模电(康华光)

2.4.1电路如图题2.4.1所示。（1）利用硅二极管恒压降模型求电路的I和 V的值；（2）在室Do 温（300K）的情况下，利用二极管的小信号模型求v的变化范围。 o 解（1）求二极管的电流和电压 V,2v(10,2，0.7)V,3DDDI,,,8.6，10A,8.6mA D3R1，10, V,2V,2，0.7V,1.4V OD （2）求v的变化范围 o 图题2.4.1的小信号模型等效电路如图解2.4.l所示，温度 T＝300 K。 V26mVT r,,,3.02, dI8.6mAD 当r=r=r时，则 d1d2d 2r2，3.02,d ,v,,V,,1V，,,6mV ODDR，2r(1000，2，3.02,)d v(V，,v)~(V,,v)的变化范围为，即1.406V～1.394V。 OOOOO 2.4.3二极管电路如图2.4.3所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压V。设二极管是理想的。 AO 解 图a：将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为－6 V，阴极电位为－12 V，故 D处于正向偏置而导通，V=–6 V。 AO 图b：D的阳极电位为－15V，阴极电位为－12V，D对被反向偏置而截止，VAO＝－12V。 图c：对D有阳极电位为 0V，阴极电位为－12 V，故D导通，此后使D的阴极电位为 0V，112 而其阳极为－15 V，故D反偏截止，V=0 V。 2AO 图d：对D有阳极电位为12 V，阴极电位为0 V，对D有阳极电位为12 V，阴极电位为 12 －6V．故D2更易导通，此后 使V＝－6V；A D反偏而截止，1 故V＝－AO 6V。 1 2.4.4 试判断图题 2.4.4中二极管是导通还是截止，为什么？ 解 图a：将D断开，以“地”为电位参考点，这时有 10k,V,，15V,1V A(140，10)k, 2k,5k, V,，10V，，15V,3.5V B(18，2)k,(25，5)k, D被反偏而截止。 图b：将D断开，以“地”为参考点，有 10k, V,，15V,1V A(140，10)k, 2k,5k, V,，(,10V)，，15V,1.5V B(18，2)k,(25，5)k, D被反偏而截止。 图c：将D断开，以“地”为参考点，有 10k, V,，15V,1V A(140，10)k, ,2k,5k, V,，20V，，15V,0.5V B(18，2)k,(25，5)k, D被正偏而导通。 2 2.4.7电路如图题2.4.7所示，D，D为硅二极管，当 v＝ 6 sinωtV时，试用恒压降模型和 12i 折线模型（V＝0.5 V，r＝200Ω）分析输出电压 v的波形。 thDo 解 （1）恒压降等效电路法 当0＜|V|＜0.7V时，D、D均截止，v＝v；当v?0.7V时；D导通，D截止，v ＝ i12oii12o 0. 7V；当v?0.7V时，D导通，D截止，v＝－0．7V。v与v波形如图解2.4.7a所示。 i21oio（2）折线等效电路如图解2.4.7b所示，图中V＝0．5V，r＝200Ω。当0＜|V|＜0．5 VthDi 时，D，D均截止，vv； v?0．5V时，D导通，D截止。v?－0.5 V时，D导通，1 2o=ii12i2 D截止。因此，当v?0．5V时有 1 i V,Vithv,r，V ODthR，rD (6,0.5)V V,，200，0.5V,1.42V om(1000，200), 同理，v?－0.5V时，可求出类似结果。 i v与v波形如图解2．4．7c所示。 io 3 2.4.8 二极管电路如图题 2．4．8a所示，设输入电压v（t）波形如图 b所示，在 0＜t＜I 5ms的时间间隔内，试绘出v（t）的波形，设二极管是理想的。 o 解 v（t）＜6V时，D截止，v（t）＝6V；v（t）?6V时，D导通 IoI v(t),6V1Iv(t),，200，6V,v(t)，3V OI(200，200),2 4 2.4.13 电路如图题2．4．13所示，设二极管是理想的。（a）画出它的传输特性；（b）若输入电压v =v=20 sinωt V，试根据传输特性绘出一周期的输出电压 v的波形。 Iio 解 （a）画传输特性 0＜v＜12 V时，D，D均截止，v＝v； I12oI v?12 V时，D导通，D截止 I12 12k,6k,2v,，v，，12V,v，4V OII(6，12)k,(6，12)k,3 －10V＜v＜0时，D，D均截止，v＝v； I12oI v?－10 V时，D导通，D 截止 I21 12,6,210kkv,，v，，(,10)V,v, OII(6，12)k,(6，12)k,33 传输特性如图解 2．4 13中 a所示。 （b）当v＝v=20 sinωt V时，v波形如图解2．4．13b所示。 oIo 2.5.2 两只全同的稳压管组成的电路如图题2．5．2所示，假设它们的参数V 和正向特性的2V、r为已知。试绘出它的传输特性。 thD 解 当| v |＜（Vz＋V）时，D、D均截止，v＝v； IthzlZ2oI | v |?（Vz＋V）时，D、D均导通 IthzlZ2 v,V,VIZthv,,r，V，V OdZthR，rd 5 传输特性如图解2．5．2所示。 3.1.1 测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为 V＝－9 V，V＝一6 V，ABVc＝6．2 V，试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c，并说明此BJT是NPN管还是PNP管。 解 由于锗BJT的|V|?0.2V，硅BJT的|V|?0．7V，已知用BJT的电极B的V＝一6 BEBEBV，电极C的Vc＝–6．2 V，电极A的V＝－9 V，故电极A是集电极。又根据BJT工作在A 放大区时，必须保证发射结正偏、集电结反偏的条件可知，电极B是发射极，电极C是基极，且此BJT为PNP管。 6 3.2.1试分析图题3．2．1所示各电路对正弦交流信号有无放大作用。并简述理由。（设各电容 的容抗可忽略） 解 图题3．