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模拟电路第十章 综合测试题及参考答案


第 10 章 综合测试题及参考答案
10.1 综合测试题一

1、 (30 分,每空 2 分) (1)硅半导体三极管三个电极相对于“地”的电压如图 10.1.1 所示,由此可判断该管的工 作状态为 。
iD/mA -9V -4 -2 -6.2V T -6V 图 10.1.1 图 10.1.2 -2 -4 0 vGS/V

>(2) 10.1.2 所示为某 MOSFET 的转移特性, 图 试判断该管属于何种导电沟道? 是 增强型管还是耗尽型管? 并确定开启电压 VT 或夹断电压 VP 的值 。 (3)某放大电路在负载开路时的输出电压为 6V,当接入 2kΩ 负载电阻后,输出电压降 为 4V,这表明该放大电路的输出电阻为 。 (4)设图 10.1.3 所示电路中硅稳压管 DZ1 和 DZ2 的稳定电压分别为 5V 和 8V,正向压降 均为 0.7V,则电路的输出电压 VO= 。
1kΩ 1 7805 3 VI R2 - 图 10.1.3 2 R1 5kΩ + VO

+ +
12V - DZ1 DZ2 VO

+


图 10.1.4



(5)由三端集成稳压器 W7805 组成的电路如图 10.1.4 所示,当 R2=5kΩ 时,电路的输出 电压 VO= 。 (6)设计一个输出功率为 20W 的扩音机电路,若用乙类 OCL 互补对称功放电路,则应 选 PCM 至少为 W 的功率管两个。 分) (2 (7)当电路的闭环增益为 40dB 时,基本放大器的增益变化 10%,反馈放大器的闭环增
270

益相应变化 1%,则此时电路的开环增益为 dB。 (8)图 10.1.5 所示电路中,T1、T2、T3 管特性相同,VBE1=VBE2=VBE3=0.7V,β1=β2=β3 且 很大,试确定 IREF= ,IC2= ,V1-V2= 。
+15V R1 10kΩ V1 IREF V2 T1 T2 T3 R2 5kΩ IC2 + vi


+VCC RB1 C1 RL RE


RC

C2 +

RB2

vo

图 10.1.5

图 10.1.6

(9)放大电路如图 10.1.6 所示,若将一个 6800pF 的电容错接在 b、c 极之间,则其中频 电压增益的绝对值│Avm│将 ,fL 将 ,fH 将 。 2、 (12 分)放大电路如图 10.1.7 所示。设各电容均足够大,三极管的参数β 1,β 2,r be1, r be2,rce2 已知,并且 VBE= 0.7V。 (1)指出 T1,T2 各起什么作用? (2)估算静态工作点电流 ICQ1。 (3)写出中频时电压放大倍数 Av,输入电阻 Ri 和输出电阻 Ro 的表达式。 3、 分)判断图 10.1.8 所示电路中级间交流反馈的极性和组态。如是负反馈,则计算在 (8 深度负反馈下的反馈系数和闭环电压增益 Avf=Vo/Vi,设各三极管的参数β ,r be 为已知, 电容为足够大。
+VCC +12V +VCC R2 200Ω R1 + vi


R4 22kΩ T1 C2 C1 + RL R5 2kΩ vo
- -

R1

R2 C2

R4

R5

R7 T3

C5 +

12kΩ

+

C1

T1 T2 vo

T2 R3 50Ω Ri 图 10.1.7

VBB

vi

R3 R6

C3

R8 C4


Ro 放大器电路 271 图 10.1.8 反馈放大器

4、 (10 分)在图 10.1.9 所示的放大电路中,已知三极管的参数如下:β =100,VBE= 0.7V, r be1= r be2=43.7kΩ ,稳压管 DZ 的稳压值 VZ=6.7V,A 为理想运放。试求: (1)电压放大倍数 Av = vo vi1-vi2 的值;

