接 集 电 区 的 面 积 相 同 ，C2 所 接 集 电 区 的 面 积 是 C0 的 两 倍 ，I CO/ I B= 4 ，e -b 间 电 压 约 为 0.7V。 试 求 解 IC1、 IC2 各 为 多 少
图 P4.4
解 ： 因为 T1、T2、T3 的特性均相同，且 UBE 均相同， 所以它们的 基极、 集电极电流均相等， 设集电极电流为 IC。 先求出 R 中电流，再 求解 IC1、IC2。
I R VCC U BE4 U BE0 100 μ A R
IR
I C0
I B3
I C0
3IB 1
对输入级的要求：输入电阻大，温漂小，放大倍数尽可能大。
对中间级的要求：放大倍数大，一切措施几乎都是为了增大放大倍数。
对输出级的要求：带负载能力强，最大不失真输出电压尽可能大。
对偏置电路的要求：提供的静态电流稳定。
4.2 已知一 个集成运 放的开环差模增益 Aod 为 100dB，最大输 出 电压峰 峰值 Uopp＝±14V，分 别计算差模输入电 压 uI（即 uP－uN） 为 10μ V、100μ V、 1mV、 1V 和 － 10μ V、 － 100μ V、 － 1mV、 － 1V 时 的 输 出 电 压 uO。