模电-第5章集成运算放大电路1
模电(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-集成电路(差分放大,直流偏置)(3)
vid max
IO Kn
VOV2=400m V Q 虚线表示当 I / K (W ) O n
L
增加时传输特性曲线线性 工作区扩大 Vid2=400mV Vid2max=560mV 500 vid/mV
9
9
7.5 集成运算放大器
集成运算放大器是一种高增益的直接耦合多级放大电路， 在信号的运算、处理、测量及波形产生与变换等方面有广泛 的应用 。 为满足实际应用，除性能指标比较适中的通用型运放外， 还有适应不同特殊需求的专用型集成运放。它们在某些技术 指标上比较突出，例如高速、宽带、高精度、高输入电阻、 高压、大功率、低温漂、低噪声和低功耗等等。
27
27
集成运放应用中的实际问题
输入为零时 的等效电路
1 VO (1 Rf / R1 )VIO I IB( R1 || Rf R2 ) I IO ( R1 || Rf R2 ) 2 当 R2 R1 || Rf 时，可以消除偏置电流 I IB 引起的误差，此时
(a)
(b)
(c)
(d)
10
10
集成运放内部原理框图
（此外还有一些辅助环节：电平移动、过载保护、高频补偿等）
集成运放的一般特点：电压增益高,输入电阻大,输出电阻小 集成运放按制造工艺分为：BJT、CMOS和BiFET型
11
11
CMOS MC14573集成运算放大器
T5、T8构成的电流源 为T7提供偏置电流， 并做T7的有源负载
交流 通路
d1
若vod取自T1管集电极(vod1与vid反相)
vod1 1 vod1 β Rc // RL Av d 2 v vid 2rbe i1
模电
பைடு நூலகம்
3.输入偏置电流 IB ： 输入偏置电流I 输入偏置电流 输入电压为零时，运放两个输入端偏置电流的平均值， 输入电压为零时，运放两个输入端偏置电流的平均值，
用于衡量差分放大对管输入电流的大小。 用于衡量差分放大对管输入电流的大小。
模拟电子技术第四章
I IB = 1 ( I B1 + I B 2 ) 2
模拟电子技术第四章
注意：在以后教学中， 注意：在以后教学中， 这两种符号都会出现， 这两种符号都会出现， 两者画法不同， 两者画法不同，但都表 示集成运放。 示集成运放。
V
+ －
A
∞
+
u o 输出端
国际符号： 国际符号：
集成运放的特点： 集成运放的特点： 开环电压增益高 Aod>105 开环电压增益高
不能太大
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二、运放的保护措施 输入保护
模拟电子技术第四章
二极管的钳位作用， 二极管的钳位作用，使差模输 入不超过范围。 入不超过 0.7V~0.7V范围。 范围
有效防止共模输入幅值过大
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输出保护电路
模拟电子技术第四章
双向稳压， 双向稳压，即可在必要时为 负载分流而起过流保护， 负载分流而起过流保护，也 能限制运放的输出电压不超 过稳压管的稳压电压。 过稳压管的稳压电压。
为运放设置合理的静态偏置电路和调零电路
为运放输入端设置合适的去耦电容以消除自激震荡
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选择集成运放时注意的问题： 选择集成运放时注意的问题：
不要盲目追求指标先进。 不要盲目追求指标先进。
模拟电子技术第四章
模电复习要点概要
模电复习要点第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。
( ×) （电中性）(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。
( ×)（基区非平衡少子）(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 管习题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lmA 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。
模电设计多级放大电路实验报告
摘要单级放大电路的电压放大倍数一般可以达到几十倍，然而，在许多场合，这样的放大倍数是不够用的，常需要把若干个单管放大电路串接起来，组成多级放大器，把信号经过多次放大，从而得到所需的放大倍数。
在生产实践中，一些信号需经多级放大才能达到负载的要求。
可由若干个单级放大电路组成的多级放大器来承担这一工作。
在多级放大电路的前面几级，主要用作电压放大，大多采用阻容耦合方式; 在最后的功率输出级中，常采用变压器藕合方式’;在直流放大电路及线性集成电路中，·常采用直接接藕合方式。