(2)运算放大器 A 的共模输入电压 VIC 的值;共模输出电压 VOC 的值。 5、 分)一种增益可调的差动放大电路如图 10.1.10 所示,设 A 为理想运放。试推导其 (8 输入与输出之间的关系式。
+15V RC 100kΩ vi1 vi2 RB 6.6kΩ RB3 1kΩ DZ T3 RE3 50kΩ -15V 图 10.1.9 放大电路 图 10.1.10 运算放大器电路 R2 R2/k T1 T2 6.6kΩ RC 100kΩ RB Rf=1MΩ _ + vi1 ∞ A vo vi2 R1 R2 R1 R2 R2

_ +

∞ A vo

RP 1MΩ

6、 分)由理想运放组成的电路如图 10.1.11 所示,设 vi=VMcosω t,β >>1,试求输 (8 出电流 io 的关系式。
+VCC R T5 R1 R2 _ ∞ + vi A T2 T1 io R5 1kΩ R 2.86kΩ R6 1kΩ Rt R7 1kΩ 5R T6 _ + ∞ A1 R1 1kΩ _ + ∞ R2 1kΩ + ∞ A3
V

+VCC +15V

R3=10kΩ

Vo

_ A2

T3 R

T4 5R

R4 10kΩ

-VEE
图 10.1.11 运算放大器电路 272 图 10.1.12 测温电路

7、 (12 分)图 10.1.12 所示是用热敏电阻 Rt 作检测元件的测温电路。设 Rt 每度变化 1Ω , 在 0oC 时 Rt=1kΩ ,三极管的β >>1,VBE=0.7V。 (1)试问电压计的表头每伏对应几度? (2)设集成运放的 A1,A2 共模抑制比为无穷大,A3 的共模抑制比 KCMR=100dB,试估 算由此引进的测量误差是多少度? 8、 (12 分)锯齿波发生器如图 10.1.13 所示。设图中 A1,A2 为理想运放。 (1)画出 vo1,vo2 的波形,要求时间坐标对应,标明电压幅值; (2)求锯齿波的周期 T(回程时间不计) ; (3)如何调节锯齿波频率。
VT -1V VR 3V _ + ∞ A1 R1 R2 10kΩ R3 10kΩ vo1 D R5 10kΩ R4 100Ω ± 6V _ + ∞ A2 vo2 C=1μF

图 10.1.13

锯齿波发生器

参考答案
1、 (1)放大 (2)P 沟道 增强型 VGS(th)=-4V (3)1kΩ (4)5V (5)10V (6)4 (7)60 (8)1.43mA 1.43mA 7.85V (9)不变 不变 减小 2、 (1)T1 管组成共集电极放大电路起电流放大作用。T2 和 R4,R5,R3 构成恒流源电路, 做 T1 管的射极恒流源,起深度负反馈作用。 (2)ICQ1≈IEQ1=ICQ2≈IEQ2=6mA (3) Av = (1+β 1) RL′ R1+rbe1 +(1+β 1) RL′ 其中 RL′=RL∥rce2 1+ β 2R3 R3+rbe2 +( R4∥R5)

273

Ri=R1+rbe1 +(1+β 1) RL′

Ro = rce2∥

R1+rbe1 1+β
1

3、从输出端反馈到输入端的反馈网络由 T2,R3 组成,构成的是电压串联负反馈。 Vo 1 1 r be Avf = ≈ = = Vi Fv Vf/Vo β R3 4、 (1) Av = Av1·Av2 ≈1988 (2) VIC=9V 5、 vo = 2 (1+k) R2 R1 VM 5R1 VOC=0
6 vo1/V

(vi2-vi1)

