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1、北京市大大学生电电子设计计竞赛题题目20044.100.166第一题图1 运算放大器电路图1所示示为一由由CMOOS器件件构成的的双端输输入、单单端输出出运算放放大器电电路。其其中，MM1、M2、M5和M7为N沟道道增强型型MOSSFETT，M33、M4和M6为P沟沟道增强强型MOOSFEET。元元件值和和各MOOSFEET的宽宽长比注注于图中中（例如如，M11的沟道道宽度为为，沟道道长度为为，其宽宽长比记记为）。一、请说说明电路路中各元元器件的作作用。二、按图图1将电电路和元元器件参数数输入到到MULLTISSIM程程序中，进进行下列列分析，说说明进行行该项分分析时放放大器输输入端IIn1和
2、和In22处电路路的连接接状态，将将所得数数据填入入表格中中并回答答所提问问题。注：请使使用程序序中提供供的虚拟拟元器件件，此时时MOSSFETT仅需输输入器件件的沟道道长度和和宽度，其其余均用用隐含值值。沟道道参数输输入位置置如下图图所示。1、计算算输出节节点处工工作点的的电压值值。2、在双双端输入入的情况况下，计计算该放放大器的的单位增增益带宽宽，1kkHz、110kHHz和1100kkHz三三个频率率点处的的增益和和相位值值。3、在反反相单端端输入的的情况下下，输入入频率为为1kHHz的正正弦波电压，考考虑到55次谐波波，请计计算输入入信号幅幅度分别别为100mV、115mVV和255m
3、V时时的总谐谐波失真真(THHD)，并并说明计计算方法法。4、在反反相单端端输入的的情况下下，计算算补偿电电容Ccc的值分分别为11nF、226nFF、511nF和和76nnF时，11kHzz、100kHzz和1000kHHz三个个频率点点处的增增益和相相位值并并说明补补偿电容容值对放放大器的的频率特特性起什什么作用用？5、利用用图1所所示电路路设计一一个直流流增益的的单端输输入反相相放大器器，画出出电路图图（其中中图1所所示电路路用图22所示简简化图形形表示），计计算其33dB带带宽和单单位增益益带宽。图3 电流镜电路图2 运算放大器简化表示三、图33所示为为电流镜镜电路，宽宽长比如如图中标
4、标注，计计算M22的宽长长比分别别为500/100、1000/110和3300/10时时，其输输出电流流与M11的漏极极电流之之比，并并解释产产生此结结果的原原因。第二题 图4所所示为反反相单端端输入情情况下，单单极点运运算放大大器的小小信号交交流宏模模型。图4 运算放大器小信号交流宏模型图中，(1)端端为反相相输入端端，(22)端为为输出端端。、表示输输入阻抗抗，表示示输出电电阻，表表示极点点角频率率，VCCCS11表示跨跨导为的的电压控控制电流流源，VVCCSS2表示示跨导为为的电压压控制电电流源，直直流增益益为，请请完成下下列工作作：1、给定定，请确定定宏模型型中元件件值，在在输入端端接
5、理想想交流电电压源时时，分别别计算单单位增益益带宽和和0.11kHzz、1.0kHHz和110kHHz三个个频率点点处的增增益和相相位值。2、在图图4所示示宏模型型的基础础上，构构成一个个两极点点运算放放大器的的宏模型型电路。极极点均在在S域的的左半平平面，输输入、输输出阻抗抗、直流流增益和和主极点点与上面面“1”中给定定的数值值相同，高高频极点点表示为为。 1）画画出宏模模型电路路图 2）在在高频极极点频率率分别为为2.00kHzz和5.0kHHz时，计计算0.1kHHz、11.0kkHz和和10kkHz三三个频率率点处的的增益和和相位值值，并说说明高频频极点对对增益和和相位产产生什么么影响
6、？对运算算放大器器的应用用形成何何种限制制？第三题 带通滤滤波器电路如图5所所示。除除运算放放大器外外，电路路中各元元件参数数分别为为，请完成成下列工工作：1、将图图5中的的运算放放大器用用理想模模型（输输入阻抗抗无穷大大，带宽宽为无穷穷宽，输输出阻抗抗为零，增增益为）代代替，计计算带通通滤波器器的中心心频率和和3dBB带宽。2、将图图5中的的运算放放大器用用图4所所示单极极点宏模模型代替替，利用用此模型型分析运运算放大大器的参参数对滤滤波器频频率特性性的影响响。在分分析某个个参数的的影响时时，将其其余参数数设置成成对滤波波器滤波波器频率率特性影影响可以以忽略的的值。 1）分分别分析析输入阻阻
7、抗、输输出电阻阻、增益益和3ddB带宽宽等参数数对滤波波器中心心频率、中中心频率率处的增增益和33dB带带宽等频频率特性性的影响响，列出出能说明明影响的的数据和和其余参参数的设设置值。 2）如如果允许许带通滤滤波器中中心频率率偏离设设计值的的5%左左右时，运运算放大大器的最最小增益益带宽乘乘积值是多少少？并说说明确定定该值的的方法。图5 带通滤波器电路第四题 设计一一个交流流小信号号放大器器，其中中有源器器件使用用MOSSFETT，给定定设计指指标为：输入阻抗抗：。输出阻阻抗：不不规定数数值，由由设计者者自定。放大器的的传输函函数表示示为其中， 为便于于元器件件参数调调整，请请使用MMULTTISIIM中的的虚拟元元件(虚虚拟MOOSFEET的栅栅极输入入电流为为零，各各极间电电容为零零，漏源源极间交交流电阻阻为无穷穷大，其其余参数数使用隐隐含值)。 请完成成以下两两种情况况下的设设计工作作： 1）增增益由设设计者自自定，画画出电路路图，注注明MOOSFEET的沟沟道长度度和宽度度及电路路中的元元件值；计算并并记录放放大器频频率特性性中1000Hzz、1kkHz、110kHHz和1100kkHz四四个频率率点处的的幅度和和相位。 2）增增益规定定为10000左左右，画画出电路路图，注注明MOOSFEET的沟沟道长度度和宽度度及电路路中的元元件值。