模拟电子技术基础(第四版)童诗白、华成英 教材4
模电课件模拟电子技术基础第四童诗白华成英ppt

集成运算放大器的分析和设计
• 分析 • 输入电阻和输出电阻的分析,以及频率特性的分析。 • 线性范围和非线性失真的分析。 • 直流和交流性能的分析。 • 设计 • 选择合适的晶体管和电阻器。 • 设计合适的偏置电路和反馈电路。 • 进行频率补偿和稳定性分析。
集成运算放大器的应用
作为通用放大器使用,用于各种不同的信号放大场合 。
THANK YOU.
反馈的极性
正反馈用“+”表示,负反馈用“-”表示 。
正反馈
使放大器的净输入信号增加。
负反馈对放大电路性能的影响
提高放大倍数的稳定性
展宽频带
由于环境温度的变化,晶体管的放大倍数会 发生变化,加入负反馈后,可以减小这种变 化。
由于负反馈的作用,使得放大器的上限频率 有所降低,下限频率有所升高,这样频带就 展宽了。
减小非线性失真
负反馈对噪声的抑制作 用
当输入信号为正弦波时,晶体管的输出信号 由于管子的非线性而产生失真,加入负反馈 后,可以使这种失真减小。
在放大器中,噪声是不可避免的,负反馈可 以抑制噪声。
正反馈和自激振荡
自激振荡
在正反馈的作用下,放大器会自己产生信号而输出音调不变的音调。
消除自激振荡的方法
在放大器中引入负反馈来破坏自激振荡的条件。
直流电源及其应用
直流电源
01
它通常由交流电源经整流、滤波和稳压等环 节转换而来。
03
直流电源广泛应用于各种电子设备和系统中 ,如计算机、手机和电动车等。
05
02
直流电源是一种能够提供稳定直流电压的电 子器件。
04
直流电源电压, 保证其正常工作和延长使用寿命。
电子技术的起源与发展
模拟电子技术基础(第四版)课件童诗白

感谢观看
利用运放实现模拟信号的检测、处理和控制,如PID控制器等。
反馈放大电路
05
总结词
理解反馈放大电路的核心概念和类型是掌握模拟电子技术的基础。
详细描述
反馈放大电路是一种通过引入反馈网络来控制放大器性能的电路。根据反馈信号的性质,可以分为正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号加强输入信号,使放大器增益提高;而负反馈则是削弱输入信号,使放大器增益降低。
有源滤波器
用于提高电路的输入阻抗,减小信号源内阻对电路的影响。
电压跟随器与缓冲电路
集成运算放大器的线性应用
比较器
波形发生器
功率放大器
自动控制电路
集成运算放大器的非线性应用
01
02
03
04
将模拟信号转换为数字信号,用于信号的阈值检测和脉冲整形。
利用运放实现正弦波、方波、三角波等波形发生。
利用运放实现音频信号的功率放大,用于扬声器驱动等场合。
晶体管时代
随着集成电路的诞生,电子设备进一步微型化,智能手机、平板电脑等便携式智能设备成为人们生活的重要组成部分。
集成电路时代
近年来,人工智能和物联网技术的迅猛发展,使得智能家居、自动驾驶等成为现实,进一步推动了电子技术的进步。
人工智能与物联网时代
电子技术的发展
医疗电子技术
医疗电子设备如心电图机、超声波诊断仪、医疗影像系统等都离不开电子技术的支持,为医疗诊断和治疗提供了重要的技术支持。
电阻是导体对电流的阻碍作用,电容是储存电荷的元件。电阻和电容是电子电路中最基本的被动元件。
二极管与晶体管
电感与变压器
半导体器件
02
如硅和锗,是半导体的基本组成材料。
元素半导体
模拟电子技术基础(第四版)习题解答

模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确,用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。
( √)(2)因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。
( × )(3)PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。
( × )(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压,才能保R大的特点。
( √ )证其GSU大于零,则其输入电阻会明显变小。
( × )(6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时,空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时,能够工作在恒流区的场效应管有 A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压U D=0.7V。
图T1.3解:U O1=1.3V, U O2=0V, U O3=-1.3V, U O4=2V, U O5=1.3V, U O6=-2V。
四、已知稳压管的稳压值U Z=6V,稳定电流的最小值I Zmin=5mA。
求图Tl.4所示电路中U O1和U O2各为多少伏。
(a) (b)图T1.4解:左图中稳压管工作在击穿状态,故U O1=6V。
右图中稳压管没有击穿,故U O2=5V。
五、电路如图T1.5所示,V CC=15V,β=100,U BE=0.7V。
模拟电子技术基础第四版(童诗白)课后答案