0 -6

t

6、 io =-

cosω t
12

vo2/V

7、 (1) 20oC

(2) 1%oC

0 T1

t

8、 (1)如图 10.1.14 所示。 (2) T=T1=- Vm R5C=120ms VT

图 10.1.14

(3)可调节偏移支路 VT、R5 的参数,也可以调整 R2、R3 的大小。

10.2

综合测试题二

1、 (40 分,每空 2 分,只填写答案的字母标号)选择填空 (1)共模抑制比 KCMR 是 之比(a.差模输入信号与共模输入信号;b.输出量中 差模成分与共模成分;c.差模放大倍数与共模放大倍数(绝对值) ;d.交流放大倍数与直 流放大倍数(绝对值)。 ) KCMR 越大,表明电路 (a.放大倍数越稳定;b.交流放大倍数越大;c.抑制 温漂能力越强;d.输入信号中差模成分越大) 。 (2)在放大电路中,为了稳定静态工作点,可以引入 ;若要稳定放大倍数,应 入 ;某些场合为了提高放大倍数,可适当引入 ;希望展宽频带,可以引 入 ; 如要改变输入或输出电阻, 可以引入 ; 为了抑制温漂, 可以引入 。 (a.直流负反馈;b.交流负反馈;c.交流正反馈;d. 直流负反馈和交流负反馈) (3) 比例运算电路的输入电流基本上等于流过反馈电阻上的电流,而 比 例运算电路的输入电流几乎等于零。 (a.同相;b.反相) 反相比例放大电路的输入电阻较 ,同相比例放大电路的输入电阻较 。
274

(a.高;b.低) 在进行反相比例放大时,集成运放两个输入端的共模信号 VIC≈ ;若同相输入 端接 VI,则由集成运放组成的比例放大电路的共模信号 VIC≈ 。 (4)一个实际的正弦波振荡电路绝大多数属于 (a.负反馈;b.正反馈)电路,它 主要由 (a.放大电路和反馈网络; b.放大电路、 反馈网络和稳频网络; 放大电路、 c. 反馈网络和选频网络)组成。为了保证振荡幅值稳定且波形好,常常还需要 (a.屏蔽; b.延迟;c. 稳幅;d.微调)环节。 5、多级放大电路放大倍数的波特图是 (a.各级波特图的叠加;b.各级波特图的乘 积;c.各级波特图中通频带最窄者) 。 具有相同参数的两级放大电路在组成它的各个单管的截止频率处,幅值下降 (a.3dB;b. 6dB;c. 20dB) ,直接耦合式多级放大电路与阻容耦合式(或变压器耦合式) 多级放大电路相比,低频响应 (a.差;b.好;c.差不多) 。 2、 (60 分,应有必要的运算过程)计算题 (1) (15 分)某差动放大电如图 10.2.1 所示,已知 RB = 300kΩ ,RC=10kΩ ,Rs=20kΩ , Ro=10kΩ ,+VCC=+12V,-VEE=-12V,设对管的β =50,rbb′=300Ω ,VBE=0.7V,RW 的影响可以忽略不计。试估算: vo ① T1、T2 的静态工作点;② 差模电压放大倍数 Avd = vi1-vi2
+VCC RB Rs + vi1 - Ro -VEE 图 10.2.1 差分放大器电路 RC + vo- T1 RW T2 RC RB Rs + vi2 -

(2) (20 分)设图 10.2.2 中各运放均为理想运算放大器,试求各电路的输出电压。
10kΩ + 2V 20kΩ 10kΩ 20kΩ ∞ A VO2



_ _ + ∞ A VO1 2V + +


(b)

275

(a) 20kΩ _ + 2V + ∞ A VO3 10kΩ + 1V 20kΩ _ + 2V + ∞ A VO4


(c) 图 10.2.2




(d)

运算放大器电路

(3) 分)某负反馈放大电路,其 A=104,反馈系数 kf =0.01,如果由于参数变化(受 (5 环境温度影响)时 A 变化了± 10%(即 A 可能低到 9000 或高到 11000) ,求 Af 的相对变化 量为多少? (4) (10 分)有一个由三级同样的放大电路组成的多级放大电路,为保证总的上限频率 为 0.5MHz,下限频率为 100Hz,问每级单独的上限频率、下限频率应当是多少? (5) (10 分)有一个两级共射放大电路,每一级的上限截止频率都是 2MHz,下限截止 频率都是 50Hz,若将 f=1k Hz 的理想方波电压加到输入端上,求输出电压的上升时间和 倾斜率。

参考答案
1、 (40 分) (1)c c (2)a b c b b d (3)b a b a 0 V I (4)b c c 2、 (60 分) (1) (15 分) ① ICQ1=ICQ2≈0.6mA ② Avd≈-22 (2) (20 分) VO1 =6V VO2 =6V VO3 =2V VO4 =4V (3) 分) ± (5 0.099% (4) (10 分) fH1=fH2=fH3≈1MHz fL1=fL2=fL3≈50Hz (5) (10 分) tr≈0.27μ s δ ≈4.88%

