Q1

(a)     Sketch the linear equivalent circuits that represent the behaviour of

(i)      a non-ideal transconductance amplifier

(ii)     a non-ideal transresistance amplifier

In both cases, explain the function of any passive components included in the equivalent circuits and state what their ideal values should be.

(4 marks)

(b)     An amplifier operating from a ±18V DC supply provides an output voltage of 25V peak-to-peak

and an output current of 5mA rms to a resistive load when a signal of 1V rms is connected to its input. The input resistance of the amplifier is 10kΩ . A current of 10mA DC is provided by each power supply. Calculate

(i)       the voltage and current gains of the amplifier in dB

(ii)      the power gain of the amplifier in dB

(iii)     the efficiency of the amplifier

(iv)     the value of the resistive load connected the output of the amplifier

(6 marks)

(c)     The amplifier shown in figure Q1, is based on an op-amp which is characterised by a finite open-loop gain, A.

(i)       Derive an expression for the voltage gain of the amplifier G = vO /vI as a function of R1, R2 and A.

(ii)      Derive an expression for the input resistance of the amplifier as a function of of R1, R2

and A.

(10 marks)

Figure Q1

Q2

(a)     For the circuit in figure Q2a, assuming that the op-amp is ideal in all respects,

(i)      Derive an expression for the gain of the circuit vO /vI as a function of frequency.

(ii)     Sketch the magnitude of the gain in dB versus 业 using a Bode plot. Use the following

values for the passive components: C = 1uF, R = 10kΩ and RF = 100kΩ . Label the axes carefully so that the slope of any lines may be clearly seen.

(14 marks)

(b)     For the schematic in figure Q2b, derive an expression for  vO (t) as a function of vI (t). Note

that both vO and vI are functions of time in this case. Assume that the op-amp is ideal in all respects.

(6 marks)

Figure Q2a

Figure Q2b

Q3

(a)     For the circuit in figure Q3. Derive an expression for the output voltage vO as a function of the

input voltage vI

(8 marks)

(b)     (i)       Describe  the  differences  between  an  Instrumentation  Amplifier  and  a  Difference

Amplifier.

(ii)      Explain the term Common Mode Rejection Ratio of an amplifier and describe briefly the

circumstances where this parameter is important in modelling the behaviour of a circuit.

(iii)     Give two examples of applications of Instrumentation or Difference Amplifiers.

(7 marks)

(c)     (i)       Explain the terms input offset voltage and input bias currents and draw an op-amp circuit model which takes these parameters into account.

(ii)      Explain the  difference  between  inverting  integrators with  and without feedback  in

practical circuits and how the non-ideal aspects of operational amplifiers affect their operation.

(5 marks)

Figure Q3