2．la无放大作用。因R=0，一方面使发射结所加电压太高，易烧坏管子；另一b 方面使输人信号v被短路。 i 图题3．2．1b有交流放大作用，电路偏置正常，且交流信号能够传输。 图题3．2．lc无交流放大作用，因电容C隔断了基极的直流通路。 bl 图题3．2．id无交流放大作用，因电源 V的极性接反。 cc 3.3.2 测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域。 （a）V＝6 V V＝0.7 V V＝0 V CBE （b）V＝6 V V＝2 V V＝1.3 V CBE （c）V＝6 V V＝6V V＝5.4 V CBE （d）V＝6 V V＝4V V＝3.6 V CBE （。）V＝3.6 V V＝4 V V＝3. 4 V CBE 解（a）放大区，因发射结正偏，集电结反偏。 （b）放大区，V＝（2—l．3）V＝0．7 V，V＝（6－2）V＝4 V，发射结正偏，集BECB 电结反偏。 （C）饱和区。 （d）截止区。 （e）饱和区。 3.3.5 设输出特性如图题 3．3．1所示的 BJT接成图题 3．3.3所示的电路，具基极端上接VBB ＝3．2 V与电阻R＝20 kΩ相串联，而 Vcc＝6 V，R＝200Ω，求电路中的 I、I和 V的bCBCCE 值，设 V＝0．7 V。 BE V,VBBBE 解 I,,,0.125mA BRb 由题3．3．1已求得β＝200，故 I,,I,200，0.125mA,25mA CB V,V,IR,1V CECCCC 3.3.6 图题3．3．6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线，试求： （1）电源电压V，静态电流I、I和管压降V的值；（2）电阻R、R的值；（3）输出电CCBCCEbC 压的最大不失真幅度；（4）要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅值是多少？ 7 解 （1）由图3．3．6可知，直流负载线与横坐标轴的交点即Vcc值的大小，故Vcc= 6 V。 由Q点的位置可知，I ＝20µA，I＝1 mA，V＝3 V。 BCCE VCC （2）由基极回路得： R,,300k, bIB V,VCCCE由集－射极回路得 R,,,3k, CIC （3）求输出电压的最大不失真幅度 由交流负载线与输出特性的交点可知，在输人信号的正半周，输出电压v从3V到0．8V，CE变化范围为2.2V；在输入信号的负半周，输出电压v从3V到4．6V，变化范围为1．6V。CE 综合起来考虑，输出电压的最大不失真幅度为1．6V。 （4）基极正弦电流的最大幅值是20 µA。 3.4.1 画出图题3.4.1所示电路的小信号等效电路，设电路中各电容容抗均可忽略，并注意标出 电压、电流的正方向。 解 图题3.4.1所示各电路的小信号等效电路如图解3.4.1所示。 8 9 3.4.2单管放大电路如图题3.4.2所示已知BJT的电流放大系数β＝50。（1）估算Q点； （2）画出简化 H参数小信号等效电路；（3）估算 BJT的朝人电阻 r；（4）如输出端接入 4 be ，，VV，，OOkΩ的电阻负载，计算及。 A,A,VVS，，VViS 解（1）估算Q点 VCCI,,40,AI,,I,2mA CBBRb V,V,IR,4V CECCCC （2）简化的H参数小信号等效电路如图解3.4.2所示。 （3）求rbe 26mV26mVr,200,，(1，,),200,，(1，50),863, bcI2mAE '，,,(||)VRRR0CLL，（4） ,,,,,,,116AV，rrVbebei ，，，||VVVRRr00iibbe，，， ,,,,,,,73AAAVSVV，，，，，||RRRRrVVVissbbesis 3.4.5 在图题3.4.5所示电路中设电容C 、C、C对交流信号可视为短路。（1）写出静态电流123 ，Ic及电压VA的表达式；（2）写出电压增益、输人电或Ri．和输出电阻Ro的表达式；（3）CEV若将电容C开路，对电路将会产生什么影响？ 3 解（1）Ic及V的表达式 CE VCC,,,, IICBR1 V,V,I(R，R) CECCC23 10 ，A （2）、Ri．和Ro的表达式 V ,(R||R)2，L,, AVrbe R,R||rR,R i1beO2 （3）C开路后，将使电压增益的大小增加 3 ,，[(RR)||R]23，L,, AVrbe 同时Ro也将增加，R,R，R。 O23 3.5.2 如图题3.5.2所示的偏置电路中，热敏电阻R具有负温度系数、问能否起到稳定工作点t的作用？ 解 图题3.5.2a所示电路能稳定Q点，过程如下： I,C,T, R,,V,,I,,I,tBEBC 图题3.5.2b所示电路不能稳定Q点，因为 I,C,T, R,,V,,I,,I,tBEBC ，V，o13.5.4 电路如图3.5.4所示，设β＝100，试求：（1）Q点；（2）电压增益A,和V1，Vs ，V，o2A,；（3）输入电阻Ri；（4）输出电阻R和R、O1O2 V2，Vs 11 解 （1）求Q点 Rb2V,V,4.3V BCCR，Rbb12 V,V BBEI,I,,1.8mA CERe V,V,I(R，R),2.8V CECCCce IC I,,18,A B, (2)求r及Ri be 26mVr,r，(1，,),1.66k, 'bebbIE R,R||R||[r，(1，,)R],8.2k, ib1b2bee ，，，VVV,RR0101ici，（3） ,,,,,,,,0.79A1V，，，，(1，)，r,RRRVVVbeeissis ，，，VVV,RR0202iei， ,,,,,,,0.8A2V，，，，(1，)，r,RRRVVVbeeissis （4）求R和R、O1O2 R,R,2k, O1C ，(||||)rRRRbeb1b2s,||,31,RR 02e,1， 3.6.3 共基极电路如图题3.6.3所示。射极电路里 接入一恒流源，设,＝100，R,0,R,,。sL试确定电路的电压增益、输入电阻和输出电阻。 12 26mV解 r,r，(1，,),2.8k, 'bebbIE 其中 I＝1.01mA。 