(5)a b b

10.3
1、 (44 分,每空 2 分)填空 (1)双极型晶体管 iC 与 vBE 的关系式为

综合测试题三

;相应的因果关系 vBE 与
276

iC 的关系式为 。 (2)结型和耗尽型 MOS 管的 iD 与 vGS 的关系式为 iD= ; (3) 晶体管和场效应管的跨导 gm 的定义分别为 gm(BJT) = ; m(FET) = g 。 在同样的电流条件下, 晶体管的跨导比场效应管的跨导 。 因为晶体管的 iC 与 vBE 成 关系,而场效应管的 iD 与 vGS 成 关系。 (4)运算放大器的主要指标有 Av、KCMR、Ri、VIO、IIO、IB、BWG、SR 等。如果信号的频 率很宽或变化速度很快,在选择运算放大器的型号时,应特别注意运放的 、 两个指标。而当信号是频率较低、变化缓慢和十分微弱的电流时,应特别 注意运放的 、 两个指标。 (5)由晶体管和 MOS 管组成的电流源电路分别如图 10.3.1(a)(b)所示,试求 、 R2= ; “宽长比”之比 A= (W/L)2 = (W/L)1 。

IR=1mA I0=0.25mA T1 R1 1kΩ T2 T1 R2

IR = 1mA

I0=0.25mA

T2

(a)

图 10.3.1 电流源电路

(b)

(6) 功率放大电路如图 10.3.2 所示, T1 和 T2 的特性完全对称,i 为正弦电压, CC=10V, 设 v V RL=16Ω 。试完成下列各题: ① 该电路属于 OTL 还是 OCL? ② 负载上获得的最大输出功率 Pom= ; ③ 静态时, 电容 C2 两端的电压是多少? ; ④ 动态时, 若输出波形产生交越失真, 应调整哪一个电阻? 如何调? 。
+VCC C1 + R1 T1 R2 RW vi D2 R2 R2 R R3 22
C
2

C2 + T2 RL vo


D1

D2

+ +
C RL VO -

~220V

v2 D4 D3



I

VC 图 10.3.2 R C 功率放大电路
1

图 10.3.3 277

整流滤波电路

β = =
B

I

(7)整流滤波电路如图 10.3.3 所示。设图中变压器副边电压的有效值 V2=10V,参数满 足 RLC>>(3~5)T/2。输出电压的平均值 VO= ,接入滤波电容 C 后与未 接 C 时相比较,输出直流电压是增大还是减小? 整流管的导通角是增大还 是减小? 2、 (26 分)一个在有噪声和干扰的背景下,利用相关检测原理来检测“压力”的框图如 图 10.3.4 所示,试分析和回答如下问题:
激 励 源 压力 传感器 放大器

相关器 (相乘器)

低通 滤波器

Vo

移相器 (延时器)

整形

图 10.3.4 “压力”检测电路原理框图

(1) 分)若图 10.3.4 中压力传感器的激励源由正弦波振荡器和功率放大器组成,其电 (4 路如图 10.3.5 所示。若振荡器的输出峰峰值 VPP=2V,那么要求功放输出 vo 的最大峰峰 值 VOPP=12V,试确定电阻 R2 的大小。 (2) 分)若图 10.3.4 中压力放大器电路如图 10.3.6 所示,试问: (6 ① A2 组成何种功能的电路?其增益 Av2= vo1 vi1-vi2 =? vo vo1

② A3 组成何种功能的电路?其最大增益和最小增益各为多少? Av3=

+15V R2 3 R1=1kΩ 振 荡 器 10μ F + _ ∞ A1 100Ω T2 T1 vo vi1 vi2 -15V R4 R3 R3 R6 R5 + 2 R7 _ R8 ∞ A3 vo 1 R9 4 S(开关)

_ + R4

∞ A2

100kΩ

图 10.3.5 压力传感器的激励源 278

图 10.3.6

放大器电路

(3) 分)若图 10.3.4 中移相器电路如图 10.3.7 所示,试推导其传输函数 A(jω)的表达 (8 式,并画出幅频特性及相频特性曲线。
R10 R10 vi + R C 0 图 10.3.7 移相器电路 ω A(ω )

