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1、第五章答案 模拟集成电路基础1直接耦合放大电路有哪些主要特点？优点：1）电路中无电容，便于集成化。2）可放大缓慢变化的信号。缺点：1） 各级放大器静态工作点相互影响2） 输出温度漂移严重。2集成运算放大器的内部电路由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 集成运算放大器的内部电路通常都由输入级、中间级、输出级及偏置电路组成。 差分输入级提供了与输出端成同相和反相关系的两个输入端。差分电路有很好的对称特性， 可以提高整个电路抑制零漂的能力和其他方面的性能。中间级主要是提供足够高的电压增益，多由一级或多级共射（共源）放大电路组成。 输出级主要是向负载提供足够的功率，属于功率放大。偏置电路是为各级放大电
2、路建立合适的静态工作点，它常采用各种形式的电流源电路，为 各级提供小而稳定的偏置电流。3简述镜像电流源的工作原理及其优缺点。I I = VcbeoREFR，当电源V和R确定后， 就确定了，不管T集电极支路中的负CCREF2载 R 如何， I 总是等于 I ，二者关系像一面镜子，所以称电路为镜像电流源。 L o REF这种电流源的优点是结构简单，两三极管的 V 有一定的相互温度补偿作用。但是，它也BE存在以下不足之处： 受电源的影响大。当 VCC 变化时， IC2 也同样随之变化。因此，这种电流源不适用于电 源电压大幅度变动的场合。 镜像电流源电路适用于较大工作电流（毫安数量级）的场合。 由于恒
3、流特性不够理想，三极管 c、e 极间电压变化时， i 也会作相应的变化，即电流 c源的输出电阻 r 还不够大。o4简述微电流源的工作原理及其特点。VBE1-V =AVbe=Ie2Rf R ,因此，即使IC1比较大，但由于R的存在，将使输出电流IC2IC1 ,BE1 BE2 BE E2C2C1C2 C1即在R不太大的情况下，也能获得微小输出电流。与镜像电流源相比，微电流源具有以下特点： 一般AVbe很小(约几十毫伏)，因而采用不大的R即可获得较小的输出电流lC2(微安 数量级)，因而称为微电流源。 当电流源电压VCC变化时，虽然Iref与IC2也要作相应的变化，但由于R的作用，使VBE2(1)证
4、明：I = 吩JI;(2 )当0值很大时，为使输出电流为30pA,电阻R应CCC2 卩 2 +p + 2 REF0为多大?p-(1) 由以下式子得证：c1=Ic2IB3+Ic1=IREFIE3=(1+?)IB3=2IB20IB2（2）当B值很大时/2 F I I卩 2 + P + 2 REF REFIREF=(Vcc-2VBE)/R=Io=30, R=(1.5-1.4)/30=453K7 在题图5-2所示的各个电流源电路中，已知各三极管特性相同，B值很大，Vbe=0.7V（ 1 ）BE说明各电流源的名称；（2）为了得到图示中的输出电流，确定电阻R的数值。(a)(b)(c)题图 5-2 电流源电
5、路(a)镜像电流源，lo=(Vcc-VBE)/R=1mA, R=9.3K（c）微电流源，(b)比例电流源，IR=(Vcc-0.7)/(R+R1)=(R2/R1) Io, R=2.3KV VI RI = cc be = I ln-1 o 2,R = 8.5KR Ro VT8 在题图5-3所示的电路中，已知各三极管特性相同，B值很大。求：（1 ）电路都包含哪几个电流源电路；（2 ）求各三极管集电极输出电流大小；（3 ）考虑负载匕、R7电阻值的大小对各电流源的输出电流是否有影响？该电路的作用是什么？题图 5-311(1)镜像电流源，比例电流源(2) Ic1=Ic2=Ic3=(2Vcc - 2VBE)
6、/(R2+R3)=0.482mAIc4=Ic5=(R3/R4)Ic3=(2/4) Ic3=0.241mAIc6=(R5/R6)Ic5=(6/1.2) I c5=1.205mA(3) 负载 R1、R7 电阻值的大小对各电流源的输出电流无影响。该电路的作用是向负载 R1、R7 供电。9什么叫零点漂移？零点漂移产生的原因是什么？如何抑制零漂？ 所谓零点漂移，是指当放大电路输入信号为零时，输出电压偏离零值而发生忽大忽小变化的现 象，简称零漂。零点漂移产生的原因很多，其中温度的变化是产生零点漂移最主要的因素，也 是最难克服的。这是因为三极管是温度敏感器件，它的参数(如VBE、n ICBO )随温度的变化
7、 而变化，从而导致工作点发生偏移。由温度的变化引起的零点漂移称为 温度漂移，简称温漂。抑制零点漂移所造成的危害，通常除采取各种途径稳定静态工作点及选择高质量的晶体管、高稳定度的电源外，在模拟集成电路中，主要采用差分放大电路来抑制零点漂移。10 现有A、B两个直接耦合放大电路，在同样的温差变化情况下，A、B放大器的输出电压分 别漂移了 0.6V和0.4V，而A、B两放大器的增益分别为1000和100，问哪个放大器的零 漂指标好，为什么？A、B 两放大器输出漂移相当于折合到输入端零漂电压为：0.6/1000=0.0006 和 0.4/100=0.004， 相当于 A 只要输入信号大于 0.0001