E ,(||)RR，CL ,,268 AVrbe rbe ,,28,R i,1， R,R,7.5k,。 0c 3.7.1某放大电路中A的数幅频特性如图题3．7．1所示。（1）试求该电路的中频电压增益V ，|A|，上限频率f，下限频率f；（2）当输人信号的频率 f＝f或 f＝f时，该电路实际的HLLHVM 电压增益是多少分贝？ 8， 解 （1）由图题3．7．1可知，中频电压增益|A|＝1000，上限频率人f＝10HZ，下HVM 2限频率f＝10HZ。 L （2）当f＝f或 f＝f时，实际的电压增益是57 dB。 LH 3.7.3 一放大电路的增益函数为 s1 A(s),10,ss，2,，101，6(2,，10)试绘出它的幅频响应的波特图，并求出中频增益、下限频率f和上限频率f以及增益下降到1LH时的频率。 解 对于实际频率而言，可用s,j2,f代人原增益传递函数表达式，得 ,21101jf，10A,,,, j,ff210j,f，,，22101(1)(1)，,j，j66,2，10f10 13 6由此式可知，中频增益|A|＝10，f＝10 HZ，f＝10HZ。其幅频响应的波特图如图解3.7.3MH所示。增益下降到 1时的频率为 IHZ及 10 MHZ。 3.7.6一高频BJT，在Ic＝1.5mA时，测出其低频H参数为：r ＝1.1KΩ，β＝50，特征频率beo C,3pFg、r、r、Cf＝100MHz，，试求混合型参数。 ,,,,,bcmbebbbeT I1,3E g,,,57.69，10S,57.69mS mr26mVe , r,r,r,233.3,r,,866.7, '''bebebebegm fgTm f,,2MHz C,,92pF',be,2f,T 3.7.8 电路如图3．5．1所示（射极偏置电路），设在它的输人端接一内阻 Rs= 5KΩ的信号源．电 路参数为：R= 33KΩ，R＝22KΩ。Re＝3．9KΩ，Rc＝4．7KΩ，R＝ 5．1KΩ， b1b2LCe＝ 50μF（与Re并联的电容器）． Vcc＝5V．I?0.33mA，β＝120， E0 rr,50,＝300 KΩ，，f=700 MHZceT,bb 及C,1pF。 ,bc 求：（1）输入电阻R; i （2）中频区电压增益|A| VM （3）上限频率f。 H 解 （1）求R i 26mVr,r，(1，,),9.58k,'bebbIE R,R||R||r,5.55k, ib1b2be 14 ，|A|（2）求中频电压增益 VM 因r,,R cec 故 ,(||)RR，cL||,,30.64 AVMrbe（3）求上限频率f H IEg,,12.96mS m26mV ,r,,9.47k, 'begm gm C,,2.89pF'be2f,T ' C,C，(1，gR)C,34.98pF''mLbebe 其中,R,R//R,2.45k,。 LcL R,(r，R||R)||r,2.65k, ''sbbbbe 1 f,,1.72MHzH2,RC 4.1.3 一个JFET的转移特性曲线如图题4.1.3所示，试问： （1） 它是N沟道还是P沟道FET？ （2） 它的夹断电压V和饱和漏极电流I各是多少？ PDSS 解 由图题4．1．3可见，它是N沟道JFET， 其V＝–4 V，I＝3 mA。 PDSS 15 4.3.3一个MOSFET的转移特性如图题4．3．3所示（其中漏极电流i的方向是它的实际方向）。D试问： （1）该管是耗尽型还是增强型？ （2）是N沟道还是P沟道FET？ （3）从这个转移特性上可求出该FET的夹断电压 V，还是开启电压V？其值等于多少？ PT 解 由图题 4.3.3可见，它是 P沟道增强型 MOSFET， 其 V＝－4 V。 T 4.4.l增强型FET能否用自偏压的方法来设置静态工作点？试说明理由。 解 由于增强型MOS管在v=0时，v=0（无导电沟道），必须在|v|＞|V| （V为开启GSDGSTT 电压）时才有i，因此，增强型的MOS管不能用自偏压的方法来设置静态工作点。 D 4.4.4已知电路参数如图题4．4．4所示，FET工作点上的互导g＝1ms，设 r>>R。（1） mdd 画出小信号等效电路；（2）求电压增益Av；（3）求放大电路的输人电阻R。 i 解 （1）画小信号等效电路忽略r ，可画出图题4.4.4的小信号等效电路，如图解4.4.4所示。 d （2）求 Av ，V,gR,1，100md， A,,,,,3.3V，1，gR1，1，2Vm1i （3）求Ri R,R，(R||R),2075k, ig3g1g2 4.5.1电路参数如图题4.5.1所示。设FET的参数为g＝0.8ms，r＝200kΩ；3AG29（T）的md2 β＝40，r＝1kΩ。试求放大电路的电压增益Av和输入电阻Ri。 be 16 ，解（1）求A V 由于 r＞＞R，故r可忽略，图题 4.5.1的小信号等效电路如图解 4 .5.1所示。由图有 ddd ，， IR,I[r，(1，,)R]'dbebb ,r，(1，)R'1，(1，40)，0.18ebb，，，， I,I,I,8.38IbbbR1d ，，，，， I,,(I，I),,9.38I,gVdbbmgs ，,gVmgs，I, b9.38 ，，，，，，V,gVR,IR,,9.38IR,40IR,,49.38IR,mgsbbbb0 ，，,gV0.8Vmgsgs，，,,49.38IR,49.38，，2,8.3Vbgs9.389.38 ，，，， V,V，V,9.3Vigs0gs ，，8.3VVgs0，,,,0.89A V，，V9.3Vigs （2）求R i R,R，(R||R),R,5.1M, ig3g1g2g3 4.5.4 电路如图题 4 .5.4所示，设FET的互导为g，r很大；BJT的电流放大系数为β， md输人电阻力r。试说明T 、T各属什么组态，求电路的电压增益Av、输人电阻Ri；及输出be12 电阻Ro的表达式。 17 解（1）T 、T的组态 12 T为源极输出器，T为共射极电路。 12 （2）求Av gr，mbe A,1V1，grmbe ,,(R||R)，cL , A2Vrbe ,,g(R||R)，，，mcL A,A,A,12VVV1，grmbe （3） 求R和Ro i R,Rig Ro,Rc 5.1.1在甲类、乙类和甲乙类放大电路中，放大管的导通角分别等于多少？