模拟电子技术教程课后习题答案大全

2018-10-30 19:44

受偏置电阻的影响。

10. 共基极电路如图3-36所示,已知rbb′=300Ω,UBE=0.7V,其它参数如图3-36所示。 (1) 求Q值。

(2)画出微变等效电路,计算Aus、Ri及Ro。 解:(1)

us+_Rb210kRs1kTCbβ=50CcRLRc50k3k5.1kUBQRb2?VCC?2VRb1?Rb2UBQ?0.7Rs?1.3mA

Rb1+12V 图3-36 习题10 电路图 ICQ?IEQ?UCEQ?VCC?ICQ(RC?Rs)?6.8V(2)

'rbe?rbb?(1?β)26mV?1.3kΩICQAus?uoβ(Rc//RL)??2 usrbe?(1?β)Rs

习题10 微变等效电路

rbe?1k?1??Ro?Rc?3kΩRi?Re?

11 .在图3-37所示的放大电路中,已知VDD=15V,管子参数IDSS=4mA,UGS(off)=-6V。设所有电容在交流通路中可视为短路。

(1)希望静态偏置IDQ=1mA,试求: UGSQ 、R s 及gm (2)画出微变等效电路,计算当R d=9kΩ时的电压增益Au 解:

C1Rd+VDDC2+TIDQ?IDSS(1-UGSQ=-3V UGSQ=-IDQRS RS=3K

UGSQUGS(OFF))2

+ui_RgRsuoC3_ 图3-37 习题11电路图 gm?2UGSOFFIDSSIDQ?0.67mS

AU?

uo?-gmRd??6 ui

习题11 微变等效电路

12. 在图3-38所示的放大电路中,已知VDD=-30V,管子参数IDSS=-7mA,UGS(off)=8V。设C1、C2在交流通路中可视为短路。

(1)求静态工作点IDQ、UGSQ、UDSQ的值。

(2)为了保证管子工作在恒流区,求R s2可能取的最大值。 解:

+C1TRg1M-VDDRd3kΩC2+Rs11k2kuoC3_IDQ?IDSS(1-UGSQUGS(OFF))2ui_Rs2 图3-38 习题12电路图 UGSQ?-IDQRS1以上两式联立求解得:IDQ?-2.9mAUGSQ?2.9VUDSQ??VDD?IDQ(RD?RS1?RS2)??12.4V保证管子工作在恒流区,要求:UDSQ?UGSQ?UGSOFF?5.1V即要求:RS2?4.5K?

13. 电路如图3-39所示,已知场效应管转移特性曲线上的工作点参数为(0V,-0.4mA)。

(1)求满足电路要求所对应的电阻Rs的值; (2)计算gm=0.2mA/V时放大电路Au、Ri和Ro 的值 (3)此电路将管子换成JFET管可以工作吗?要换成增强型管需改哪些参数?

解:(1)为P沟道耗尽型MOS管,已知:UGSQ=0,IDQ =

+

RG1200kRd20k-VDD(-20V)C2+C1RG35MRG251kRL20kui_uo_RsCs 图3-39 习题13电路图 -0.4mA

?UGSQ?RG2VCC-IDQRS?0RG1?RG2IDQ??0.4mA?RS?10k?(2)Au??gm(Rd//RL)??2Ri?RG3?RG1//RG2?5M?Ro?Rd?20k?(3)换成P沟道结型场效应管可以工作;换成P沟道增强型管需要改变RS值或RG1及RG2的分压比例,使UGSQ>0。

14. 电路如图3-40所示,已知场效应管的中低频跨导为gm,写出当开关S打开和闭合时放大电路的Au、Ri和Ro的表达式。 解:

R1C1T+R3Rs1S

VDDRdC2+开关闭合:Au??gm(Rd//RL)Ri?RG3?RG1//RG2Ro?Rd 开关打开:?gm(Rd//RL)Au?1?gmRs1ui_R2Rs2RLuo_ Cs 图3-40 习题14电路图 Ri?RG3?RG1//RG2Ro?Rd

15.源极输出器电路如图3-41所示,已知场效应管工作点的中低频跨导gm=0.9ms,其他参数如图3-41所示。求电压增益Au、输入阻抗Ri和输出阻抗Ro。

解:

+Rg1300kVDD12VC1TRg32MC2+Au?gmRs?0.921?gmRs1?1k?gmui_Rg2100kRs12kuo_ Ri?RG3?RG1//RG2?2M? Ro?Rs// 图3-41 习题15电路图

16. 如图3-42所示场效应管放大电路。 (1) 指出其放大组态;

(2)考虑rDS的影响,写出输出阻抗Ro的表达式 解:

(1) 共栅极放大电路 (2)

'Ro?Rd//[Rs'?rds(1?gmRs)]C1R+RsTRdRg1Rg2 C2RLus_C3+12V 图3-42 习题16电路图 R?RS//R

'S

17 .根据场效应管的离散性,已知某种管子转移特性的变化范围如图3-43所示。设计一共源放大器,使其漏极电流保持在图示的A、B之间。指出偏置电路的类型并估算偏置电路的参数

【修正:教材中该题图3-43两黑点应落在A、B曲线上】

解:设计如图所示混合偏置放大器,UGS=UG-IDRS为偏置线方程,按照题目要求,负载线是过AB两点的直线,设AB连线交于横轴UG点,取RG1、RG2值使UG?等于图中对应之值,然后再确定Rs之值,显然:

-10 -8 -6 -4 A2 B2 -2 iD/mA 12 10 8 6 4 2 uGS/V 图3-43 习题17 电路图 RG2VCCRG1?RG2RS??

UGSmax?UGSmin

IDmax?IDmin

UGSmax UGSmin UG A2 B IDmax IDmin iD/mA VDDRg1C1+TRg3Rg2Rs+RdC2uiuo_ uGS/V 第4章 习题 _ 1. 概念题 (a)负载线 (b)电路 (1)在多级直接耦合放大器中,对电路零点漂移影响最严重的一级是 第1级 ,零漂最大的一级是 最后1级 习题 。17 答案图 (2)差分放大电路有 4 种输入输出连接方式,其差模电压增益与 输出 方式有关,与 输入 方式无关。

(3)集成运放是一种采用 直接 耦合方式的放大电路,所以低频性能 好 ,其最大的问题是 零漂大 。

(4)一个带宽为0.1~10MHz的宽频带多级放大电路,应采用的耦合方式是( B、D )。 A:阻容耦合

B:直接耦合

C:变压器耦合

D:光电耦合

(5)有两个性能完全相同的放大器,其开路电压增益为20dB,Ri=2kΩ,Ro=3kΩ。现将两个放大器级联构成两级放大器,则开路电压增益为( B,20dB+12dB=32dB )。

A:40 dB 160dB

(6)放大电路中采用复合管的目的是( C )。 A:增加输入阻抗

B:减小零点漂移

C:提高电压或电流放大倍数

B:32 dB

C:16 dB

D

(7)一般情况下,我们用 输入短路,将测得的输出电压除以运放的增益 的实验法测得输入失调电压UIO。

(8)双入双出的差分放大电路,其共模信号幅值不管多大都不会影响差模输出。对吗?( 不对 )

(9)共模信号和差模信号都可以是交流信号,也可以是直流信号。对吗?( 对 ) (10)对于长尾式差分放大电路,不论是单端输入还是双端输入,在差模交流通路中,射级电阻Re可一概视为短路。对吗?( 对 )

(11)有源负载可以增大放大电路的输出电流。对吗?( 不对 )