_

∞ A4 vo

0 φ (ω )

ω

(4) 分)图 10.3.4 中相关器电路如图 10.3.8(a)所示,这是一个相敏检波器或乘法 (8 器电路,试分析: ① 当场效应管开关 T3 的 VG 为高电平时(T3 导通时) ,电路的增益 Av 为多少? ② 当场效应管 T3 截止时(VG<VGS(off)) ,电路的增益 Av 为多少? ③ 分别画出如图 10.3.8(b)(c)所示两种情况下的输出波形,并定性标出输出波形的 、 平均值。
10k 10k vi 20k T3 VG 0 (a) 图 10.3.8 (b) 相敏检测器电路 0 _ + ∞ A5 低 vo 通 0 VGS(off) vo t 0 (c) VG 0 t VGS(off) vo t vi 0 VG t vi

t

t

3、 分)反馈放大器电路如图 10.3.9 所示。 (8 (1)判断该电路属于何种反馈类型的电路? (2)估算闭环增益 Avf= vo vi =?

279

(3)输入电阻 Ri=?
VCC R1 47k + + vi


+15V RC 2k RB=1k T1 β =100 T2 RB 1k Io=2mA -15V CL RC 2k vo

R5 1k T2 T1 R3 1.5M

R6 180

200μ F + + vo


+ vi


10μ F R2 43k

R4 2k

图 10.3.9 反馈放大器

图 10.3.10

差分放大器

4、 (10 分)差分放大器电路如图 10.3.10 所示,试回答: (1)输出端的直流电平 VOQ=? (2)放大倍数 Av = vo vi =?

(3)若容性负载 CL=100pF,试求因 CL 引入高频下降的上限频率 fH=? C 5、 (12 分)一正弦波振荡电路如图 R 10.3.11 所示,设运放是理想器件, 47kΩ 330pF 试问: ∞ a (1)为满足相位平衡,图中运放 A vo A b C R 的 a、b 两个输入端中哪个是同相端, 330pF 47kΩ R1 哪个是反相端? 47kΩ (2)电路的振荡频率 f0 是多少? R2 R4 500kΩ 22kΩ (3)电路中 R4、D、C1 和 T 的作用 R3 D 是什么? 1kΩ 500kΩ C1 (4)假设 vo 幅值减小,电路是如何 T R5 0.1μ F 自动稳幅的? Y
图 10.3.11 正弦波振荡电路

参考答案
1、 (1) iC=ISe
vBE VT

vBE=VTln

iC IS

vGS 2 (2) iD=IDSS(1- ) VGS(off)
280

(3) gm(BJT) = (4) BWG

iC vBE
Q

gm(FET) =

iD vGS
Q



指数

平方律。

SR Ri IIO A=1/4 ② Pom≈0.78W 增大 R2 R1 减小 =6 ,所以 R2=5R1=5kΩ 。 R4 R3 R6+R7+R8+R9 R5 Av3min =- R6 R5 ③ 5V ④ R2 调大

(5) R2=4kΩ (6) ① OTL (7) 12V

2、 (1)因为 Avf =1+

A (2)① A2 组成差分放大电路, v2 =

② A3 组成增益可变的反相放大器,Av3max =- (3) A(jω ) =
A(ω )/dB 0 φ(ω ) 0 -90o -180o 图 10.3.12 ω =1/RC ω 0 ω 0

1-jω RC 1+ jω RC

其幅频特性及相频特性如图 10.3.12 所示。
vo t Vav=2Vom/π (a)

t Vav=0 图 10.3.13

(b)

(4) ① Av=-1; ② Av=+1; ③ 如图 10.3.13 所示。 3、 (1)电压串联负反馈; (2)Avf≈1; (3) Ri≈1.5MΩ +(47kΩ ∥47kΩ )。 4、 (1)VOQ=15-ICQRC=15-(Io/2) RC=15-1×2=13V 1 β RC 1 100×2 = ≈28 (2) Av =- 2 RB+rbe 2 1+2.626 rbe≈(1+β ) 26 ICQ =(1+100)× 26 1 =2.626 kΩ

