《集成电路原理及应用》课后答案

成都理工大学信息科学与技术学院

1 集成电路原理及应用(第3版) 谭博学 苗汇静 主编

课后习题答案

第二章 模拟集成电路的线性应用

2.9 试分析图1所示电路是什么电路，有何特点？图中设3421RRRR。

（图1）

解：第一级运放为同相放大器。对A1：由“虚断”和“虚短”得 i1=i2，v1=v1=u1i，

则u1i=1211RRRuo，即1121)1(iouRRu，

对A2：由“虚断”和“虚短”得 i3=i4，v2=v2=u2i，

则42321RuuRuuoiio，即134234)1(oiouRRuRRu

代入u1o得))(1(1234iiouuRRu，

因两个输入信号均从同相端输入，所以输入阻抗比较高。该电路为高输入阻抗的差动放大器。

2.11 求图3所示电路的增益Af，并说明该电路完成什么功能。 成都理工大学信息科学与技术学院

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解：该电路由两个集成运放构成，A1为主放大器接成反相运算放大器，A2为辅助放大器，A2也接成反相放大器，利用A2对A1构成正反馈，是整个电路向信号源索取的电流极少。

主放大器A1：由“虚断”和“虚短”得

21RuRuoi,则Af=121ooiiuuRuuR

辅助放大器A2的电压放大倍数：2212222ooVFiouuRAuuR

该电路为自举电路，目的是提高电路的输入电阻。

由1iiiiUURIII

由12ioUURR和3212oUURR得32iUU

所以

1iiiUUIRR

因此11iiiURRRIRR

当1RR时，iR，1II

2.12 求图4所示电路输出电压与输入电压的表达式，并说明该电路完成什么功能。 成都理工大学信息科学与技术学院

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解：对A1：由“虚断”和“虚短”得

RuRuoi11，即u1o=-u1i。A1为倒相器

对A2：由“虚断”和“虚短”得

foioRuRuRu2211则uo=)(2211ifofuRRuRR，A2为反相放大器

将u1o=-u1i代入上式得uo=2211ififuRRuRR

故该电路为减法电路。

2.15 如图6所示电路为积分反馈式微分电路，试分析此电路的工作原理，并写出传递函数的表达式。

解：对A1：由“虚断”得 v1=v1

由“虚短”得2111RuvRvuoi，41234oRvuRR 成都理工大学信息科学与技术学院

4 又R3=R1，R4=R2

整理得221()(()())ooiRusususR

对A2：由“虚断”和“虚短”得2()1()ooususSCR代入上式得

212()As()oiusRusRRSCR

A1为差动放大器，A2以A1的输出为反相输入，经过积分放大后的输出电压在电阻R4

上的分压作为A1放大器的同相输入。

2.16 设计一个运算电路，要求运算关系为uo=20dttutuii21。

解：此题设计方法较多，此只列举几种仅供参考

方法一：将求和电路的输出作为积分电路的输入，则积分电路的输出即为uo；

方法二：将积分电路的输出作为求和电路的输入,则求和电路的输出即为uo；

方法三：反相积分求和电路再加一个倒相器；

方法四：利用同相积分求和电路。

前三种方法只要电路参数选择合适，即可得出结果，再此简单说明几种，具体如下：

方法一：电路如下

u1o=223113iiuRRuRR，uo=dtuRCo11，

则uo=RC1dtuRRuRRii223113

当R3=R1=R2，RC=201时，uo=20dttutuii21。

方法三：电路如下 成都理工大学信息科学与技术学院

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对A1：1211oiiudtRtuRtuC，

对A2：uo=1ou，

则uo=RC1dtuRRuRRii223113，

当RC1=20时，uo=20dttutuii21。

方法四：电路如下

u1i单独作用时：

dtdvCRvuRvuoi531，

又v=v,v=121RRRuo,

整理得，ou=dttuCRRRi12121

同理，u2i单独作用时：dttuCRRRuio22121， 成都理工大学信息科学与技术学院

6 则uo=ou+ou=dttutuCRRRii212121，

当2121CRRR=20时，uo=20dttutuii21。

第三章 模拟集成电路的非线性应用

3.7 试分析如图3所示电路输出电压与输入电压之间的关系，并说明此电路在什么条件下能完成全波整流功能，此电路有什么特点？

(习题3.7图)