第1章 习题答案

1. 判断题:在问题的后面括号中打√或×。

(1)当模拟电路的输入有微小的变化时必然输出端也会有变化。(√) (2)当模拟电路的输出有微小的变化时必然输入端也会有变化。(×) (3)线性电路一定是模拟电路。(√) (4)模拟电路一定是线性电路。(×) (5)放大器一定是线性电路。(√) (6)线性电路一定是放大器。(×) (7)放大器是有源的线性网络。(√)

(8)放大器的增益有可能有不同的量纲。(√) (9)放大器的零点是指放大器输出为0。(×) (10)放大器的增益一定是大于1的。(×) 2 填空题:

(1)放大器输入为10mV电压信号,输出为100mA电流信号,增益是 10S 。 (2)放大器输入为10mA电流信号,输出为10V电压信号,增益是 1KΩ 。 (3)放大器输入为10V电压信号,输出为100mV电压信号,增益是 0.01 。 (4)在 输入信号为电压源的 情况下,放大器的输入阻抗越大越好。 (5)在 负载要求为恒压输出的 情况下,放大器的输出阻抗越大越好。 (6)在 输入信号为电流源的 情况下,放大器的输入阻抗越小越好。 (7)在 负载要求为恒流输出的 情况下,放大器的输出阻抗越小越好。

(8)某放大器的零点是1V,零漂是+20PPM,当温度升高10℃时,零点是 1.0002V 。 (9)某放大器可输出的标准正弦波有效值是10V,其最大不失真正电压输出+UOM是 14V ,最大不

失真负电压输出-UOM是 -14V 。

(10)某放大器在输入频率0~200KHZ的范围内,增益是100V/V,在频率增加到250KHZ时增益变成

约70V/V,该放大器的下限截止频率fL是 0HZ ,上限截止频率fH是 250KHZ ,通频带fBW是 250KHZ 。

3. 现有:电压信号源1个,电压型放大器1个,1K电阻1个,万用表1个。如通过实验法求信号源的

内阻、放大器的输入阻抗及输出阻抗,请写出实验步骤。

解:提示:按照输入阻抗、输出阻抗定义完成,电流通过测电阻压降得到。

4. 现有:宽频信号发生器1个,示波器1个,互导型放大器1个,1K电阻1个。如通过实验法求放大

器的通频带增益、上限截止频率及下限截止频率,请写出实验步骤。

解: 提示:放大器输入接信号源,输出接电阻,从0HZ开始不断加大频率,由示波器观测输入信号和输

出信号的幅值并做纪录,绘出通频带各点图形。

第2章 习题答案

1. 概念题:

(1)常温下,N型半导体在导电时有空穴载流子参与吗?( 有 ) P型半导体在导电时有电子载流子参与吗?( 有 )

(2)在不加外电压时,PN结内部有没有电子的运动?( 有 ) 将P极和N极相连并串接电流表会有电流指示吗?( 无 )

(3)PN结加正向电压时空间电荷区将变宽吗( 不是 )P+N结加反向电压哪边将变得更宽( N边 )

(4)作漂移运动的一定是少数载流子吗?( 不一定 )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吗?( 是 )

(5)拿2个二极管可否组成1个三极管?( 不行 )三极管可否当二极管用?( 可以 )

(6)下列哪些元件为双极型器件?(A、B)哪些元件为单极型器件?(C、D) A. 二极管、稳压管

B.三极管

C. 结型场效应管

D. MOS管

(7)H参数等效模型适合( A、C、D )。

A. 中低频电路

B. 高频电路

C. 小信号输入

D. 交流分析

(8)UGS=0V时,能够工作在恒流区的场效应管有( A、C )。 A. 结型场效应管 B. 增强型MOS管 C. 耗尽型MOS管

(9)半导体导电特征和金属导电的特征的不同点是 电子和空穴都参与导电 。

(10)二极管主要的特点是 单向导电性 ,确保二极管安全工作的两个主要参数分别是 最大整流电流 和 最大反向电压 。

(11)在常温下,硅二极管的门槛电压约为 0.5 V,导通后在较大电流下的正向压降约为 0.7 V;锗二极管的门槛电压约为 0.1 V,导通后在较大电流下的正向压降约为 0.2 V。

(12)某稳压管具有正的电压温度系数,那么当温度升高时,稳压管的稳压值将 上升 。

(13)将3V和6V的两个稳压管以正反方向及串并联进行组合,可得到 5 种有效的形式,等效稳压值分别为 3V、9V、3.7V、6.7V 、0.7 。

(14)PN结具有结电容效应,凡用PN结组成的电子元件,在 信号频率 较高时必须考虑这种效应。

(15)变容二极管在工作时也要加偏置电路吗?( 需要 )发光二极管在工作时要串联一个电阻,否则 会因电流过大而损坏 。

(16)三极管输出特性曲线中饱和区和放大区的分界线标志为 UCB=0 ,截止区和放大区的分界线标志为 IB=0或 IC=ICEO 。

(17)当三极管工作在放大区时,两个PN结的特征是 发射结正偏、集电结反偏 。

(18)耗尽型FET管输出特性曲线中可变阻区和恒流区的分界线标志为 UGD=UGS(off) ,截止区和恒流区的分界线标志为 UGS= UGS(off) ;增强型FET管输出特性曲线中可变阻区和恒流区的分界线标志为 UGD=UGS(th) ,截止区和恒流区的分界线标志为 UGS= UGS(th) 。

(19) 在 0< |UGS|<|UGS(off)|,|UGD|>|UGS(off)| 且二者同号的 前提下,JFET管或耗尽型MOS管工作在放大区。

(20)当N沟道增强型MOS管工作在放大区时,其外部管脚间的电压特征是 |UGS|>|UGS(th) , |UGD|<|UGS(th)| 且二者同号 。

2.如图2-64所示电阻分压式电路,输入电压ui为正弦信号,峰值为0~100V。要求输出uo为0~5V,输出阻抗小于1kΩ,分压精度优于1‰,请给出R1、R2的阻值、功率和精度。

解:根据输出阻抗要求,选R2=1kΩ,则R1=19kΩ;因功率为(0.707*50)2/20=62mW,故电阻功率选1/4W;有风压精度要求,选电阻的精度等级为0.05%。

3. 如图2-65所示,电路输入ui为220 V、50Hz交流电压,断开电容C画出ui、uo对应波形;如果把C接入,请分析uo波形的变化,并说明对C有何作用?如何选择其何参数? 解:

提示:断开C时,为单向整流; 接入C时为整流滤波电路, C的耐压大于250V (波形略)

4.电路如图2-66所示,ui为127V、400Hz交流电压,画出ui和uo对应波形。并说明电感L有何作用?如何选择其参数? 解:

图2-66 习题4电路图 +DL+C1C2RLuo_+D+CRR1++R2uo_ui_ 图2-64 习题2电路图 ui_uo_ 图2-65 习题3电路图 ui_ 该电路是半波整流LCπ型滤波电路;L的作用是抑制电流的变化,使输出波形平滑。 (波形略)

5.二极管电路如图2-67所示,试判断图中的二极管是导通还是截止,并求出A、O两端电压UAO。设二极管是理想二极管。

DA12V6kΩ18VDA6kΩ12V18VO O (a) (b) D1D2D2A10kΩD110kΩ9V6V15VA9V15VO O (c) (d) 图2-67 习题5电路图 解:(a)导通,-12V (b)截止,-12V (c)D1截止,D2导通,-9V (d)D1截止,D2导通,6V

6 . 电路如图T2.6所示,输入ui为三角波,峰—峰值为±10 V。

(1)设D1、D2管压降为0.7V,画出uo的对应波形和输入输出特性图。

(2)若D1、D2为理想二极管,uo波形会有什么变化。 解:(1)见下图

(2)上下限幅值该为5V、-4V。

图2-68 习题6电路图 + RD15VD24V+ ui_uo_

ui +10V uo +5.7V t -10V u0 +5.7V -4.7V -4.7V +5.7V -4.7V ui t 输入、输出波形 输入输出特性图 习题6答案图 7. 电路如图2-69(a)所示,D为普通硅稳压管,E=12V。

(1)图2-69(b)为稳压管D的特性曲线,当us=0V时,在图(a)电路中,要使D分别工作在Q1、Q2、Q3,则R的值分别应为多少?

