集成运放电路与分立元件放大电路相比有哪些突出优点.

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习题九

9-1 集成运放电路与分立元件放大电路相比有哪些突出优点?

答:集成运放与分立元件放大电路相比有很多优点,其突出优点是:

(1)在集成电路中,制造有源器件(晶体三极管、场效应管等)比制造大电阻占用的面积小,且工艺上也不会增加麻烦,因此,集成电路中大量使用有源器件组成的有源负载,以获得大电阻,提高放大电路的放大倍数;将其组成电流源,以获得稳定的偏置电流。所以一般集成运放的放大倍数与分立元件的放大倍数相比大得多。

(2)由于集成电路中所有元件同处于一块硅片上,相互距离非常近,且在同一工艺条件下制造,因此,尽管各元件参数的绝对精度差,但它们的相对精度好,故对称性能好,特别适宜制作对称性要求高的电路,如差动电路、镜像电流源等。

(3)集成运算放大电路中,采用复合管的接法以改进单管性能。

9-2 什么是零点漂移?产生零点漂移的主要原因是什么?差动放大电路为什么能抑制零点漂移?

答:由于集成运放的级间采用直接耦合方式,各级的静态工作点相互影响,前一级的静态工作点的变化将会影响到后面各级的静态工作点,由于各级的放大作用,第一级的微弱信号变化,经多级放大后在输出端也会产生很大变化。当输入电压为零时,输出电压偏离零值的变化称为“零点漂移”。产生“零点漂移”的原因主要是因为晶体三极管的参数受温度的影响。差动电路是采用两个参数完全对称的电路,两个管子的温度特性也完全对称,所以当输入电压为零时,两个管子集电极电位是相等的,差动电路能够抑制“零点漂移”。

9-3 在A 、B 两个直接耦合放大电路中,A 放大电路的电压放大倍数为100,当温度由20℃变到30℃时,输出电压漂移了2V ;B 放大电路的电压放大倍数为1000,当温度从20℃变到30℃时,输出电压漂移10V 。试问哪一个放大电路的零漂小?为什么?

答:要判断哪个电路零漂大,一般是将它折合到输入端,由于两个电路温度都是由20℃变到30℃,所以A 电路2V/100=20mV ,B 电路为10V/1000=10mV ,所以B 电路零漂小。

9-4 集成运算放大电路是一种什么电路?由哪几部分构成?各部分电路有什么特点? 答:集成运放的输入与输出呈线性关系,所以集成运放是线性集成电路。集成运放共由四部分组成:输入级—作用是提供与输出同相和反相关系的两个输入端,要求是温度漂移尽可能小;中间级—主要完成电压放大任务;输出级—向负载提供一定的功率,属于功率放大;偏置电路—向各级提供稳定的静态工作电流。

9-5 何谓差模信号?何谓共模信号?若在差动放大电路的一个输入端上加上信号U i 1=4mV ,而在另一个输入端加入信号U i 2,当U i 2分别为

(1)U i 2=4mV ;

(2)U i 2=-4mV ;

(3)U i 2=-6mV ;

(4)U i 2=6mV ;

时,分别求出上述四种情况的差模信号U id 和共模信号U ic 的数值。

答:所谓差模信号是指在差动放大电路两个输入端分别加入幅度相等而极性相反的信号。共模信号则是在差动放大电路的输入端接入幅度相等、极性相同的信号。

U id =U i 1-U i 2 2

21i i ic U U U +=

(1)U id =4-4=0 U ic =(4+4)/2=4mV

(2)U id =4-(-4)=8mV U ic =(4+(-4)/2=0

(3)U id =4-(-6)=10mV U ic =(4+(-6)/2=-1mV

(4)U id =4-6=-2mV U ic =(4+6)/2=5mV

9-6 长尾式差动放大电路中R e 的作用是什么?它对共模输入信号和差模输入信号有何影响。

答:对共模电路的影响。对于双端输出电路而言,由于电路对称,其共模输出电压为零。但当单端输出时,由于R e 引入了很强的负反馈,将对零漂起到抑制作用。所以R e 接入使得共模放大倍数下降很多,但对零漂有很强的抑制作用。

对于差模电路而言。流过R e 的电流大小相同、方向相反,在R e 上的压降为零,相当与“虚地”,所以对差模信号不产生任何影响

所以,R e 引入的引入是抑制零漂。

9-7 恒流源式差动放大电路为什么能提高对共模信号的抑制能力?

答:由于引入R e 对共模信号有抑制能力,R e 越大,抑制能力越强,用恒流源代替R e ,由于恒流源后,它的直流电阻很小,而交流电阻很大,既无需提高U EE 的值,有能保证交流电阻很大,对共模信号有较强的抑制能力。

9-8 差动放大电路如题图9-1所示,晶体管的参数β1=β2=50,r’bb 1=r’bb 2=300Ω,其他电路参数如图中所示。试求:

(1)静态工作点;

(2)差模电压放大倍数和共模电压放大倍数; (3)共模抑制比; (4)差模输入电阻和输出电阻。

解:(1)静态工作点 静态时,输入短路,流过R e 的电流为I E 1和I E 2之和,且电路对称,故I E 1=I E 2=I E , 因为:U EE -U BE =I B R s +I E (R w /2)+2I E R e

又 β

+=1E B I I 所以 mA R R R U U I s w e BE EE E 23.040502400027.012122≈++⨯-=+++-=β

(2)差模电压放大倍数和共模电压放大倍数

由于对于差模电压放大倍数R e 不产生任何影响,故双端输出的差模放大倍数为:

R ’L =R c //(R L /2)=20/3k

145300

200010320503'-≈+⨯⨯-=+-=be s L ud r R R A β 双端输出的共模电压放大倍数,由于电路对称,故输出电压为0,所以,放大倍数为零。 单端输出的共模电压放大倍数为:

14.0480005110051300200010320502)1(2)

1(3'-≈⨯+⨯++⨯⨯

-=+++++-=e w be s L

uc R R r R R A βββ (3)共模抑制比

u i 2

题图9-1 习题9-8电路