8、 就可以使其输出大于 0.1 的零漂输出，而 B 需要输入 信号大于 0.001，所以 A 的温漂指标要比 B 好。11 .什么是差模信号和共模信号？若在差分放大器的一个输入端加上信号=4V ,而在另一输入端 加入信号v.2，当v.2分别为OV、+4V、- 4V、+6V、- 6V时，分别求出上述五种情况的差模 信号v、共模信号v以及v和v分别包含的差模成分和共模成分的大小。.d .c .1 .2电路的两个输入端 v 、 v 分别加入一个大小相等、极性相反的电压信号，该信号称为差模信号.1 .2（用 v 表示），这时 v =v 。.d .1 .2电路的两个输入端 v 、 v 分别加入一个大小相等
9、、极性相同的电压信号，该信号称为共模信号.1 .2（用 v 表示）。这时 v =v =v 。.c .1 .2 .cv = v v =4V、 OV、 8V、 -2V、 1OV.d .1 .2v =( v +v )/2=2V 、 4V、 OV、 5V、 -1V.c .1 .2v.d1= v.d /2, v.d2=- v.d /2 12简述差分放大电路放大差模信号、抑制零漂的原理。v.c1= v.c2= v.c在差分放大电路中，无论是电源电压波动或温度变化都会使两管的集电极电流和集电极电位发 生相同的变化，相当于在两输入端加入共模信号。由于电路完全对称，使得共模输出为零， 共模电压放大倍数AC=O，
10、从而抑制了零点漂移。电路放大的只是差模信号。差动放大电 路在零输入时具有零输出；静态时，温度有变化依然保持零输出，即消除了零点漂移。电 路对共模输入信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。可见差模电压放大倍数等于单管 放大电路的电压放大倍数。差动电路用多一倍的元件为代价，换来了对零漂的抑制能力。13三极管的发射极公共电阻 R 对抑制零漂有何作用？它对共模输入信号和差模输入信号有何e不同影响？在电路完全对称的条件下输入差模信号时， IC1 的增加量等于 IC2 的减少量，所以流过发射极电 阻 R 的电流 IR =I +I 保持不变，即流过 R 的交流电流为零， R 上的交流电压也为零，故 eR e
11、 E1 E2 e e将发射极 e 视为交流接地，此处“地”称为“虚地”， R 即对差模放大无影响。而对输入共模信 e号时， I 的增加量等于 I 的增加量，所以流过发射极电阻 R 的电流 IR =I +I =2I ，而C1 C2 eRe E1 E2 E1R 的对电路有电流负反馈作用使两个三极管集电极电流的稳定性大为提高，共模放大倍数e降低，两个三极管集电极电位的稳定性必然提高，输出温漂得到了抑制。14带恒流源偏置的差分放大电路为什么能提高对共模信号的抑制能力？为了提高电路的温度稳定性且减少零点漂移克，服两三极管参数不对称性的影响提，高电路对共模信 号抑制能力等都要求选择阻值很大的发射极电阻但随
12、着R加大，R上的电压降VR随之增加，在eeeRe一定的负电源电压-V 口条件下，由式（5.3.9）可以看出，必然导致两三极管集电极静态电流减少，EE C因而影响提高电路的电压增益；另外，在集成电路中的增加还受限于集成工艺。为了解决这些矛 e盾，就需要一个交流电阻大，而直流电阻小的器件来替代的作用。根据前面介绍的知识，电流源 e电路正好具备这样的特性，所以，工程上大多采用电流源作为差分放大器发射极的偏置电路。电流源不但能为差分放大器提供稳定的偏置电流，而且电流源具有很大的动态内阻，取代后，将大大提e高差放对共模信号的抑制能力。15差分放大电路有几种输入、输出方式？总结几种方式下差模电压增益、共模
13、电压增益、共模抑制比、差模输入电阻和输出电阻的公式。(1) 双端输入、双端输出差模电压增益为._v 昭！A od Lvd v R + ridb bef R其中R R / lL c 2差模输入电阻 Ri 和输出电阻 Ro 可分别表示为 ioR 2(R + r )i b beR =2 Roc共模电压增益为A - oc 0 vc v ic共模抑制比：K8。CMRR(2) 双端输入、单端输出 差模电压增益为Avd1v /2odvidB R f2(R + r )b beAvd2v /2Odvid_BR_2(R + r )b be此处差模输入电阻 Ri 和输出电阻 Ro 可分别表示为ioR 2(R + r
14、 )-i b be=Rc共模电压增益为 A Avc1vc2v vOC1 OC2 vvic icB R fR fLQ Lr + R +(1 + B )2r2rbe bo o共模抑制比 KCMR为 KCMR=4vdAvcr + R +(1 +B)2rbe bO2(r +R )be bB rQ o r +R be b(3) 单端输入、双端输出 : 以上参数等同于双端输入双端输出情况。(4) 单端输入、单端输出：以上参数等同于双端输入单端输出情况。16 .差分放大电路如题图5-4所示。已知：0 = =100 , V“=15V ,R =5kQ ,R =7.2 kQ ,R =10kQo1 2 CC c e L