(2)us为峰值是1V的正弦信号,D工作在Q2点,请画出uo的波形并计算出D上的输出信号有效值。 +R20 iD/mA Q3 us+D_10 2 0 Q2 Q1 uD /V 0.6 0.7 0.8 12Vuo_ (a) (b) 图2-69 习题7电路图

解:(1)R1?(2)

12?0.612?0.712?0.8?5.7k,R2??1.13k,R3??0.56k 21020uo?rdus?2.3sinωt(mV)R2?rd2.32?1.6mV

Uom?

(2)波形略

8. 电路如图2-70(a)所示,D为理想二极管。设输入电压ui(t)的波形如图2-70(b)所示,在0<t<5ms的时间间隔内,试绘出uo(t)的波形。

510Ω+D+510Ω5Vui(t)_uo(t)_ (a) (b) 图2-70 习题8电路图

解:

uD?ui?5V ui?5V,D截止;ui?5V,D导通。

9 . 硅稳压管电路如本题图2-71所示。其中硅稳压管DZ

的稳定电压UZ=8V、动态电阻rZ可以忽略,UI=20V。试求: (1)UO 、IO 、I及IZ的值;

(2)当UI降低为15V时的UO 、IO 、I及IZ的值。

解:(1)UO=8V,IO?+UI_RIIo+Uo_ 习题8 答案图 2KΩIZDZRL2KΩ 图2-71 习题9电路图 UO8??4mA,I=6mA,IZ=I-IO=2mA RL215?3.75mA 4(2)DZ截止,IZ=0,UO=7.5V,IO?I?

10.测得某电路中工作在放大区的三极管的三个电极A、B、C的对地电位分别VA=-9V,

VB=-6V,VC=-6.2V,试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c?并说明此三极管是NPN管还是PNP管。

解:A:集电极c;B:发射极e;C:基极b;此三极管是PNP管。

11. 某电路中工作在放大区的三极管三个电极A、B、C的电流如图2-72所示,用万用表直流电流档测得IA=-2mA,IB=-0.04mA,IC=2.04mA,试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c?并说明此三极管是NPN管还是PNP管。

解:A:集电极c;B:基极b;C:发射极e,此三极管是NPN管。

12 . 判断如图2-73所示的三极管工作在什么状态。设三极管为小功率硅管。

cUC=5VbUB=0.65VeUE=0V C A IA IC IB B 图2-72 习题11电路图 cUC=12VbUB=2.5VeUE=3V bUB=1VcUC=0.6VeUE=0.3V (a) (b) (c) eUE=5VbUB=6VcUC=0V bUB=1VcUC=0VbUB=-0.7VcUC=-0.7VeU=1.7VE eU=0VE (d) (e) (f) 图2-73 习题12电路图

解:(a)放大 (b)截止 (c)饱和 (d)截止 (e)放大 (f)饱和

13.某三极管的极限参数ICM=100mA,PCM=150mW,V(BR)CEO=30V,若它的工作电压VCE=10V,则工作电流Ic不得超过多大?若工作电流Ic=1mA,则工作电压的极限值应为多少?

解:Ic?PCM150??15mA,因此工作电流Ic不得超过15mA; VCE10VCE?PCM150??150V,因为V(BR)CEO=30V,所以工作电压的极限值为30V。 Ic114.如图2-74所示,a、b两种电路,三极管为小功率硅管,图2-74(c)、(d)为T1、T2

的输出特性曲线。

(1)请根据图2-74(c)和图2-74(d)求出T1和T2的β1和β2。

(2)设计并计算出Rb和Rc的值,使T1、T2工作在放大区Q1(6V,10mA)、Q2(-6V,-10mA)。 (3) 求出rbe1、rbe2并作出T1、T2的h参数等效电路。

【修正:①请将教材中该题(1)“图2-74(a)和图2-74(b)”改成“图2-74(c)和图2-74(d)”; ②教材中图2-74(b)输入电压+5V改为-5V,T2改为PNP型管; ③教材中图2-74(d)IB应为负值;】

+Vcc=+12VRcICIBT1Rb3V (a) (b) 20 15 1 10 5 0 6V Q iC/mA 0.2mA 0.15mA IB=0.1mA 0.05mA uCE/V

(c) (d) 图2-74 习题14电路图 解:(1)由图(c)、(d)可知:

?1?100,?2?20

(2)由(c)知:IBQ=10mA,ICQ=10mA,UCEQ=6V;

Rb?VCC?UCEQ3?0.7?2.3K?;RC??600?;IBQICQ

由(d)知:IBQ=-0.5mA,ICQ=-10mA,UCEQ=-6V;

?VCC?UCEQ?5?0.7Rb??8.6K?;RC??600?;IBQICQ

rbe1?rbb'?(1??)(3)

26mV26?300?101??560?;IEQ10

rbe226mV26?rbb'?(1??)?300?21??305?;IEQ10

15.设所有场效应管的︱Ugs(th)︱=︱Ugs(off)︱=4V,判断如图2-75所示的场效应管工作在什么状态。

dUD=5VgUG=0VsUS=0VgUG=0VdUD=3VsUS=2VdUD=12VgUG=1VsUS=6V (a) (b) (c) dUD=10VgUG=-2VsUS=0VgdUD=20VdUD=3Vg UG=-2VsUS=3V UG=0VsUS=2V (d) (e) (f) dUD=12VgUG=0VsUS=0VdUD=1VggdUD=10V UG=6VsUS=0.5V UG=6VsUS=2V (g) (h) (i) dUD=0VgUG=8VsUS=6V gUG=-3VdUD=-12VdUD=-3Vg sUs=0VUG=0V sUS=-1V (j) (k) (l) 图2-75 习题15电路图 解:(a)恒流 (b)可变电阻区 (c)截止 (d)恒流 (e)截止 (f)可变 (g)截止 (h)可变 (i)恒流 (j)恒流 (k)截止 (l)可变

16.如图2-76 (a)、(b)分别为增强型管和耗尽型管的两种偏置电路,图2-76(c)、(d)为其输出特性。

(1)作出T1、T2的转移特性图。

(2)如工作点分别为Q1(5V,50mA)、Q2(5V,20mA),确定Rd的值,并回答Rg的值应如何选取。

(3)由特性曲线估算T1、T2在工作点的gm。作出T1、T2的动态参数等效电路。

【修正:教材中该题(1)“传输特性”改为“转移特性”】

VDD=15VRdT1RgVGG= 5VVGG=-1.5VRgVDD=15VRdT2

75 50 25 (a) (b)

1.5V iD/mA 6V Q 5V 4V 3V 2V 5V 40 30 20 10 iD/mA

uDS/V 0V Q -1.5V -3V -4.5V 5V 0 uDS/V 0

(c) (d) 图2-76 习题16电路图

解:(1)

(a)T1管转移特性 (b)T2管转移特性

习题16(1)答案图

(2)由电路图可知:

图(a):Rd?VDD?UDSQIDQ?15V?5V?200?

50mA图(b):Rd?VDD?UDSQIDQ?15V?5V?500?