它们中哪一类放大 电路效率最高？ 在输入正弦信号情况下，通过三极管的电流i不出现截止状态（即导通角θ＝2π）的c 称为甲类；在正弦信号一个周期中，三极管只有半个周期导通（θ＝π）的称为乙类；导通时间大于半周而小于全周（π＜θ＜2π）的称为甲乙类。其中工作于乙类的放大电路效率最 高，在双电源的互补对称电路中，理想情况下最高效率可达 78．5％。 5.2.2一双电源互补对称电路如图题5．2．2所示，设已知Vcc＝12 V，R＝16Ω，v为正LI 弦波。求：（1）在BJT的饱和压降V可以忽略不计的条件下，负载上可能得到的最大输出CES 功率P；（2）每个管子允许的管耗 P至少应为多少？（3）每个管子的耐压 |V|应大omCM(BR)CEO于多少？ （1）输出功率 18 22V(12V)CC P,,,4.5Wom2R2，16,L（2）每管允许的管耗 P,0.2P,0.2，0.45W,0.9W CMOM（3） 每管子的耐压 |V|,2V,2，12V,24V (BR)CEOCC o5.2.4设电路如图题5.2.2所示，管子在输人信号v作用下，在一周期内T和T轮流导电约 180，I12 电源电压 Vcc＝20 V，负载R＝8Ω，试计算： L （1）在输人信号Vi＝10 V（有效值）时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和 效率； （2）当输人信号v的幅值为 V＝Vcc＝20 V时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给iim 的功率和效率。 解（l）Vi＝10 V时 V,2V,2，10V,14V,A,1imiV V,AV,14V omVim 2221V1V114cemom输出功率 P,,,,,，W,12.25W02R2R28LL 22VV1V120，1414omCCom每管的管耗 P,P,(,),(,)W,5.02W12TTR483.144,L 两管的管耗 P,2P,10.04W TT1 电源供给的功率 P,P，P,12.25，10.04,22.29W V0T 12.25P0效率 ,,，100%,，100%,54.96% 22.29PV （2）V,V,20V时，V,AV,V,20V imCComVimCC 221V120CC P,,,，W,25W02R28L 22V2VCCCC P,2P,(,),6.85WTT1R4,L P,P，P,25，6.85,31.85W V0T 19 25P0,,，100%,，100%,78.5% 31.85PV 5.3.1一单电源互补对称功放电路如图题5．3．1所示，设v为正弦波，R＝8Ω，管子的饱和iL压降V可忽略不计。试求最大不失真输出功率Pom（不考虑交越失真）为9W时，电源电CES 压Vcc至少应为多大？ 解 由 22(V)(V2)CCCC ,,Pom2R8RLL则有 V,8RP,8，8,，9W,24VCCLom 5.3.3一单电源互补对称电路如图题5．3．3所示，设T 、T的特性完全对称，v为正弦波，12iVcc＝12 V，R＝8Ω。试回答下列问题：（1）静态时，电容C两端电压应是多少？调整哪个L2电阻能满足这一要求？（2）动态时，若输出电压v出现交越失真，应调整哪个电阻？如何调o 整？（3）若R＝R＝1.1KΩ，T和T的β＝40，|V|=0．7 V，P＝400 mw，假设 D、1212BECM1 D、R中任意一个开路，将会产生什么后果？ 22 解（1）静态时，C两端电压应为Vc＝Vcc/2 =6V，调整R或R可满足这一要求。 2212 （2）若v出现交越失真，可增大R。 o2 （3）若D、D或R中有一个开路，则由于T、T的静态功耗为 12212 CCBECCV,2|V|V,,TTBCEP,P,IV,,,12R，R213 12V,2，0.7V12V,40，，,1156mW2.2k,2 即P,P,,P，所以会烧坏功放管。 T1T1CM 6.1.2电路如图题6.1.2所示，所有BJT的β均很大，V＝0.7V，且T、T特性相同，电路参BE23数如图。问：（1）T、T和R组成什么电路？在电路中起什么作用？（2）电路中T、R起231e1 电平移动作用，保证vi＝0时，vo＝0。求I、I和R的值。 REFc3e1 解（1）T、T和R组成镜像电流源电路，在电路中作为 BJT T的恒流源负载，提高231带负载能力。 （2）当vi＝0时，vo＝0 V,V,(,V)REFBE2EEI,I,C3REFR (12,0.7，12)V,,23.3mA1k, 20 ,(8,0.7)VVVIBE,,,313, R1,3e(23.3，10)IA3C 6.2.2 双端输人、双端输出理想的差分式放大电路如图题6.2.2所示。求解下列问题（1） 若v=1500μV。v=500μV，求差模输人电压v，共i1i2id模输入电压v的值；（2）若A＝100，求差模输出icVD 电压v；（3）当输入电压为v时，若从 C点输出，odid2求 v与v的相位关系；（4）若输出电压v＝1000 vc2idoi1－999 v时，求电路的从A、Avc和 K的值。 i2VDCMR 解（1）差模输人电压为 v,v,v,1500,V,500,V,1000,V idi1i2 共模输人电压为 11 v,(v，v),(1500，500),V,1000,Vici1i222 （2）A＝100，差模输出电压为 VD v,Av,100，1000,V,100mV odVDid （3）v与v同相。 c2id （4）v,1000v,999v，求A、A和K VDVDCMRoi1i2 v,Av，AvoVDidVCic 1 ,A(v,v)，A，(v，v)VDi1i2VCi1i22 11,(A，A)v,(A,A)vVDVCi1VDVCi222 所以 1(A，A),1000 VDVC2 1 (A,A),999 VDVC2 AVD则 ,1,,999.5,,||,999.5 AAKVCVDCMRAVC 6.2.5电路如图题 6.2 .5所示，JFET的 g＝2mS，r＝20 kΩ，求：（1）双端输出时的差模电mDS压增益A＝（v-v）／v的值；（2）电路改为单端输出时，A、Avc和K的值。 