摘要 (2)第一章放大电路基础 (3)1.1 放大的概念和放大电路的基本指标：1.2 三种类型的指标第二章基本放大电路 (7)2.1 BJT 的结构 (7)2. 2 BJT的放大原理 (8)第三章多级放大电路 (9)3.1 多级放大电路的耦合方式 (9)3.2 放大电路的静态工作点分析 (11)3.3 设计电路的工作原理 (12)3.4计算参数 .......................................................................................................... .. (13)总结......................................................................................................................... (14)参考文献 ................................................................................................................ (14)第一章放大电路基础放大的概念和放大电路的基本指标：“放大”这个词很普遍，在很多场合都会发现放大的现象的存在。
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模电往高大上讲，就是电子器件和电子线路及其应用的一门专业基础课。
往通俗点说就是，高中理想的二极管贴近现实，甚至长了一个“脚”，三极管诞生了，各种功率等数据嫌小，找放大电路来帮忙，还有对看不见摸不着的信号进行各种处理。
模拟电子技术以晶体管、场效应管等电子器件为基础，以单元电路、集成电路的分析和设计为主导，研究各种不同电路的结构、工作原理、参数分析及应用。
通过本课程的学习，使学生掌握模拟电路的基本原理及分析方法，深刻认识单元电路、集成电路在实际电路中的应用。
学习后，您将会做什么：
能熟练掌握阅读和分析电路图的方法，具备查阅电子器件和集成电路手册的能力，学会常用电子仪器的使用，掌握电路的设计、安装及调试方法
适用人群：
从事电子技术使用以及现场维修的技术人员。
PLC使用人员，中级或以上的电工。
课程特色：
以实际材料为例，迅速讲解相关知识，举例大量的实际电路知识，图示性强。
能使人很清晰的看懂知识点。
第一章：直流稳压电源的制作与调试（第1-12课时）
第二章：分立元件放大电路分析与调试（第12-30课时）
第三章：集成运算放大器基础及负反馈电路（第31-37课时）
第四章：集成运算放大器的应用（第38-49课时）
第五章：功率放大电路（第50-58课时）
第六章：正弦波振荡电路（第59-63课时）
第七章：光电子器件及其应用（第64-68课时）
第八章：晶闸管及其应用电路（第69-76课时）。
模电单元测验题(3版)答案
模拟电子技术第1章半导体二极管及其基本应用1．1 填空题1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。
2．本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成N 型半导体，其多数载流子是电子；若掺入微量的三价元素，则形成P 型半导体，其多数载流子是空穴。
3．PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。
4．当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向压降将减小。
5．整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动的直流电。
稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。
6．发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。
7．光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。
8．测得某二极管的正向电流为1 mA，正向压降为0.65 V，该二极管的直流电阻等于650 Ω，交流电阻等于26 Ω。
1．2 单选题1．杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于( C )。
A．温度B．掺杂工艺C．掺杂浓度D．晶格缺陷2．PN结形成后，空间电荷区由(D )构成。
A．价电子B．自由电子C．空穴D．杂质离子3．硅二极管的反向电流很小，其大小随反向电压的增大而( B )。
A．减小B．基本不变C．增大4．流过二极管的正向电流增大，其直流电阻将( C )。
A．增大B．基本不变C．减小5．变容二极管在电路中主要用作( D )。
、A．整流B．稳压C．发光D．可变电容器1．3 是非题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。
(×)3．二极管在工作电流大于最大整流电流I F时会损坏。
(×)4．只要稳压二极管两端加反向电压就能起稳压作用。
(×)1．4 分析计算题1．电路如图T1．1所示，设二极管的导通电压U D(on)=0.7V，试写出各电路的输出电压Uo值。
解：(a)二极管正向导通，所以输出电压U0＝(6—0.7)V＝5.3 V。
模电第15讲 集成运算放大电路
输入级的分析
共集-共基形式 共集 共基形式 T1和T2从基极输入、射极输出 从基极输入、 T3和T4从射极输入、集电极输出 从射极输入、 T3、T4为横向 为横向PNP型管，输 型管， 型管 入端耐压高。共集形式， 入端耐压高。共集形式，输入 电阻大， 电阻大，允许的共模输入电压 幅值大。共基形式频带宽。 幅值大。共基形式频带宽。 Q点的稳定： 点的稳定： 点的稳定 T（℃）↑→IC1↑ IC2↑ →IC8↑ （ IC9与IC8为镜像关系 C9↑ 为镜像关系→I 因为I 不变→I 因为 C10不变 B3↓ IB4↓ → IC3 ↓ IC4↓→ IC1↓ IC2↓