20mARg一般取1 MΩ~10MΩ;

(3)根据gm计算公式,有: 图(a):

gm?2UGS(th)IDOIDQ?22V25mA?50mA?11mS

图(b):

gm??2UGS(off)IDSSIDQ??230mA?20mA?3.1mS

?4.5V

第3章 习题

1. 概念题:

(1)在放大电路中,三极管或场效应管起的作用就是 将一种形式的电量转换为另一种形式的电量 。

(2)电源的作用是 为能量转换提供能源 ,如果离开电源,放大器可以工作吗?( 不能 )

(3)单管放大器的讲解从电容耦合形式开始,这是因为 阻容耦合放大器设计和计算相对来说要简单点 ,如果信号和负载直接接入,其 工作点 的计算将要复杂的多。

(4)在共射放大器的发射极串接一个小电阻,还能认为是共射放大器吗?( 能 )在共集放大器的集电极串接一个小电阻,还能认为是共集放大器吗?( 能 )

(5)在模电中下列一些说法是等同的,(A、C、F)另一些说法也是等同的。(B、D、E)

A. 直流分析 B. 交流分析 C. 静态分析 D. 动态分析 E. 小信号分析 F. 工作点分析

(6)PN结具有单向导电性,信号电压和电流的方向是随时间变化的,而交流信号却能在放大电路中通过并获得放大,这是因为 放大器输出端获取的交流信号其实就是电流或电压的相对变化量 。

(7) β大的三极管输入阻抗 也大 ,小功率三极管的基本输入阻抗可表示为

rbe?rbb'?(1??)UT。 IEQ(8)画直流通路比画交流通路复杂吗?(不)在画交流通路时直流电压源可认为 短路 ,直流电流源可认为 开路 ,二极管和稳压管只考虑其 动态内阻 即可。

(9)求输出阻抗时负载RL必须 断开 ,单管放大器输出阻抗最难求的是共 集电极 放大器,其次是共 源 放大器。

(10)对晶体管来说,直流电阻指 晶体管对所加电源呈现的等效电阻 ,交流电阻指 在一定偏置下晶体管对所通过的信号呈现的等效电阻 ,对纯电阻元件有这两种电阻之区分吗?( 无 )

(11)在共射级放大器或共源放大器中,电阻RC或RD的作用是 把电流IC或ID的变化转换为电压的变化 。

(12)放大电路的非线性失真包括 饱和 失真和 截止 失真,引起非线性失真的主要原因是 放大器工作点偏离放大区 。

(13)三极管组成的三种基本放大电路中,共 基 放大电路的高频特性最好,估计这与 晶体管的结电容 有关。

(14)从静态管耗及提高输入阻抗的角度上考虑,设计放大器应选用 场效应 类晶体管,尤其是 MOS 类晶体管。

(15)单管共射放大器,在 负载开路的 情况下,直流负载线和交流负载线重合;任何放大器在 静态工作点 处,直流负载线与交流负载线必相交。

(16)晶体管输入特性描述的是 在输出管压降不变的情况下,输入电流与输入电压的关系 ,场效应管 不描述 输入特性,这是因为 其输入电流从理论上讲恒为0 。

(17)场效应管是用 垮导 来描述其放大倍数的,从这个意义来讲,它可方便地组成 电压 输入 电流 输出型放大器。

(18)?可以用来求静态工作点,gm可以吗?( 不可以 )

2.试分析图3-28所示各电路是否能够放大正弦交流信号,如果不能,指出其错误,并改正。

+_Rb+VCCRcC+VCCRc+VCCRc+TRb+T uo_ +ui_VBB uo_+T ui +_Rb +ui_Re uo_ (a) (b) (c) +VCCRc+TC+VCCReTRb+C+VDDRGRdT+ uo_ +ui_Rc +ui_ui uo_uo _ R1C1TR3RsR2 +VDDRd+RL -VDDRd+ (d) (e) (f) +VDDCRdC2++ 解:

ui_uo_T +ui_ uo_ +T uouiRgRs_ 图3-28 习题2电路图 _ (g) (h) (i) (a)不能,发射结没有加偏置。改:Rb接地一端改接到VCC (b)不能,VBB使ui短路。改:串接Rb到上VBB支路; (c)不能,集电结正偏置。改:加基极电阻Rb (d)不能,PNP管,电源加反。:改:VCC改成-VCC (e)可以;

(f)不能,结型,UGS=VCC.改:RG接电源端改接地端; (g)不能,C使ui短路。改:去掉C; (h)可以;

(i)不能,UGS=IDQRS>0,而P沟道增强型管要求小于0。改:偏置电路换成分压式的。

3.画出图3-29所示各电路的直流通路和交流通路。设所有电容对交流信号均可视为短路。

R1+VccR4C3+T1C1+R2T2C2R3_

R1R3Rb1Rc1Rc2T2T1C1+VccuoRb2IsD1Re2RLui_ (a) R5R6T2 (b) +Vcc+VCC+RsRb1

RsC1T1+_R2R4C2u_sVBBTRLCRcRb2 usuoD (c) (d) 图3-29 习题3电路图 解:图3-29所示各图的直流、交流通路如下图所示

R 3+VccR4R1T1R2T2+T2R1R2_R4T1+uouiR3_

习题3(a)答案 Rb1Rc1Rc2T2T1Rb2Re2RLIsRb1+VccT2T1Rb2Rc1rzRe2RLDz 习题3(b)答案

+VccR3R5R6T2T1Rs+_R2R1R4rDRR5T2R1T1R2R4Dus3R6RL 习题3(c)答案 +VCCRsVBBRb1+u_sRsTRc TRb1Rb2Rc+Rb2uo_ 习题3(d)答案

4. 电路如图3-30所示,已知晶体管?=100,rbb′=300Ω,VCC=10V,UBE=0.7V,晶体管饱和管压降UCES=0.5V。 (1) 求电路的静态工作点;

(2) 当出现下列各种故障时用直流电压表测

晶体管的集电极电位,应分别为多少? (a)C1短路; (b)C2短路; (c)Rb1短路

(3)画出微变等效电路,求Au、Ri及Ro。负载开路时其动态性能如何变化? 解: (1)

图3-30 习题4电路图 s R +Rb1500kΩRb210kΩC1 3.5kΩ+VCCRc2.5kΩC2 TRL2.5kΩ+ uo_ui_

IBQ?VCC-0.79.3??0.018mARb1?Rb2510k

ICQ?βIBQ?1.8mAUCEQ?VCC?ICQRC?5.5V(2) C1短路时:

IBQ?IRb?IRS?VCC-0.70.7-??0.182mA

Rb1?Rb2RS晶体管截止,UCQ=VCC=10V C2短路时:

V'CC?RLVCC?5VRL?RC

R'C?RC//RL?1.25k?''UCQ?VCC?ICQRC?2.75VRb1短路时:

IBQ?VCC-0.79.3??0.93mARb210kV?0.5?CC?3.8mARC

ICQ?βIBQ?93mA?ICM晶体管饱和,UCQ= UCES=0.5V (3)

ii+ibrbeicRc+RLRoiiuo_

ibicRcio+ui_RbRiRb rbeuo_

习题4(3)的微变等效电路 'rbe?rbb?(1?β)26mV?1.7kΩICQ??73.5(Rb?Rb1?Rb2)

Au???(RC//RL)rbeRi?Rb//rbe?1.7kΩRo?RC?2.5k?负载开路时,Au增大一倍,Ri、Ro不变

5. 电路如图3-31(a)所示为PNP管组成的放大电路,输入端加正弦交流信号。已知β=100,rbb′=200Ω。 (1)估算静态工作点;

(2)画出微变等效电路;求Au、Aus、Ri及Ro。

(3)改变输入信号的幅度并调节Rb的值,用示波器观察输出波形,当出现题图3-31(b)所示的三种失真现象时,分别说明是什么性质的失真?如何消除?