VDo1o2idVD11CMR 解（1）差模电压增益 v,vO1O2 A,VDvid ,,g(R||r),,2mS[6.67k,],,13.3 mdDS 21 （2）单端输出时，差模电压增益 1 A,A,,6.67VD1VD2 共模电压增益 ,33(||)gRr2，10(6.67，10)mdDS,,,,,,0.33AVC1,331，(2)gR1，2，10(20，10)ms 共模抑制比 A6.67VD1 K,,,20.2CMRA0.33VC1 6.2.7电路如图题6.2.7所示，已知BJT的β=β=β=50，r=200 kΩ，V=0.7 V，试求单端123ceBE 输出时的差模电压增益A、共模抑制比K、差模输人电阻R和输出电阻Ro。 VD2CMRid 提示：AB两端的交流电阻 ，，,R3e3 r,r,r1，AB0ce3,,，，r(R||R)Rbe312e3，， 解 R两端的电压为 2 R32V,V,(，9),，3.1V REE2R，R3，5.612 V,V3.1,0.723RBE I,,A,2mA 33ER1.2，103e 1 I,I,I,1mA E1E2E32 VT r,200,，(1，,),1.53k, be11IE1 ，，VT r,200,，(1，,),0.86k,be3,3,IE3，， R||R,1.95k, 12 单端输出差模电压增益 (||),RR50，3.2c2L ,，,,12AVD22[，，(1，)]2，[0.1，1.53，(1，50)，0.1]Rr,Rsbe1e1 AB两端交流电阻为 ,,,R50，1.2，，3e3,, r,r,r1，,2001，k,,3.2M,ABoce3,,,,r，R||R，R0.86，1.95，1.2，，be312e3,, 22 单端输出的共模电压增益 (||),RR50，3.22cL ,,,,,,0.0005A2Vc32(1，),r2，(1，50)，3.2，10o 共模抑制比 A12VD2 ,,,24000KCMR0.0005AVC2 差模输人电阻R,2[R，r，(1，,)R],2[01.，1.53，51，0.1]k,,13.5k, idsbe1e R,R,4.7k,输出电阻 oc2 6.2.9 电路如图题6.2.9所示，设所有BJT的β＝20，r＝2.5KΩ，r＝200KΩ，FET的gm＝bece4mS，其它参数如图所示。求：（1）两级放大电路的电压增益Av＝Av1?Av2；（2）Rid和Ro； vo1（3）第一级单端输出时的差模电压增益 、共模电压增益Avc1和共模抑制比K CMRA,VD1vid 注：源极恒流源交流等效电阻为 ,,,(R，R),,e5p3r,r1， ,,oce5[R||(r，R)]，r，(R，R),,3be6e6be5e5p3,, 解 （1）两级放大电路的电压增益 23 ，，,R,,'AAAgRc3,,,,,,,RVDV1V2mL1,p2r,,，(1，)be3,,2，， ，，,RR Rp1p2,,c3,,,,，，,,,gRrmd1be3,,,,，||，(1，),,,R,,,,p2,,22,,r,,,,,，，be3,,，(1，),,2，， ，，20，12,,4，5.1，,,,2.5，(1，20)，0.2，， ,730 （2）输入电阻R,R||r,R,5.1M, id1gs1 输出电阻R,R，R,24k, oc3c4 （3）第一级单端输出时的差模电压增益 1'L1A,,gRVD1m2 p1p2,,RR,,，，1,, md1be3,,,,gR，||r，(1，,),,,,,,222,,,,，，,, 1,,，4，5.1,,10.22 T1、T2源极恒流源交流等效电阻 ,,,(R，R),,e5p3r,r1，,,oce5[R||(r，R)]，r，(R，R),,3be6e6be5e5p3,, 20，8.5,,,2001，k,,2664k,,,2.8，2.5，8.5,, 第一级单端输出的共模电压增益 'gR4，5.1L1,3m A,,,,,,0.96，10VC11，g(2r)1，4，2，2664mo 共模抑制比 A10.23VD1 K,,,10.6，10CMR,3A0.96，10VC1 24 7.1.1在图题7.1.1所示的各电路中，哪些元件组成了级间反馈通路？它们所引人的反馈 是正反馈还是负反馈？是直流反馈还是交流反馈？（设各电路中电容的容抗对交流信号均可 忽略） 解 图题7.1.la中，由电阻R1、R2组成反馈通路，引人负反馈，交、直流反馈均有；b图中，由Re1且人负反馈，交、直流反馈均有，由R、R引人直流负反馈；c图中，由R、f1f2f R引人负反馈，交、直流反馈均有；d图中，由R1、R2引人负反馈，交、直流反馈均有；ee2 图中，由A2、R3引人负反馈，交、直流反馈均有；f图中，由R6引人负反馈，交、直流反 馈均有。 25 7.1.2 试判断图题7.1.1所示各电路的级间交流反馈的组态。 解 图题7.1.1a中，R2、R1引入电压并联负反馈； b图中，Re1引入电流串联负反馈； c图中，Rf、Re2引入电流并联负反馈； d图中，R2、R1引入电压串联负反馈； e图中，A2、R3引入电压并联负反馈； f图中，R6引入电流串联负反馈； 7.1.4 电路如图7.1.4所示，（1）分别说明Rf1，Rf2引入的两路反馈的类型及各自的主要作用；（2）指出这两路反馈在影响该放大电路性能方面可能出现的矛盾是什么？（3）为了消除上 述可能出现的矛盾，有人提出将Rf2断开，此方法是否可行？为什么？你认为怎样才能消除 这个矛盾？ 解（1）Rf1在第一、三级间引入交、直流负反馈，此直流负反馈能稳定前三级的静态工作点， 其交流反馈为电流串联负反馈，可稳定第三级的输出电流，同时提高整个放大电路的输人电 阻；Rf2在第一、四级间引入交、直流负反馈，其中直流负反馈为T1；提供直流偏置，且稳定各级的静态工作点，而其交流反馈为电压并联负反馈，可稳定该电路的输出电压，即降低 电路的输出电阻，另外也降低了整个电路的输人电阻。 （2）Rf1的引入使 Rif上升，而Rf2的引入使Rif下降，产生矛盾。 26 （3）不能断开Rf2，因Rf2是T1的偏置电阻，否则电路不能正常工作。