模拟电子技术基础第四版课后答案第1章 常用半导体器件1.1选择合适答案填入空内。
(l)在本征半导体中加入( A )元素可形成N 型半导体,加入( C )元素可形成P 型半导体。
A.五价 B. 四价 C. 三价 (2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流将(A) 。
A.增大 B.不变 C.减小(3)工作在放大区的某三极管,如果当I B 从12 uA 增大到22 uA 时,I C 从l mA 变为2mA ,那么它的β约为( C ) 。
A.83B.91C.100(4)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时,它的低频跨导g m 将( A ) 。
A.增大;B.不变;C.减小 1.2电路如图P1.2 所示,已知10sin i u t ω=(V ),试画出i u 与o u 的波形。
设二极管导通电压可忽略不计。
图P1.2 解图P1.2解:i u 与o u 的波形如解图Pl.2所示。
1.3电路如图P1.3所示,已知t u i ωsin 5=(V ),二极管导通电压U D =0.7V 。
试画出i u 与o u 的波形图,并标出幅值。
图P1.3 解图P1.3视为短路;i u 为正弦波,有效值为10mV 。
试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少?解:二极管的直流电流()/ 2.6D D I V U R mA =-=其动态电阻:/10D T D r U I ≈=Ω 图P1.4故动态电流的有效值:/1di D I U r mA =≈1.5现有两只稳压管,稳压值分别是6V 和8V ,正向导通电压为0.7V 。
试问: (1)若将它们串联相接,则可得到几种稳压值?各为多少? (2)若将它们并联相接,则又可得到几种稳压值?各为多少?解:(1)串联相接可得4种:1.4V ;14V ;6.7V ;8.7V 。
(2)并联相接可得2种:0.7V ;6V 。
1.6 已知图Pl.6 所示电路中稳压管的稳定电压6ZU V =,最小稳定电流min 5Z I mA =,最大稳定电流max 25Z I mA =。
《模拟电子技术基础》(童诗白、华成英第四版)习题解答

模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确,用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压,才能保证R大的特点。
( √)其GSU大于零,则其输入电阻会明显变小。
( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时,空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时,能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压U D=0.7V。
模拟电路(童诗白第四版)习题解答

模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确,用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压,才能保证R大的特点。
( √)其GSU大于零,则其输入电阻会明显变小。
( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时,空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时,能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压U D=0.7V。
模拟电子技术基础第四版童诗白课后答案精华版

模拟电子技术基础第1章 常用半导体器件1.1选择合适答案填入空内。
(l)在本征半导体中加入( A )元素可形成N 型半导体,加入( C )元素可形成P 型半导体。
A.五价 B.四价 C.三价 (2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流将(A) 。
A.增大 B.不变 C.减小(3)工作在放大区的某三极管,如果当I B 从12 uA 增大到22 uA 时,I C 从l mA 变为2mA ,那么它的β约为( C ) 。
A.83B.91C.100(4)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时,它的低频跨导g m 将( A ) 。
A.增大;B.不变;C.减小 1.2电路如图P1.2 所示,已知10sin i u t ω=(V ),试画出i u 与o u 的波形。
设二极管导通电压可忽略不计。
图P1.2 解图P1.2解:i u 与o u 的波形如解图Pl.2所示。
1.3电路如图P1.3所示,已知t u i ωsin 5=(V ),二极管导通电压U D =0.7V 。
试画出i u 与o u 的波形图,并标出幅值。
图P1.3 解图P1.31.4电路如图P1.4所示, 二极管导通电压U D =0.7V ,常温下mV U T 26≈,电容C 对交流信号可视为短路;u 为正弦波,有效值为10mV 。
试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少?解:二极管的直流电流()/ 2.6D D I V U R mA =-=其动态电阻:/10D T D r U I ≈=Ω 图P1.4故动态电流的有效值:/1di D I U r mA =≈1.5现有两只稳压管,稳压值分别是6V 和8V ,正向导通电压为0.7V 。
试问: (1)若将它们串联相接,则可得到几种稳压值?各为多少? (2)若将它们并联相接,则又可得到几种稳压值?各为多少?解:(1)串联相接可得4种:1.4V ;14V ;6.7V ;8.7V 。
(2)并联相接可得2种:0.7V ;6V 。
模拟电子技术基础第四版课后答案-童诗白精编版