Rs3.5kΩ++Rb51kΩ-Vcc(-12V)Rc2kΩC+ uo 0 uo 0 uo 0 t t t uoui__us_ 解:

设IBQ、ICQ电流参考方向为流入,IEQ为流出: (1)

(a) (b) 图3-31 习题5电路图 IBQ?-VCC?0.7?0.7??-0.02mARbRS

ICQ?βIBQ?-2mAUCEQ?-VCC?ICQRC?-8V(2)

'rbe?rbb?(1?β)iiib++Rb26mV?1.5kΩ-ICQRsAu???RCrbeus_+ui_rbeicRcRLuo_??133

Ri?Rb//rbe?1.5kΩRo?RC?2k?AUS?RiAU?-40Ri?RS习题5(a)微变等效电路 (3)

(a) 截止失真,减小Rb (b)饱和失真,增大Rb

(c)截止和饱和失真,减小输入信号幅度

6.放大电路如图3-32(a)所示,输入信号为正弦波。

(1)试分析图中标有符号的各电量(电流或电压)哪些属于直流量哪些纯粹是交流量?哪些是在直流量上叠加交流量?设电路中各电容对交流短路。

(2)在图3-32(b)晶体管的输出特性曲线上做直流负载线和交流负载线,分析动态范围。

+12VC_500iR+ iRb2.5k510kiC/mA 4 40μA 30μA 20μA 10μA 2 4 6 8 10 123 1 iRc+_uCC1_RsiC+uC2C2_++uC1uCE3kuo_ 2 1 us+_ (a) (b) uCE/V 图3-32 习题6电路图

解:(1)uc1、uc2、uc、iR是直流量, uCE、iC、iRC、iRb直流叠加交流, uo是交流量 (2)

最大不失真输出电压:

4 3 1 2 1 2 4 6 8 Q ic/mA 40μA 30μA 20μA 10μA 10 12uce/V 习题6(2)交、直流负载线 Uom?ICQ(3K?//2.5K?)?2.7V

7. 在图3-33所示电路中,VCC=24V,RL=RC=2kΩ,β=50,Rb1=10kΩ,Rb2=30kΩ,Re1=2kΩ,Re2=150Ω,Rs=1kΩ,rbb′=200Ω。

(1)求静态工作点的值。如果断开Rb1,电路能否正常放大?

(2)画出微变等效电路;计算Au、Ri及Ro。 (3)设输入正弦信号us的有效值10mV,计算

Rs+ui_Rb1Re2Re1+_Rb2C1TRLCe_RcC2++Vccuous 图3-33 习题7电路图 输出电压uo的有效值。

解:(1)

UBQ?Rb1VCC?8VRb1?Rb2UBQ?0.7Re1?Re2?3.4mA

ICQ?IEQ?UCEQ?VCC?ICQ(RC?Re1?Re2)?14.1V断开Rb1,基极电流太大,晶体管进入饱和区,不能正常放大。 (2)

'rbe?rbb?(1?β)26mV?965ΩICQAu??β(RC//RL)??5.8rbe?(1?β)Re2

习题7(2)微变等效电路

Ri?Rb1//Rb2//[rbe?(1?β)Re2]?4kΩ Ro?RC?2kΩAUSRi?AU?-4.6Ri?RS(3)

Uo?AusUi?46mV

8 .在图3-34所示电路中,VCC=12V,Re=RL =2kΩ,UBE=0.7V,β=100。 (1)现已测得静态管压降UCEQ=6V,估算Rb的阻值;

(2)画出微变等效电路,计算Au、Ri及Ro。 (3)求该电路的跟随范围(即最大不失真输出电压的峰-峰值)

解:

+C1TCeRe+RLRb+Vccui_uo_ 图3-34 习题8电路图 UCEQ?VCC?ICQReICQ?3mAIBQ?IBQ??ICQ?30?A

VCC-0.7Rb?(1??)Re

习题8 微变等效电路

Rb?177k?(2)

'rbe?rbb?(1?β)26mV?1.2kΩICQ

Au?(1?β) ( Re//RL)?1rbe?(1?β ) (Re//RL)Rb?rbe?939Ω1??Ri?Rb/[/rbe?(1?β)(Re//RL)]?101k?Ro?Re//

(3)UOPP?2Uom?2ICQ(Re//RL)?6V

9. 如图3-35所示射级跟随器电路。设图中所有电容对交流短路,β=100,rbe=2kΩ。当电路满足Rb3>>rbe的条件时,写出电容C断开和接-VCC(-20V)Rb1上两种情况下放大电路输入阻抗Ri的数学表达式,

20k对两种结果进行比较分析,说明电容C的作用。 C1 T +Rb3CC2 100kui+ Rb2Reu__o10k1k

图3-35 习题9电路图 解:C断开时:

Ri?[Rb3?Rb1//Rb2]//[rbe?(1?β)Re]?50kΩ

C接入:

Ri?rbe//Rb3?(1?β)(Re//Rb1//Rb2)?100k?

此电路为自举式射级输出器。电容C的接入增大了输入电阻。

一般当满足Rb3>>rbe,Rb1//Rb2>>Re时,Ri?(1?β)Re?100k?,使输入电阻基本不

(12)电压输入输出型运放是用量最大的运放,因而产量大、价格低。对吗?( 对 ) (13)基本镜像恒流源的原理是两个三极管工作在同 一条输出特性曲线 上。 (14)在运放中恒流源的作用有 提供静态工作电流或提供有源负载 。 (15)由于 频率特性好且易于集成 ,光电耦合具有很广阔的前景。

2 . 如图4-63所示多级放大电路中,试判断各单级放大电路的类型及各级间的耦合方式。

Rb2RRb1Rc1c2 C1+T1C2T2+VccC3+R1R2T2++VccRb1Rc1Rc2T2T1Rb2IsRe2RLC2+Vcc T1Ri_ 3 u __uoui+ VBBuo_Re1C1 解:

+R1 +Vcc (a) (b) (c) +VccR4T1R3R5R2 R6R8+T2R1C1R3R5R6T2C3R7T3R8C4T1C2uoR7R9_Rs+ui_R2R4usR9RL_n1=2000Dn2=1000 (d) (e) 图4-63 习题2电路图 (a) 两级共射,阻容耦合 (b) 两级共射,直接耦合 (c) 共射-共集,直接耦合 (d) 共源-共射,阻容耦合

(e) 共射-共源-共射,阻容-变压器耦合

3 . 画出题2中各图微变等效电路,并写出Au、Ri及Ro的表达式。 (略)

4.图4-64为两级阻容耦合交流放大电路。设β1、β2、rbe1、rbe2及各电阻均为已知。 (1)分析两管工作的组态;

(2)求电路的电压增益Au、Ri及Ro。

解:

+-VccRb1C1Rb2Re1Re2T2C2uoRc2Rb3T1C2Rb4ui_Cb-Vcc 图4-64 习题4电路图 (1)共集-共基放大电路

AU?AU1?AU2AU1?Au2?(1?β1)(Re1//Ri2)rbe1?(1?β1)(Re1//Ri2)?RC2rbe2rbe21?β2

Ri2?Re2//Ri?Rb1//Rb2//[rbe1?(1?β1)(Re1//Ri2)]Ro?RC2

5.在图4-65所示的两级阻容耦合放大电路中,已知β1=β2=50,rbe1=1.6 kΩ,rbe2=1 kΩ,其它参数如图中所示。

(1)电路的输入阻抗Ri和输出阻抗Ro; (2)电路的电压放大倍数Au、Aus。 解:

Rs5k+15VRb1250kC1+T1Re110kRb250kRc25.1kT2C3C2Rb310kRLRe21k5.1k+uo_us+_ui_Ce2 图4-65 习题5电路图 Ri?Rb1//[rbe1?(1?β1)(Re1//Ri2)]?42kRi2?Rb2//Rb3//rbe2?1kRo?RC2?5.1kAU?AU1?AU2AU1?Au2?(1?β1)(Re1//Ri2)?1rbe1?(1?β1)(Re1//Ri2)??2(Rc2//RL)??125rbe2RiAu??112Ri?RsAU??125Aus?