消除上述矛盾的方法是在,R的两端并一容量足够大的电容器，去掉Rf2上的交流负反馈，这对输出电压的稳e4 定不会有很大影响，因为T4是射极输出器。 7.1.6设图题 7.1.6所示电路中的开环增益，很大。（1）指出所引反馈的类型；（2）写出 A ，输出电流I的表达式；（3）说明该电路的功能。 o 解（1）由R2、R3引入了电流并联负反馈。 （2）在深度负反馈条件下（因开环增益很大），由“虚短”、“虚断”可知 Vi，，v,v,0,I,,I,, NPfiR1 R3，， ,II f0，RR23 ，RR，23 ,IV i0RR13 已知R,R,10k,,R,10,,R,,R，则 12323 VV,，iiI ,,,0R10,3 (3) 此电路可视为压控电流源。 7.2.2某反馈放大电路的方框图如图题7.2.2所示。试推导其闭环增益，，X/X的表达式。 oi ，解 设该放大电路的开环增益为A ，，，，XXXA00102，， A,,,,A1，，，，，XXX1，AFidid110122 ，0，XA，F,,A，，，11，X1AF ，， AA12 ，，，，，1AFAA2212,,，，，，，，，，，AA1AAFAF1212122，，1F1，，，1AF22 27 ，，7.3.2 负反馈放大电路的反馈系数|F|,0.01|A|,试绘出闭环电压增益与开环电压增益VVF A之间的关系曲线。设A在1与1000之间变化。 VOVO 解 依据式 AVO， A,VF，1，A|F|VOV ，，及|F|,0.01|A|，可画出与A的关系曲线如图解7.3.2所示。 VOVVF 67.3.7 一运放的开环增益为 10，其最低的转折频率为 5 Hz。若将该运放组成一同相放大电路，并使它的增益为100，问此时的带宽和增益－带宽积各为多少？ 6解 因开环与闭环时的增益一带宽积相等，故增益一带宽积为A?BW?A?f＝5 ×10Hz，H 闭环时的带宽 6A,f5，10Hz4H BW,f,,,5，10Hz,50kHzHFA100F 7.3.9 图题7.1.1所示各电路中，哪些电路能稳定输出电压？哪些电路能稳定输出电流？哪些 电路能提高输入电阻？哪些电路能降低输出电阻？ 解 图题7.1.1所示各电路中： 稳定输出电压的有：a，d，e 稳定输出电流的有：b，c，f 提高输入电阻的有：b，d，f 降低输出电阻的有：a，d，e 7.4.4在图题7.1.1a、b、c、e所示各电路中，在深度负反馈的条件下，试近似计算它的闭环增 益。 解 图题7.1.1a中引人电压并联负反馈，在深度负反馈下，有 i,i故 IF v,iR2，OF A,,,,R 2RFiiII b图中引人电流串联负反馈在深度负反馈条件下，有v,v故 IF 28 1iiOO， A,,,GFviRRIOe1e1 c图中引人电流井联负反馈，在深度负反馈条件下有i,i故 IF R，Riife2OO， A,,,,IFRiRe2Ie2,iOR，Rfe2 e图中引人电压井联负反馈，在深度负反馈条件下，有i,i（流过R的电流），故 3IF v,iR13，OA,,,,R 3RFiiII 7.5.1 设某集成运放的开环频率响应的表达式为 510 ， A,Vfff(1)(1)(1)，j，j，jfffH1H2H3 其中f＝1MHz，f＝10MHz，f＝50MHz。 H1H2H3 （1）画出它的波特图； o（2）若利用该运放组成一电阻性负反馈放大电路，并要求有45的相位相度，问此放大电路的最大环路增益为多少？ （3）若用该运放组成一电压跟随器能否稳定地工作？ 解（1）画波特图 222,,,,,,fff 由,,,,,, 20lg,100,20lg1，,20lg1，,20lg1，AV,,,,,,fff123,H,,H,H,, fff ,,,arctg,arctg,arctg, fffH1H2H3画出波特图，如图解7.5.1所示。 （2）求最大环路增益 o 由图解7.5.1可知，当相位裕度,＝45时 m 1，20lg,20lg|A|,82dB VFV 故最大环路增益为 1，，20lg|AF|,20lg|A|,20lg,(100,82)dB,18dB VMVVMFV ，（3）若用该运放组成电压跟随器，因Fv＝1，则要求20lg|A|,0dB，而现在V 29 ，20lg|A|,100dB．故电路不能正常工作。 VM 8.1.1在同相输人加法电路如图题8.1.1所示，求输出电压 vv；当R＝R＝R＝R时，＝？ 123foo 解 输出电压为 R,,f,, v,1，vOP,,R3,, RR22 式中 v,v，v PS1S2R，RR，R1212 即 R,,,,1f,,,, v,1，(Rv，Rv)O2S11S2,,,,RR，R312,,,, 若R,R,R,R，则 123f v,v，v OS1S2 8.1.4 电路如图题8.1.4所示，设运放是理想的，试求v、v及v的值。 O1O2O 解 A、A组成电压跟随电路 12 v,V,,3V,v,V,4V O11O22 30 A组成加减电路。利用叠加原理。 3 当V＝0，反相加法时，A的输出电压为 33 RR'33Ov,,v,vO1O212RR 3030,,(,3V),(4V),,1V3030 当v＝0，v＝0，V＝+3V时，A的输O1O233出电压为 ,,R''3 ,, v,，v1OP,,RR||12,, R305v,(V),(3V),2V P3R，R15，3045 30,,'' v,1，，2V,6V O,,15,, ,,,v与v叠加得输出电压为 oo '''v,v，v,,1V，6V,5V OOO vo8.1.7 图题8.1.7为一增益线性调节运放电路，试推导该电路的电压增益的表A,V(v,v)I1I2 达式。 解 Av,v,v,v、A是电压跟随器，有 12O1I1O2I2 利用虚短和虚断概念，有 O1N3N3,vvv,,,12RR,O1P3P3O4,,,vvvv,, 12RR, ,R3,,,vvO4OR,4,,vv,N3P3 将上述方程组联立求解，得 ,,RR13,,，故 Rv,Rv,,V2O12O2O,,R4,, 31 vRRO24 A,,,Vv,vRRI1I213 8.1.11 电路如图题8.1.11所示，Av(0),0、A为理想运放，电容器C的初始电压V。（1）12C 写出vvvv与、和之间的关系式；（2）当电路中电阻R＝R＝R＝R＝R＝R时，求12345S2oS1S3 输出电压v的表达式。 