第4章 集成运算放大器及其应用基础
解答:
4.1 差 平均 10 15 4.2 Aud与Auc 抑制零漂和抗共模干扰 4.3 ? ? 0 4.4 0 虚短 0 虚断 4.5 c g 4.6 c 4.7 b 4.8 b a 4.9 b 4.10 (√) 4.11 (×) 4.12 (×) 4.13 (×) 4.14解答:
两个输入端加上两个幅度相同而极性相反的信号,称为差模信号。两个输入端加上两个幅度相同而极性也相同的信号,称为共模信号。差模输入电压uid=(1.1–1) V=0.1 V,两输入端的差模输
111入信号各为:uid1??uid=0.05V,uid2??uid=?0.05V,共模信号为:uic?(1.1?1)V=1.05V。
2224.15解答:
共模抑制比定义为KCMR?AudA,用分贝表示,即KCMR?20lguddB。 AucAuc双端输出时抑制零点漂移能力强,因在双端输出时,利用电路对称,漂移量相互抵消,在理想
情况下,共模电压放大倍数Auc=0,则KCMR??。单端输出时,是利用射极电阻的负反馈作用来抑
?Re制零漂的,显然,单端输出抑制零漂能力比双端输出差。对基本差分放大电路,KCMR?。
rbe4.16解答:
(1)如图题解4.16(a)所示VEE?VBE?IE1g(RP1?2Re) 6?0.7?IE1(0.1?2?5.25),得IE1?0.5mA
(2)rbe?rbb'?(1??)26mV?26mV???300?(1?100)???5.5k? IE0.5mA??根据单边差模交流通路如图题解(b)所示(Re对于差模信号,相当于短路)可得
1(3)根据单边共模交流通路(对一个管子而言,发射极除了有RP电阻外,还有2Re3),如图
2(c)所示可得
单端输出时:
图题解4.16
4.17解答:
(1)IE3?2IE1?300 ??,因IR2=IC3,所以 (2)因单端输出,差模电压放大倍数为 差模输入电阻:
(3)静态时,Uo=10–IC2·R1=(10– 0.15×20) V=7 V,输入信号U后,Uo=4 V,则输出变化量ΔUo=(4–7)V= –3 V
?Uo?3故 U??V??50 mV
Aud604.18解答: 4.19解答: 如表题解4.19所示。
表题解 4.19 输出方式 输入方式 电路 差模电压放大倍数Aud 共模电压放大倍数Auc 共模抑制比KCMR 续表
输出方式 输入方式 差模输入电阻Rid 共模输入电阻Ric 输出电阻Ro 双端输入 2(Rb+rbe) 双端输出 单端输入 双端输入 2(Rb+rbe) 单端输出 单端输入 0 双端输入 双端输出 单端输入 双端输入 单端输出 单端输入 2Rc Rc 4.20解答: 理想运放的主要特点:开环差模电压放大倍数Auo??;输入阻抗Rid??;输出阻抗Ro?0;共模抑制比KCMR??;带宽BW??;转换速率SR??;失调电压、失调电流及温漂均为零。
由于实际运放的技术指标与理想运放的技术指标比较接近。在分析运放组成的电路时,用理想运放代替实际运放使分析计算大大简化,而带来的误差并不大,在工程计算中是完全允许的。但是若需要对运算结果专门进行误差分析时,则必须考虑实际运放的运放参数。因运算精度直接与实际运放的技术指标有关。
4.21解答:
理想运放工作在线性区的特点:u+=u–,i+=i–=0。理想运放工作在非线性区时的特点:当u??u+,uo= –Uom,当u??u+时,Uo= +Uom,且i+=i–=0。其中Uom是运放正向或反向的最 大值。
当理想运放工作在线性区时,u–=u+,即运放两个输入端之间的电压为零,但又不是短路,故称“虚短”;如果运放同相输入端接地时,u–=u+=0,意味着反相输入端与地端等电位,但又非真正接地,故称“虚地”;因i+=i–=0,理想运放的两个输入端不取电流,但又不是断开,故称“虚断”。
4.22解答:
R (1)S1和S3闭合,S2断开时,电路为反相比例运算电路,uO??ui??ui。
RR?R?(2)S1和S2闭合,S3断开时,为差分放大电路,也称减法运算电路,uO??ui??1??ui?ui。
R?R?(3)S2闭合,S1和S3断开时,是电压跟随器,uO=ui。 (4)S1、S2、S3都闭合时,也是反相比例运算电路,uO??4.23解答: 4.24解答:
Rx2gV,V??2 V,故uO?gRx,uO正比于Rx。 R1R110(2)当Rx?10 k?时,电压表满量程,即uO?2 V,uO???(?2)?2,则R1=10 k?。
R1Rui??ui。 R(1)因uO??4.25解答:
ui,电流的大小与毫安表的内阻RM无关,只决定于输入电压ui。当微安表满R刻度偏转时,被测电压Uimax=100R=100 mV。
4.26解答:
RR(1)为反相比例电路如图题解4.26(a)所示。R1=20 k?。Auf??f,?5??f,故Rf=100 k?
R120 u–=u+=ui,故I?(2)为同相比例电路,如图题解4.26(b)所示。
(a) (b)
图题解4.26
Auf?1?RfRf30,故R1?? k??7.5 k? R1Auf?15?14.27解答:
(1)Uc=U1–=U1+=U2=6 V,Ub=U2–=U2+=0,Ue= –0.7 V,U1–、U1+、U2–、U2+分别是运放A1和A2的反相及同相输入端电压。
200 mV(2)IB?IR2??0.02 mA
10 k?V?V12?6IC?IR1?12??1 mA,故
R164.28解答:
R?R?ui1?3ui2???(2?25?150) mV?100 mV (1)uO1???3gR2?R1?ugt0.3????(2)uO??O2?uC(0)=???1?V??5 V ???RC???????????(3)RP1?100//100//50?25 k? 4.29解答:
4.30解答:
(1)由图可见,A1为积分器,A2为反相加法器,u1经A1反相积分后再与u1通过A2进行求和运算。
(2)因uCt?0?0,uI?1 V
1?t??ut?则uO???I??uI??1=0 ???RC??1?????????4.31解答:
u(1)u???It,RC?10??????????? s?1????? s,当uO= –5 V时
RC输出波形图如图题解4.31(a)所示。
2????????(2)当t=10 ms时,uO??V??2 V
1???????2??????????(?2)当t=20 ms时,uO????V?0 V ??1?????余类推,波形图如图题解4.31(b)所示。
(a) (b)
图题解4.31
4.32解答:
duI?0.1 V/s, uO??1?0.1 V??0.1 V dtdu在t1~t2期间,因I?0,故uO?0 V
dtdu在t2~t3期间,因I??0.1 V/s,则uO??1???0.1) V?0.1 V。波形图如图题解4.32所示。
dt在0~t1期间,
图题解4.32