解：对A1：ui0时，u=u=ui, VD2导通，VD1截止 , u1o=ui

对A2：u=u=ui故流过R2f的电流为零，故uo=ui

当ui<0时，VD2截止,VD1导通,

对A1：u1o=(1+11RRf)ui, 对A2：u=u=ui ，221fiooiRuuRuu

此时uo=21R（R2+R2f11RRf1）ui

当21R（R2+R2f2211fffRRRR）=1时，完成全波整流功能；由于为同相输入，故该电 路输入电阻较高。

3.8 设计一个能实现图4所示曲线的二极管函数变换器。

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7 （习题3.8图）

解：设计图为：（可参考课本P88页）

3.10 如图6所示电路为集成块BG307专用电压比较器，画出其传输特性（常温下输出高电平为3.2V，低电平为0.5V）。

（图3.10）

解：由“虚断”和“虚短”得

32RUURUUoi

rUUU=3V

故oiUU314 则：

VUVUmhml16.45.031493.22.3314

其传输特性如下所示： 成都理工大学信息科学与技术学院

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第四章 集成变换器及其应用

4.1 求下图所示电路的输入阻抗，假定图中的集成运放满足理想条件。

sR10kΩoR100kΩiZoC0.1μFA

（图4.1）

解：

oooiiiiSCUURUUIUZ1••••••

又'''1oiioosUUUUUIRSCR，ioUU

则'00osiossRSCRRUURSCRRR

将上式代入，则'01iiisossUUIURRSCRRR

因此 0110000100iiossiUZRSCRRRjI 成都理工大学信息科学与技术学院

9 4.2 求下图所示电路的输入阻抗，假定图中的集成运放满足理想条件。

（图4.2）

解：

整体有：

SCIUUioi12•••

对2A有：

1222210ooooUaURaURU

对1A有：

ioioiUaUaRUURU1111)1(

以上各式联立得：CaajIUii211(1••

4.3 求如图3所示电路的输入阻抗，并说明其性质，假定图中的集成运放满足理想条件。

(图4.3）

解：对于A1有： 成都理工大学信息科学与技术学院

10 •••iOUUU1

对于A2有：

ooURRU••211

则Uo=•iURR12﹍①

整体有：

SCIUUioi1•••﹍②

①②联立整理得：

••12121111RRcjRRSCIUZiiie

则该电路输入端等效为一电容，等效的电容值为121RRCC

该电路为电容倍增器，通过改变12RR的值，以及C的大小，可得到任意大小的电容值。

4.12 A/D转换器的主要技术指标有哪些？D/A转换器的技术指标有哪些？设某DAC有二进制14位，满量程模拟输出电压为10V，试问它的分辨率和转换精度各为多少？

答：A/D转换器的主要技术指标有：

①分辨率；②量程；③精度；④转换时间和转换率；⑤输出逻辑电平；⑥对参考电压的 要求。

D/A转换器的技术指标有：

①分辨率；②转换精度；③偏移量误差；④线性度；⑤输入编码方式；⑥输出电压；⑦ 转换时间。

分辨率为10V×214≈610.4V；

转换精度为21LSB=305.2V。

4.13 某一控制系统要使用D/A转换器，要求该D/A转换器的精度小于0.25%，那么应选择多少位的D/A转换器？

解：转换精度a=21LSB，又LSB=b×2n（b为量程，n为位数）

则21b×2n/b<0.25%

得n8 成都理工大学信息科学与技术学院

11 4.14 11位A/D转换器分辨率的百分数是多少？如果满刻度电压为10V，当输入电压为5mV时，写出其输出的二进制代码。

解：211×100%≈0.49% 因此A/D转换器的分辨率为10V0.49%=4.9mV

因此当输入电压为5mV时，二进制代码为000 0000 0000b

第六章 集成有源滤波器

6.4 如图1所示，当分别取如下两组参数时，试分别求出该电路的G0，n，等参数。

（1）R1=R2=24kΩ，C1=940pF，C2=470pF，R=。

（2）R1=7.3kΩ，R2=39.4kΩ，C1=C2=0.047F，R=4kΩ，Rf=20kΩ。

(图6.4）

解：由电路得：22111211112221211,1,1CRCRGCRCRCRCRCCRRWRRGonfo

则当取⑴参数时：1oG

4.112,/107.621211232121CCGCCsradCCRWon

当取⑵参数时：64201oG，,/106.1254132121sradCCRRWn

6.01212112RRGRRRRo

6.6设计一个一阶高通滤波器，其截止频率为2kHz。要求画出电路图，写出传递函数的表达式。

解：电路图如下所示：