6 .电路如图4-66所示为场效应管和晶体管组成的两级放大电路。已知T1的gm,T2的β及rbe。

(1)画出微变等效电路;

(2)求电压放大倍数和输入、输出阻抗。

uiRgReCeC1 RcT1T2C2RL+VCCuo 图4-66 习题6电路图

解:

(1) 微变等效电路如图所示。 (2)

AU?AU1?AU2AU1Au2ugmuGSrbegmrbe?o1??uiuGS?gmuGSrbe1?gmrbeu?(RC//RL)?o??uo1rbe++gsu_GSuiRg_++gmugsuO1_drbeicRcRLuo_Ri2?RgRo?RC

习题6 (1) 微变等效电路 7. 在图4-67两级放大电路中,已知晶体管β=50,,rbb′=300Ω,UBE=0.7V;二极管UD=0.7V,

rD=100Ω; 场效应管UGS(th)=4V,IDO=10mA。

(1)求各级静态工作点;

R120kΩRs+2.8kΩR24kΩT1R33kΩT2++12V (2)为了保证T2管正常工作,求R2的最大值;

(3)写出中频电压放大倍数Aus、输入阻抗Ri

us和输出阻抗Ro的表达式。

解:

uoD__ 图4-67 习题7电路图 (1)IBQ?IR1-IRS?VCC-UBE-UDUBE?UD-?0.03mAR1RS

ICQ??IQ?1.5mAUCEQ?VCC?ICQR2?UD?5.3VUGSQ?UCEQ?UD?6VIDQ?IDO(UGSQUGS(th)?1)2?2.5mAUDSQ?VCC?IDQR3?4.5V(2)UGSQ?VCC?ICQR2?UGS(th)R2?5.3K(3)AU?AU1?AU2Au1???R2??32rbe?(1??)rD26mV?1.2kICQ'rbe?rbb?(1??)Au2??gmR3??7.5gm?2UGS(th)IDOIDQ?2.5mSAu?240Ri?R1//[rbe?(1??)rD]?4.8K?Ro?R3?5K?

8. 若在差动放大器的一个输入端加上信号ui1=20mV,而在另一输入端加入信号ui2。当ui2分别为20mV、-20 mV、10 mV、0V时,分别求出上述四种情况的差模信号uid、共模信号uic及差模输入ui的数值。

解:

ui1?ui22u?ui2uic?i1

2ui?2uiduid?

9. 图4-68所示电路中,晶体管参数理想对称,β均为50,rbb′=300Ω。 (1)求静态时两管的ICQ、UCQ;

(2)求当ui1=5V,ui2=5.01V时的双端输出电压uo; (3)求当ui1=10mV,ui2=0V时的双端输出电压uo; (4)若Rc1=5kΩ,Rc2=5. 1kΩ,重复(1)、(2)计算过程。

解:

1kΩ+ui1_5kΩ(-12V)Rc15kΩ(+12V)+uoT1_T2Rc25kΩc1c21kΩ+ui2_ 图4-68 习题9电路图 (1)ICQ?IEQ?VEE-UBE?1.13mAUCQ?VCC?ICQRC?6.35V2Re(2)电路完全对称时uo?Ad(ui1?ui2)Ad???RCrbe?RQ'rbe?rbb?(1??)26mV?1.5KIEQAd??100uo?Ad(ui1?ui2)??1V(3)分析同(2)uo?Ad(ui1?ui2)??1V(4)电路不对称:ICQ1?ICQ2?IEQ?1.13mAUCQ1?VCC?ICQ1RC1?6.35VUCQ2?VCC?ICQ2RC2?6.23V对差模信号:?u0d??uc1-?uc2?Ad1uid?Ad2(?uid)?(Ad1?Ad2)uidAd1???RC1RQ?rbeAd2???RC2RQ?rbe?u0d???(RC1?RC2)RQ?rbeuid???(RC1?RC2)RQ?rbe1?(ui1?ui2)??1.01V2对共模信号:?u0c??uc1-?uc2?Ac1uic?Ac2uic?(Ac1?Ac2)uicAc1???RC1RQ?rbe?2(1??)ReAc2???RC2RQ?rbe?2(1??)Re?uoc???(RC1?RC2)?(RC1?RC2)1uic???(ui1?ui2)?0.05VRQ?rbe?2(1??)ReRQ?rbe?2(1??)Re2

?uo??u0d??uoc?(?1.01)?0.05??0.96V10. 在图4-68所示电路的基础上接入10kΩ的负载RL及100Ω的射级调零电位器RW,如图4-69所示。设电位器的滑动端处在其中点,试对该电路作全面的静态分析和动态分析。

解:

+ui_1kΩ(+12V)Rc5kΩ+uoT1RLRw_T2Rc5kΩ1kΩ5kΩ(-12V) 图4-69 习题10电路图

静态分析:I?VEE-UBEEQ1?1.13mA2RW?2ReICQ1?ICQ2?IEQ?1.13mAUCQ1?UCQ2?VCC?ICQRC?6.23V动态分析:?(R1AC//2RL)d??R?)1?-25Q?rbe?(1?2RWR?(2R(1??)1idQ?rbe?2RW)?10kR

O?2RC?10K

11. 如图4-70所示差分放大电路,已知β=50, rbb′=300Ω。 (1)求静态时RL=2.2kΩ及RL=∞两种情况下两管的集电级电流及集电极电位;

(2)写出输出电压uo的表达式,计算RL=2.2kΩ,ui=10mV时uo的值

(3)计算共模抑制比及共模输入阻抗;

(4)T2管的基极接地,为什么其集电极可以有信号输出?分析T2的放大过程。

解:

(1)IVEE-UBEEQ?2R?2.mAeICQ1?ICQ2?IEQ?2mAUCQ1?VCC?9V

RL??:UCQ2?VCC?ICQ2RC?4.6VRL?2.2K?:ULCQ2?RRVCC-ICQ(RC//RL)?2.3VL?RC

+9VRcuo2.2kuiTRL1T2Re2k-9V 图4-70 习题11电路图 (2)uo?Adui?ACuicAd?1?(RC//RL)2rbeAc??uo??(RC//RL)rbe?2(1??)Re1?(RC//RL)2rbe?ui??(RC//RL)u?irbe?2(1??)Re2'rbe?rbb?(1??)26mV?950?IEQ

uo?275mV(3)CMR?Ad1r?2(1??)Re?be?200Ac2rbe1Ric?(rbe?(1??)Re)?50k?2(4)射级耦合,T2共基放大

12. 某场效应管差动放大电路如图4-71所示。对电路做全面的静态和动态分析。 解:

uiT1Rd+uo Rd+VDD_T2Rs_VSS 静态分析:UGSQ?VSS?2IDQRSIDQ?IDO(UGSQUGS(th)?1)2

图4-71 习题12电路图 UDQ?VDD?IDQRdUSQ??(VSS?2IDQRS)动态分析:Ad??gmRdRid??RO?2Rd

13. 电路如图4-72所示,已知晶体管的β=200,rbb′=200Ω,RQ=2kΩ。忽略晶体管的饱和电压降,希望信号最大输出电压为12V,试求: (1)电阻RC的值;

(2)差模电压增益和差模输入阻抗;

(3)如果希望uo一端接地,并构成同相放大器,负载应接在何处?