模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确,用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压,才能保证R大的特点。
( √)其GSU大于零,则其输入电阻会明显变小。
( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时,空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时,能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压U D=0.7V。
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(a)双列直插式
(b)圆壳式
(c)扁平式
集成电路的外形
4.1.1 集成运放的电路结构特点 一. 对称性好,适用于构成差分放大电路。 二. 集成电路中电阻,其阻值范围一般在几十欧到几 十千欧之间,如需高阻值电阻时,要在电路上另想办法。 三. 在芯片上制作三极管比较方便,常常用三极管 代替电阻(特别是大电阻)。 四. 在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难, 电路通常采用直接耦合电路方式。 五. 集成电路中的 NPN 、 PNP管的 值差别较大, 通常 PNP 的 ≤ 10 。常采用复合管的形式。
+VC
Rc
T1
+ uo
T2
Rc uI2
R
C
I
VEE
图4.2.11 有源负载差分放大电路
4.3
集成运放电路简介
双极型集成运放 F007
典型的集成运放
CMOS 集成运放 C14573
(b) 连 接 示 意 图
4.3.1 双极型集成运放 F007
(a)
8
一、引脚
7
6
5
1
2
3
4
F007 的引脚及连接示意图
四、偏置电路 电流源电路,为各级提供合适的静态工作点。
4.1.3 集成运放的电压传输特性
uO uN uP Aod uO uP-uN
+
图 4.1.2
集成运放的符号和电压传输特性
集成运放的两个输入端分别为同相输入端uP和反向输入端uN。
电压传输特性
uO=
f(uP-uN)
集成运放的工作区域 线性区域:
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源 (电流镜 Current Mirror)
基准电流
I REF V CC U BE 1 R
+VCC R
IREF
2IB IB1 + UBE1
I C2
IC2 IB2 + T2 UBE2 图 4.2.1
由于 UBE1 = UBE2,T1与 T2 参数基本相同,则 IB1 = IB2 = IB;IC1 = IC2 = IC
(1). T1、T2 共集组态,具有 较高的差模输入电阻和共模输入 uI1 电压。 (2). 共基组态的 T3、T4,与 有源负载 T5、T6 组合,可以得到 很高的电压放大倍数。
+VCC I8 uI2
T1
T2
T3
T4
uO
RC
I3,4
RC
(3). T3、T4 共基接法能改善频率响应。
VEE 图 4.3.1.2 简化示意图
(4). 该电路具有共模负反馈,能减小温漂,提高共模 抑制比。
3. 中间级
输入来自 T4 和 T6集电
极;
输出接在输出级的两个 互补对称放大管的基极。 中间级 T16、 T17 组成 复合管, T13 作为其有源 负载。 8、9两端外接30pF 校正电容防止产生自激振荡。
R7
30pF
IC13
+VCC
) IR IR
当β=10
IC2=0.984 IR
图4.2.5
威尔逊电流源
可见,在β很小时,也可认为IC2= IR 。 IC2受基极电流影响很小。
问题:IR如何计算?
4.2.3 多路电流源
R IREF
VCC
公式推导:
当β较大时
电路图:
IC T
T0
∑IB
IC1
IC2
IC3
IC= IE =IREF - ∑ IE/(β+1) IC=IREF 由于各管的β, UBE相同,
在集成运放中,常用电流源电路取代RC或 Rd ,这样在电源电压不变的情况下,既可获 得合适的静态电流,对于交流信号,又可获得 很大的等效RC或Rd的。
晶体管和场效应管是有源元件,又可作 为负载,故称为有源负载。
一、有源负载共射放大电路
rce2
Rb2 Rb1
T
1.电路图 3.动态分析
2.静态分析(求参考电流,略)
IC1
T1
I C 2 I C1 I R EF 2 I B I R EF 2
所以
I C 2 I R EF
1 1 2
当满足 >> 2 时,则