o 解（1）A组成差分式运算电路，A组成积分电路。A的输出电压为 121 ,,,,RRR344,,,, v,1，v,vO1S2S1,,,,R，RRR2311,,,, A的输出电压为 2 t,,vv1OS13,, vdt,,，O,,,0CRR56,, （2）当R＝R＝R＝R＝R＝R时， 12345 v,v,v O1S2S1 t1，，,, v,,v,v，vdtOSSS213,0RC 8.3.2 电路如图题8.3.2所示，若电路中的BJT T、T、T相互匹配，试求v的表达式，说明123o 此电路完成何种运算功能。 解 A1和A2组成对数运算电路，有 32 vI1v,,Vln O1TIRES11 vI2 v,,Vln O2TIRES22 A3为反相加法运算电路，有 ,,vvI1I2,, ，，vvvVlnln,,，,，O3O1O2T,,IRIRES11ES22,, A4为反对数运算电路，因此可得 IRvvES3fI1I2v/VO3T ,,,,vIReOES3fIIRRES1ES212 当I＝I＝I＝I，R＝R＝R＝R时，有 ES1ES2ES3ES12f 1v,,vv OI1I2IRES 此电路完成乘法运算功能。 8.5.3 图题8.5.3所示为一个一阶低通滤波器电路，试推导电路的传递函数，并求出其－3 dB 截止角频率,。（A为理想运放） H 解 这是一个一阶有源低通滤波电路。考虑到其通带电压增益A ＝1，且电压跟随器的输VF入阻抗很高、输出阻抗很低，因此可得下列关系式 1 1sC V(s)V(s)V(s),,oii1，1sRCR，sC 电路的传递函数为 33 Vs()1o As(),,sVs()i1，,n 1式中，称为特征角频率，也是-3dB截止角频率。 ,,0RC 8.5.4试画出下列传递函数的幅频响应曲线，并分别指出各传递函数表示哪一种（低通、高通、 ,js带通、带阻或全通）滤波电路：（提示：下面各式中S＝,） ,,nn 1(1)A(S), 2S，2S，1 1(2) A(S),32S，2S，2S，1 2S(3)A(S), 32S，2S，2S，1 2S,2S，2(4) A(S),2S，2S，2 2S(5) A(S),2S，0.2S，1 1解 （1）A(S), 2S，2S，1 ,,j1,,, A,2,,,,,n,,,,,,1,，j2,,,,nn,, ,,j,1 ,,A, ,,2,22n,,，，,,,,,,,,,,,,1,，2,,,,,,,,nn,,,,，， ,1j当,,,|()|,时，A，得幅频特性如图8.5.4a所示。这是一个二阶低通滤波电路。 n,2n 1（2）A(S), 32S，2S，2S，1 34 ,,,j1,, A,,,23,，，n,,,,,,,,,,,,,,,12j2,，,,,,,,,,,,nnn,,,,，，,,j,1 ,, A,,,22,23n,,，，，，,,,,,,,,,,,,,,,1,2，2,,,,,,,,,,,,nnn,,,,，，，， ,1j当,,,|()|,时，A，得幅频特性如图8.5.4b所示。这是一个三阶低通滤波电路。 n,2n 2S（3）A(S), 32S，2S，2S，1 3,,,,,,j,,,,,,jn,,,, A,,,23,，，n,,,,,,,,,,,,,,,12j2,，,,,,,,,,,,nnn,,,,，， 33,,,,,,,,,,,,,,,,,,j,,n,,n, ,, A,,,,226,23n,,，，，，,,,,,,,,,,,,1，,,,,,,,,1,2，2,,,,,,,,n,,,,,,,,,nnn,,,,，，，， ,1j当,,,|()|,时，A，得幅频特性如图8.5.4c所示。这是一个三阶高通滤波电路。 n,2n 2S,2S，2(4) A(S),2S，2S，2 2,,,,,,2,,j2,,,,,,,j,,nn ,,A,2,,,,,,,,,n,,2,，j2,,,,,,nn ,1j当,,,|()|,时，A，得幅频特性如图8.5.4d所示。这是全通滤波电路。 n,2n 35 2S(5) A(S),2S，0.2S，1 ,j2,,,j,n,, A,2,,,,,n,,,,,,1,，j0.2,,,,nn,, ,1j当,,,|()|,时，，得幅频特性如图8.5.4e所示。这是一个三阶高通滤波电路。 An,2n 8.5.11 设A为理想运放，试写出图题8.5.11所示电路的传递函数，指出这是一个什么类型的滤波电路。 解 由图题8.5.11有 RsCRV(s)ffoA(s),,,, 1V(s)1，sCRifR，fsC 上式说明，这是一个一阶高通滤波电路。 36 9.2.1电路如图题9.2.1所示，试用相位平衡条件判断哪个电路可能振荡，哪个不能，并简述理 由。 解 图题9.2.la所示电路不能振荡。用瞬时（变化）极性法分析可知，从T栅极断开，加1 o一“（＋）”信号，则从 T＝180,射极输出为“（－）”，即。考虑到 RC串并联网络在2a oo,＝,＝1/RC,＝0时，因此反馈回T栅极的信号为“（－）”，即，不满,，,,36010faf 足相位平衡条件。 图题9.2.1b所示电路能振荡。当从运放同相端断开并加一“（＋）”信号，则v为“（十）”， o ooo即＝0或360,,＝,＝1/RC,＝0。因在时，，经 RC串并联网络反馈到同相端的信a0f oo号也为“（＋）”，即有或 360，满足相位平衡条件。 ,，,＝0af 9.2.6 设运放A是理想的，试分析图题9.2.6所示正弦波振荡电路：（1）为满足振荡条件， 试在图中用＋、－标出运放A的同相端和反相端；（2）为能起振，Rp和R2两个电阻之和应大于何值；（3）此电路的振荡频率f＝？（4）试证明稳定振荡时输出电压的峰值为 0 3R1V,V omZ2R,RP 解（1）利用瞬时极性法分析可知，为满足相位平衡条件，运放A的输人端应为上“＋”下“－”。 R，RP（2）为能起振．要求2A,1，,3 ，即 VR1 R，R,2R,10.2k, P21 （3）振荡频率 ,63f,1,/(2，0.01F，10，10，10,),1591.5Hz 0 （4）求V表达式 om 1当v＝V时，有V,V,V BomNPom3 2 V，V,V ZRomP3 考虑到通过R1与Rp得电流相等，有 VNV,R RPPR1 Vom得 VR ,RPPR31 37 V2omV，R,V ZPom3R31 整理得： R31V,,V omZR,R2P1 9.3.1电路如图题9.3.l所示，试用相位平衡条件判断哪个能振荡，哪个不能，说明理由。 