解:

u_iIo2mA-12V+RQRc+12Vc1T1+uo_T2Rcc2RQ 图4-72 习题13电路图 (1)ICQ?UCEQ1IEQ?1mA2?UCQ?UEQ?VCC?ICQRC?(?UBE?IBQRQ)?VCC?ICQRC当UCEQ?6V?ICQRC?6V?RC?6K?满足u0mmax?12V??uc1max?6V(2)Ad???Rcrbe?RQ??17626mV?5.4kIEQ

'rbe?rbb?(1??)Rid?2(RQ?rbe)?14.8k

(3)接在c2和地之间。

14. 电路如图4-73所示,所有晶体管均为硅管,β均为60,rbb′=100Ω,稳压管稳压值UZ=3.7V。试求:

(1)求T3管的集电极电流IC3;

(2)要使静态时uo=0,则Rc2=?; (3)求差模电压放大倍数Ad、差模输入阻抗Rid及输出阻抗Ro。

u_iIc3T3RC310kΩDzRc410kΩ+T1T2Rc2R2kΩRe4500ΩT4+VCC(+12V)uo_+-VEE(-6V) 图4-73 习题14电路图 解:

(1)IC3?IE3?(2)uo?0?ICQ4RC4?VEE?0?ICQ4?0.6mAIBQ4?IRC2?ICQ4UZ-UBE?0.3mARC3??0.01mA1IC3?IBQ4?0.14mA2IRC2RC2?ICQ4Re4?UBE?1VRC2?(3)Ad?Au1?Au2Au1?1?(RC2//Ri2)??152rbe126mV?10k?1IC32?(1??)Re4?30K26mV?2.8kIEQ41V?7.14K?IRC2'rbe1?rbb?(1??)Ri2?rbe4

'rbe4?rbb?(1??)Au2??rbe4?RC4??20?(1??)Re4Rid?2rbe?20kRo?Rc4?10k

15. 电路如图4-74所示。指出连接正确的复合管的类型,标明其等效管脚。

T1T2T1T2T2T1T3T1T2T3 (a) (b) (c) (d) T2T1 T1T2T1T2T2T1 (e) (f) (g) (h) 图4-74 习题15电路图 解:(a)错误 (b)错误

(c)正确,PNP管, e、b、c(从上到下) (d) 正确, NPN管, c、b、e(从上到下) (e)错误 (f) 错误

(g)正确,N沟道增强型,D、G、S(从上到下) (h)错误

16. 威尔逊电流源是镜像电流源的一种改进电路,如图4-75所示。设V1=V2=10V,R1=8.6kΩ,R2=4.7kΩ,三个晶体管的特性均相同,β均为50,UBE=0.7V。求晶体管T2的集电极对地电位UC2=?

解:

V1V2C1R1R2T2I?IC1?V1?2UBE?1mAR1

T1T3UC2?V2?IR2?5.3V

图4-75 习题16电路图 17.某复合管差分放大电路如图4-76所示。设所用晶体管均为硅管,β1=β2=30,β3=β4=100。 (1)求静态时Ic5 、IRc的值;

(2)求差模电压放大倍数Ad、差模输入阻抗Rid和输出阻抗Ro 解:

II

(1)IR?12V-UBE?2mAR?Re6I RcRc+6V6.2k_IC5?IEQ3IEQ1Re6IR?1mARe5Rc6.2k+uo+T1T3RWT2T4100R3kui_ c5IRC?ICQ3?ICQ1?0.5mA

T5Re56kT6Re6 3k图4-76 习题17电路图 (2)Ad???1?3RCrbe1?(1??1)[rbe3R?(1??3)W]2??40'rbe1?rbb?(1??1)26mV?156KIEQ126mV?5.2KIEQ3RW]}?912k2

'rbe3?rbb?(1??3)Rid?2{rbe1?(1??1)[rbe3?(1??3)Ro?2Rc?12.4k

18. 如图4-77所示为F007集成运放中的电流源电路,各管的β均为5,UBE=0.7V。试计算IC13、IC10的值。

解:

T12IR5C102VCC?2UBEIR??0.73mAR5IC10?UTIlnRR4IC10

39kRT10R43k T11 -15V IC10?28?AIC13?图4-77 习题18电路图 ???2IR?0.52mAIIII1?IC5?0.5mA2IEQ3??5?A1??3

R_6V +15VT13C13

19.如图4-78所示为集成运放5G28的输入级简化电路。试说明电路组成特点及各元、器件的作用。

解:

T1、T2结型场效应管组成的差分放大电路,双入单出; T3、T4电流源电路做有源负载; T5恒流源电路提供偏置。

20. 如图4-79所示为集成运放的互补对称输出级电路。试说明电路组成特点及各元、器件的作用。

解:

T1、T2组成NPN型复合管和T3构成互补输出,调节R2

提供1.4V的偏置,消除交越失真。

21. 已知一集成运算放大器的性能参数为:Ad=10,KCMR=80dB。计算当差模输入电压ui=10μV、共模输入电压uic=1000μV时的输出电压uo。考虑输入失调电压UIO=1mV时运放是否工作在线性区? (已知VCC=12V)

解:

5

R3-Vcc+VccR1R2T1T2+DT3RLT36001.4k+VCC T5+ui_T1T2uoT4600 -VEE 图4-78 习题19电路图 uiuo_ 图4-79 习题20电路图 CMR?80dB?104Ad?10CMRuo?Adui?Acuic?1.01VAC??Ad(ui?UIO)?Acuic??UOM运放不工作在线性区。【修正:教材中该题已知条件应包括“VCC=12V”】 22. 电路如图4-80所示。

(1)说明电路是几级放大电路,各级分别是哪种形式的放大电路(共射、共集、差放等);

(2)分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标(如增大放大倍数、输入电阻等)。

解:

输入级:T1T3、T2T4组成共集-共基差分放大电路,T5、T6为有源负载;

中间级:T7、T8两级共射放大 输出级:T9、T10共集互补输出;

第5章 习题答案

1.概念题:

T3I1T5T6RT4T7T8ui1T1T2ui2I2D1D2T9+VccuoT10-Vcc 图4-80 习题22电路图 (1)反馈有时将输出的全部都馈送到输入端,其典型的例子是 射极跟随器 放大器和 源极跟随器 放大器。

(2)电压反馈时,反馈网路输出一定是电压吗?( 不一定 )并联反馈时,反馈网路的输出一定是电流吗?( 是 )

(3)“负反馈有用,正反馈没用”这种说法对吗?( 不对 )按照输入端 的信号耦合方式 和输出端 的信号取样方式 负反馈共有 4 种组合形式。

(4)当希望稳定输出电压并且希望提高输入阻抗时,应引入 电压串联负 反馈;当负载需要恒定电流并且信号源也为电流型时,应引入 电流并联负 反馈;当希望稳定输出电压并且信号源为电流型时,应引入 电压并联负 反馈;当输入为电压信号并且输出为电流信号时,应引入 电流串联负 反馈。

(5)为了稳定电路的静态工作点,应引入 直流负 反馈;为了改善电路的动态特性,应引入 交流负 反馈。

(6) 方框图 法是分析负反馈放大器的最基本的方法,在求解A和F时保持F网路的 空载 效应是非常重要的。

(7)有人说:“不使用反馈技术,要设计具有精密增益、高稳定度的放大器简直难于上青天”,你觉得对吗?( 对 )