1.原理框图 原理框图
与uo反相
+VCC
反相 输入端
+ +
+ -
u–
同相 输入端 与uo同相
T3 +
T4 +
T1
+
+
IS
中 间 级
输 出 级
-VEE
例 集成运放中的电流源电路
在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。 在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。 特性完全相同。 1. 镜像电流源 T0 和 T1 特性完全相同。 基准电流
第十五讲 集成运算放大电路（简介
一、概述 二、集成运放的主要性能指标
一、概述
集成运算放大电路，简称集成运放， 集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。
1. 集成运放的特点
（1）电路元件制作在一个芯片上，采用直接耦合方式， 电路元件制作在一个芯片上，采用直接耦合方式， 充分利用管子性能良好的一致性， 充分利用管子性能良好的一致性，元件参数偏差方向一 温度均一性好。采用差分放大电路和电流源电路。 致，温度均一性好。采用差分放大电路和电流源电路。 用复杂电路实现高性能的放大电路， （2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂 并不增加制作工序。 并不增加制作工序。 用有源元件替代无源元件， （3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制 作的大电阻。 以下的小电容用PN结的结电容构 作的大电阻。几十 pF 以下的小电容用 结的结电容构 成、大电容要外接。二极管一般用三极管的发射结构成 采用复合管。 （4）采用复合管。
集成运算放大器精品PPT课件
3.2 集成运算放大器
一、 集成运算放大器的基本组成和符号
集成运算放大器是一个具有高电压放大倍数的多级直 接耦合放大电路。
1．基本组成
图3.8 集成运放的基本组成部分
2．电路符号
图3.9 集成运算放大器的电路符号
二、集成运算放大器的主要性能指标
1.开环差模电压放大倍数Aud 2.输入失调电压UIO 3.输入偏置电流IIB 4.输入失调电流IIO 5.输入失调电压温漂ΔUIO/ΔT和输入失调电流温漂
图3.3 基本差动放大电路的交流通路
①差模信号和差模输入
若ui1、ui2大小相同、极性相反，即ui1= -ui2，称为差模
信号，记为uid。 其中uid=ui1－ui2
输入信号是差模信号的输入方式称差模输入。
差模输出uod=Au (ui1－ui2)=Au uid
表明差分放大电路可放大差模信号
②共模信号和共模输入
二、差动电路
1.电路结构与特点 特点: （1）由两个完全对称的共射 电路组合而成。同时要求参数 对称。 （2）电路采用正负双电源供 电。
图3.1 典型基本差动放大电路
2.工作分析
(1)静态分析
当ui1=ui2=0时，电路如图3.2所示。 ∵ IE1=IE2 ∴ UEE=UBE+2IE1Re
∴ IE1=(UEE－UBE)/2Re≈IC1
双端输入，双端输出； 单端输入，双端输出； 双端输入，单端输出； 单端输入，单端输出。
（2）性能特点比较
5、恒流源式差动放大电路 恒流源的内阻较大，可
以得到较好的共模抑制效 果，同时利用恒流源的恒 流特性给三极管提供更稳 定的静态偏置电流。如图 3.6所示。
模电
6.1.2 FET电流源电路 电流源电路
2. MOSFET多路电流源 多路电流源
I REF = I D0 = K n0 (VGS0 − VT0 ) 2
CH6 模拟集成电路
I D2
I D3 I D4
W2 / L2 I REF = W1 / L1
W3 / L3 I REF = W1 / L1 W4 / L4 I REF = W1 / L1
VCC − VBE − ( −VEE ) VCC + VEE ≈ Io＝IC2≈IREF＝ R R
确定后， 就确定了， 当R确定后， IREF就确定了， IC2也就 确定后 就确定了 也就 确定了，可将IC2看作 看作IREF的镜像 ，称此图 确定了，可将 看作 的镜像 镜像电流源。 为镜像电流源。
6.1.1 BJT电流源电路 电流源电路
2. 微电流源
I O = I C2 ≈ I E2 =
CH6 模拟集成电路
VBE1 − VBE2 Re2
∆VBE = Re2
由于 ∆VBE 很小， 很小， 所以I 也很小。 所以 C2也很小。 ro≈rce2（1＋ ＋
βRe2
rbe2 + R e2
）
′ （参考射极偏置共射放大电路的输出电阻 Ro） 当电源电压发生变化时， 的变化远小于IREF的变化，电 的变化， 当电源电压发生变化时，IC2的变化远小于 的变化远小于 的变化 源电压波动对IC2影响不大 故：此电流源有很高的恒定性。 影响不大,故 此电流源有很高的恒定性。 源电压波动对 影响不大
镜像电流源电路适用于较大工作电流（ 镜像电流源电路适用于较大工作电流（毫安数 的场合。 的值（例如微安级）。 量级）的场合。若需减少Ic2的值（例如微安级）。 必须要求R的值很大 这在集成电路中很难实现。 的值很大， 必须要求 的值很大，这在集成电路中很难实现。 因此，需要研究改进型的电流源。 因此，需要研究改进型的电流源。