解 用瞬时极性法判断。 图题9.3.la所示为共射电路，设从基极断开，并加入“（＋）”信号，则经变压器反馈回来 的为“（－）”信号，即 o，不满足相位平衡条件．不能振荡。 ,，,＝180af 图题9.3.1b为共基极电路，设从射极断开，并加入“（＋）”信号，则经变压器反馈回来 o的为“（十）信号，即，满足相位平衡条件，可能振荡。 ,，,＝360af 图题9.3.1c为共基极电路，设从射极断开，并加入“（＋）”信号，则经L1反馈回来的信 o号为“（－）”，即，不满足相位平衡条件，不能振荡。 ,，,＝180af 38 图题9.3.1d为共射电路，设基极断开，并加入“（＋）”信号，经变压器反馈到L1的信号 o为“（＋）”，即，满足相位平衡条件，可能振荡。 ,，,＝360af 9.3.2对图题9.3.2所示的各三点式振荡器的交流通路（或电路），试用相位平衡条件判断 哪个可能振荡，哪个不能，指出可能振荡的电路属于什么类型。 解 用瞬时极性法判断。 图题 9.3.2a所示电路不能振荡。例如，设从反相端加入“（＋）”信号，则由L1得到的反馈信号为“（－）”，即 o，不满足相位平衡条件。 ,，,＝180af 图题9.3.2b所示电路可能振荡。当石英晶体呈感性时，构成电容三点式振荡电路。例如， 当从栅极加入“（十）”信号，v为“（－）”，经与栅极相连的电容获得的反馈信号为“（十）”，o o即，满足相位平衡条件。 ,，,＝360af 图题9.3.2c所示电路不能振荡。例如，设从反相输人端加入“（＋）”信号，则由C获得3 o的反馈信号为“（－）”，即，不满足相位平衡条件。 ,，,＝180af 9.3.4两种石英晶体振荡器原理电路如图题9.3.4a上所示。试说明它们属于哪种类型的 晶体振荡电路，为什么说这种电路结构有利于提高频率稳定度？ 39 解 图题9.3.4a是电感三点式晶振电路。 图题9.3.4b是电容三点式晶振电路。 由于石英晶体的品质因数Q值很高，因而这种电路的频率稳定度很高，当它工作于串联 谐振方式时，振荡频率的稳定度可以更高。为了不降低品质因数Q，外电路的串联电阻和石英晶体的阻尼电阻R相比，要尽可能小，图题9.3.4a上两电路符合上述要求。 10.1.1变压器副边有中心抽头的全波整流电路如图题10.1.1所示，副边电源电压为 假定忽略管子的正向压v,v,2Vsin,t2a2b2 降和变压器内阻。 （1）试圆出vvi、、、2a2bD1 iivv、、及一极管承受的反向电压。的波D1LLR 形；（2）已知V2（有效值），求V、I（均为平LL 均值）；（3）计算整流二极管的平均电流I、最大D 反向电压 V；（4）若已知 V＝30 V，I＝80 mA，RMLL 试计算 V、V的值，并选择整流二极管。 2a2b 解（1）vviiiv、、、、、及一2a2bD1D1LL 极管承受的反向电压v。的波形如图解10.1.1所示。 R 40 （2）负载电压V和负载电流I（平均值） LL ,1,V,vd(t)LL,0, ,1 ,,,2Vsintd(t)2,0, ,0.9V2 0.9VV2L,,I LRRLL （3）整流二极管的平均电流I和最大反向电V DRM ,,vVI211L2L I,dt,tdt,,,,()sin()D,,00,R,R222LLV,22V RM2 （4） V＝30V，I＝80mA时 LL VLV,V,,1.11，30V,33.3V 22ab0.9 此时二极管电流 I80mALI,,,40mA D22 V,22，33.3V,94.2V RM 41 选用2CP6A 10.1.4如图题10.1.4所示倍压整流电路，试标出每个电容器上的电压和二极管承受的最 大反向电压；求输出电压V、V的大小，并标出极性。 L1L2 解 每个电容器上承受的最大电压 v正半周（a端正b端负）D1导通，C1两端电压最大值为 2 V,2VC12 v负半周，D2导通，V2和C1两端电压一起通过D2对C2充电，C2两端电压的最大值2 为 V,2V，V,22VC22C12 v正半周D3导通，同理，C3两端电压最大值为 2 V,2V，V,V,22VC32C1C12 v负半周，D4导通，C4两端电压最大值为 2 V,2V，V，V,V,22VC42C1C3C22 二极管承受的最大反向电压V,22V RM2 ac两端电压 V,V，V,42VL1C2C42 bd两端电压 V,V，V,32VL2C1C32 电压极性如图题10．1．4所示。 10.2.1电路如图题 10．2．1所示，稳压管Dz的稳定电压 Vz＝6 V，V＝18 V，C＝1000 pF，I R＝R＝1KΩ。（1）电路中稳压管接反或限流电阻R短路，会出现什么现象？（2）求变压器L 副边电压有效值 V、输出电压 Vo的值？（3）若稳压管Dz的动态电阻 r＝20Ω，求稳压电2z 路的内阻Ro及面,V/,V的值；（4）若电容器C断开，试画v、v及电阻R两端电压vIORoI 的波形。 42 解（1）稳压管接反使V 降低到约为0.7V；而限流电阻R短路，I电流过大，使I电流 ORZ 超过允许值会使稳压管烧坏。 （2）Vo=Vz=6V,而 V,V/1.2,18V/1.2,15V 21 （3）稳压电路内阻 R,r||R,r,20, ozz 一般R>>R所以 LZ ,||20,VrRrozLz ,,,,0.0196 3,，||，(1，10，20),VRrRRr1zLz （4）v、v及电阻R两端电压v的波形如图解10.2.1所示，其中 IOR v,v，v IOR 43 10.2.4 电路如图题10.2.4所示，集成稳压器7824的2、3端电压V＝V＝24 V，求输出32REF 电压V和输出电流I的表达式，说明该电路具有什么作用？ OO 解 运放A接成电压跟随器，所以R1上的电压V＝V＝V，则电路的输出电压为 R132REF ,,,,RR22,,,, VV1241V,，,，OREF,,,,RR11,,,, VREF, IOR1 电路中V、R1一定时，该电路具有恒流作用。 REF 44