(8)设计电压电流转换电路可直接选用 电流串联负 反馈电路;设计电流电压转换电路可直接选用 电压并联负 反馈电路。

(9)如果开环放大器由3级以上的单管放大器组成,则组成的负反馈电路有可能出现 自激 的现象,这是因 晶体管结电容形成的移相 造成的。

(10)共基放大器比共射放大器 频率响应 好,这是因为 在共基接法下,集基电容不产生加倍的米勒效应 。

(11)分析放大器时,按 低频 段、 中频 段及 高频 段分开

讨论,不但计算简单,而且意义明确。

(12)当 信号频率 较高时,有些负反馈放大器是不稳定的,此时可采用 滞后补偿法 、 超前补偿法 等方法进行补偿。

(13)开环放大器A和反馈网路F可能有量纲,例如 欧姆 或 西门子 ,但 环路增益 是没有量纲的。

2.电路图如图5-58所示。

(1)判断各电路中是否引入了反馈,对于引入反馈者试判断电路引入了什么性质的反馈,这些性质包括直流反馈、交流反馈、交直流反馈、局部反馈、全局反馈、电压反馈、电流反馈、串联反馈、并联反馈、正反馈、负反馈,设图中所有电容对交流信号均可视为短路;

(2)就整体反馈而言,你认为哪些电路引入了深度负反馈,请写出其反馈系数表达式和闭环增益表达式。

+VccR1C1+ui_R2R4R5RLC3R3TC2+uiuo_R1+_AR3C2uoR2C1RL (a) (b) +Vcc+VccR1C1T1Rs+C3R3R4R6R8C4_R2C2R5R7T2C5+R2C1+T1R1R3_C2R5C3T2RLR4R6C4R8_R7C5+uouiuous_ (c) (d) VDDR1R2 +VccR3R4T1D1A1+D2R5RLT2R1T1T2A++RLuo_R3R4R5R6ui_ui_R2+uo_-VSS (f) -VEE (e) +VccR1TR3C2R4C3+C1Rs+__+R4uiA1R2R1R3A2uouiusR2uo_ (g) (h) 图5-58 习题2电路图

解:(1)图(a)R4和R5共同引入了直流电流串联负反馈, R5引入交直流电流串联负反馈。

图(b) 由于C1对交流短路,C2对直流开路,故电路不存在任何反馈。

Au?Au1?Au2Au1??Au2??gm1{R5//[rbe2?(1??2)R7]}??31?gm1(R4//R6)?2[R9//RL//(R6?R4)]??0.5rbe2?(1??2)R7Au?1.5ufR4Fu???0.5uoR4?R6AuAuf??11?AuFuRif?(R3?R1//R2)?550k?

Rof?

1[R9//(R4?R6)]?760?

1?AuFu10. 电路如图5-65所示,该电路由四级三极管直接耦合而成。 (1)判断R7是否引入负反馈,并判断反馈类型;

(2)电路有无可能发生自激振荡; (3)假设闭环增益|AF|在低频段为80dB,

+??+VccD1R2R1R4T2T1R7R3R5R6D2R9RLT3R8T4+T4管的结电容影响可忽略。T1、T2及T3的结电容在频率f=104处会引入一个低通环节,请画出20lg|AF|的波特图。并分析自激可能产生在什么频率处;

(4)若要消除自激,可采用哪些方案。 解:(1)R7引入了电压并联负反馈。

??ui_uo_ 图5-65 习题10 电路图 (2)电路由四级三极管耦合而成,可能产生超过180°的相移,故有可能发生自激振荡。 (3)波特图如图所示:fc≈2.53105KHZ,f0≈2.53104KHZ,fc > f0,系统不稳定。 自激可能产生在f0≈2.53104KHZ频率处。

??

习题10 波特图

??(4)a、可以降低低频段的闭环增益|AF|,让fc提前产生,如|AF|=50dB,就可以让fc<105Hz,从而避免自激振荡。这可以通过改变放大器开环增益或反馈系数达到目的,且不改变放大器的带宽和相频特性。

b、采用频率补偿,在反馈环路中增加阻容元件,改变|AF|的频率特性,常用的补偿方法有滞后补偿和超前补偿,具体可参考课本。

11. 电路如图5-66所示。按照晶体管、场效应管的高频等效模型在全频段内分析该放大器的增益Au,输入阻抗Zi,输出阻抗Zo。已知VCC=12V,β1=50,rbb′=300?,fT1=100MHz,Cμ=20pF,gm2=4mS, RS=1k ?,Cgs=Cgd=2pF,Cds=0.1pF。

图5-66 习题11电路图 Rs+Us_?100kΩ??+VccR11kΩR2C250kΩ2kΩR3R5C310μFC1T110μF10μF20kΩ+T2RL1kΩUo_R4 【修正:教材中该题应把gm2改为4mS,还应加已知条件“RS=1k ?,Cgs=Cgd=2pF,Cds=0.1pF”】

解:中频段放大器的增益:

rbe?rbb/?(1??1)IEQ126mVUT?rbb/?(1??1)IEQ1(1??1)UT?500?VCC?UBEQ1R1

gm1??0.23SAum??

rb'erbe?gm1(R2//R3//R4)?(?gm2?R5)?800

低频段: C1环节:fL1?1?10HZ

2?[(R1//rbe)?RS]C11?1HZ

2?(R2?R3//R4)C21?5HZ

2?(R5?RL)C3C2环节:fL2?C3环节:fL3?高频段:

R?rb'e//(rbb'?Rs//R1)?185?'C??C??(1??rb'e'RL)C??gm?'?(1?RL)C??4.6?F 2?fTrb'e'RL?R2//R3//R4?1k?fH1?1?1.87MHZ '2?RC?Rg?R2//R3//R4?1k?'Cgs?Cgs?[1?gm2(R5//RL)]Cgd?8.8pF

fH2?1?16MHZ'2?RgCgsAU?Aum1fffff(1?jL1)(1?jL2)(1?jL3)(1?j)(1?j)ffffH1fH2

Ri?11'?R1//[rbb?(rb'e//)]'2?fC12?fC?12?f(Cds?(1?1)Cgdgm2(R5//RL)

RO?R5//12. 如图5-67所示电路,假设场效应管gm已知。 (1)写出全频段内增益A的表达式; (2)画出A的幅频、相频特性图;

(3)描述C2变化时,A的波特图的变化趋势。 解:(1)场效应管的简化高频等效模型如图(a)所示,电路对应全频段的交流通路如图 (b)。

?Rs+Us_?+VDDR2C1TR1R3C2C3+? RLUo_ 图5-67 习题12 电路图 ggd'CgsUgs_.+g Umgss.R'LUds_.+RsC1R1Ugs_.+d'CgssR3g UmgsR2C2.C3RL+U_s.+Uo_. Ri (a) (b) 习题12 答案图 中频段:C1、C2、C3可视为短路,C'gs可忽略,放大器等效电路如右,增益为:Ausm?gRs+d+R1???gmR2 Rs?R1U_sRi.+R1Ugs_.g Umgss.R2Uo1_.低频段:C'gs可忽略, C1、C2及C3必须考虑。 考虑C1的影响时,应将C2、C3短路。 由C1所在回路确定的下限频率为: fL1?1

2?C1(RS?R1) 中频段等效电路 考虑C3的影响时,应将C1、C2短路。 由C3所在回路确定的下限频率为: fL3?1 2?C3(R2?RL)

低频段等效电路

考虑C2的影响时,应将C1、C3短路。 由C2所在回路确定的下限频率为:

fL2?1

2?C2(R3//(1/gm))总的下限频率为: fL?1.1fL21?fL22?fL23

高频段:C'gs必须考虑, C1、C2可视为短路。等效电路如图所示

fH??1 '2?Cgs(R1//Rs)?g+d+RsAus?Ausm1fLf (1?)(1?j)jffHU_si.+R1Ugs_.'Cgsg Umgs.R2Uo1_.sR 高频段等效电路

(2)波特图:

20lg|Aus|

+20dB/十倍频 20lg|Ausm| ?-20dB/十倍频 0.1fL fL 10fL -90° -135° -180° -225° -270° 0.1fH fH 10fH f f 放大器的全频段波特图


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