I C 2 I R EF VC C U B E1 R
二、比例电流源
由图可得 UBE1 + IE1R1 = UBE2 + IE2R2 由于 UBE1 UBE2 ,则
输出电压与其两个输入端的电压 之间存在线性放大关系,即
uO
+UOM
uP-uN
-UOM
u Aod (uP u N )
O
Aod为差模开环放大倍数
非线性区域:
输出电压只有两种可能的情况: +UOM或-UOM
UOM为输出电压的饱和电压。
4.2
集成运放中的电流源电路
集成运放电路中的晶体管和场效应管除了作为 放大管外,还构成电流源电路,为各级提供合 适的静态电流; 或作为有源负载取代高阻值电阻,从而增大放 大电路的电压放大倍数。
IREF
I11
微电流源
至中间级
R4 图 4.3.1-1 I3, 4 IC9 VCC F007 的偏置电路
IC10
镜像电流源
IC8
输入级
IC12
镜像电流源
IC13
中间级
输出级
2. 输入级 T1、T2、T3、T4 组成共集 - 共基差分放大电路; T1、T2 基极接收差分输入信号。 T5、T6 有源负载;
三、微电流源
在镜像电流源的基础上 接入电阻 Re。 引入Re使 UBE2 < UBE1,则 IB1 <IB2 , 则 IC2 << IC1 ,即在 Re 值不大的情况下,得到一个 比较小的输出电流 IC2 。
R
+VCC IREF 2IB
IC2
IC1 T1
T2 Re
图 4.2.3 微电流源
基本关系
ln
)
图 4.2.3
微电流源
I S1 I S 2
U T ln I C1 I C2 I C 2 Re
若 IC1和 IC2 已知,可求Re 。
此为超越方程,图解法 或 累试法
复习:
1.集成运放的电路结构特点?
2.集成运放的组成部分?
输入级常用什么结构? 输出级常用什么结构? 3.集成运放的二个工作区域?各自特点?
IREF
VCC RI
B3
T3
IC2 T2
IC2=IC1=IREF-IB3 =IREF-IE3 /(β +1)
I REF IC2 1 2I B2 I REF 2IC2
IC1
T1
IB1
IB2
Re2
1
( 1)
图4.2.4加射极输出器的电流源
I REF 2
I REF
U B E1 U B E2 I E 2 Re I C2 Re
R
+VCC IREF
因二极管方程
U BE U BE
IC1 T1
I C2 I S2
2IB
IC2
I C I S (e
UT
1) I Se
I C1 I S1
UT
T2 Re
UBE=0.7V; UT =26mV
U BE 1 U BE 2 U T (ln I C 2 Re
4.2.2 改进型电流源电路
问题提出:基本电流源电路在 很小时, IR和 IC2相差很大。 为了减小基极电流的影响,提高输出电流与基 准电流的传输精度,稳定输出电流,可对基本 电流源电路进行改进。 VCC 一、加射极输出器 的电流源
R
IREF
IB
ห้องสมุดไป่ตู้T3
IC2 T2
IC1
T1 Re3
由于增加了T3,使IC2 更 加接近IREF(证明如下)
4.1.2
集成运放电路的组成及其各部分的作用
实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。
+ uid
输入级 中间级 输出级
uo
偏置电路
图 4.1.1 一、输入级 二、中间级 三、输出级
集成运算的基本组成
差分电路,大大减少温漂。
采用有源负载的共发射极电路,增益大。 互补对称 电路,带负载能力强
第 三 版 童 诗 白
4学时
本章讨论的问题:
1.什么是集成运算放大电路?将分立元件直接耦合放 大电路做在一个硅片上就是集成运放吗?集成运 放电路结构有什么特点? 2.集成运放由哪几部分组成?各部分的作用是什么? 3.如何设置集成运放中各级放大电路的静态工作点? 第 三 版 童 诗 白 4.集成运放的电压传输特性有什么特点? 5.如何评价集成运放的性能?有哪些主要指标? 6.集成运放有哪些类型?如何选择?使用时应注意哪 些问题?
I E 1 R1 I E 2 R 2
R
+VCC IREF
2IB
IC2 IB2 + T2 UBE2 R2
IC1 T1 R1
IB1
+ UBE1
忽略基极电流,可得
IC2 R1 R2 I C1 R1 R2 I RE F
图 4.2.2
比例电流源
两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的
阻值成反比,故称为比例电流源。
第四章
4.1 4.2
集成运算放大电路
集成运算放大电路概述 集成运放中的电流源电路
4.3
第 三 版 童 诗 白
集成运放电路简介
集成运放的指标及低频等效电路