(3)因为输出电阻 RC=2kΩ ,所以由 CL 引入的高频下降的上限频率为 fH = 1 2π RCCL = 1 2×3.14×2×103×100×10
281
-12

≈796kHz

5、 (1)a 是同相端,b 是反相端 (2)f0≈10kHz (3)R4 为隔离电阻,用来减小二极管的负载效应;D 和 C1 组成整流滤波电路,将 vo 转换为直流电压,作为场效应管的栅极控制电压。场效应管 T 工作在可变电阻区,当 vo 幅值变化时,在 VGS 的控制下,使漏源电阻 RGS 改变,从而达到稳幅和减小非线性失真的 目的。 (4)Vom↓→VGS↓→ID↑→RGS↓→│Av│↑→Vom↑

10.4

综合测试题四

1、 (36 分,每空 2 分)填空题: (1)双极型晶体管(BJT)工作在放大区的偏置条件是 。增强型 N 沟道 MOS 管工作在放大区的偏置条件是 。 (2) 射极跟随器具有 , , 等三个特点。 (3)差分放大器的基本功能是 。 (4)在信号源内阻小,负载电阻大的场合,欲改善放大器的性能,应采用 反馈。 (5)在阻容耦合放大器中,若要降低下限频率,应将耦合电容的值 。 (6)为消除基本共发射极放大器产生的饱和失真,应将静态工作电流 。 (7)乙类推挽放大器的主要失真是 ,要消除此失真,应改用 。 (8)理想运算放大器工作在线性放大区时具有 和 特性。 (9)在集成运放内部电路中,恒流源主要用来 和 。 (10)桥式整流和半波整流电路相比,在变压器副边电压相同的条件下, 电路 的输出电压平均值高了一倍;若输出电流相同,就每个整流二极管而言,则 电 路的整流平均电流大了一倍;采用 电路,脉动系数可以下降很多。 2、 (20 分)分析与计算 (1) (10 分)基本放大器电路如图 10.4.1 所示,C1,C2,CE 均可视为中频交流短路,已 知管子的β =100,r bb′=200Ω ,VBE=0.6V,RE=2.4kΩ ,I1≈I2= 10IBQ。
+12V RB1 C1 + vi


I1

RC

RC1 18kΩ C1

RC2 10 kΩ T2 T1 Rf=2kΩ

VCC C2 +

C2 + Rs

vo R1=6.8kΩ RE1 100Ω 图 10.4.2 RE2 1 kΩ 反馈放大器电路

RB2

I2

RL RE CE

vo vs


+


CE



282

图 10.4.1

放大器电路

① 欲使静态工作点 ICQ=1mA,VCEQ=6V,请确定 RB1, RB2 及 RC 的值。 ② 设 RL=3.6kΩ ,计算其中频电压增益。 (2) (10 分)电路如图 10.4.2 所示,C1,C2,CE 均可视为交流短路, ① 电路中有哪些级间反馈?试判断级间反馈的类型和极性。并指出是交流反馈还是直 流反馈。 ② 在深度负反馈的条件下,计算其闭环电压增益 Avf 的值。 3、 (20 分)作图 (1) (10 分)电路及其输入 vi1,vi2 的波形如图 10.4.3 所示,两管参数相同,且 rbb′≈0,β 很大, I0=1.2mA,并假设 KCMR→∞,温度的电压当量 VT= 25mV。请画出 vo 的波形(要 求标出关键点的坐标值) 。
vi1/mV 10 RC 5kΩ 0 1 2 3 4 5 6 t/s + vi1


+6V

+ T1 T2 + vi2 I0


vi2/mV 10

vo


0

1

2 3

4 5

6

t/s 图 10.4.3

-6V

(2) (10 分)电路及参数如图 10.4.4(a)所示,设所有运放是理想的,DZ1, DZ2 组合后 的稳定电压为±6V,电容 C 的初始电压为 0,输入 vI 的波形如图 10.4.4(b)所示。请 画出 vo1 及 vo 的波形(要求标出关键点的坐标值) 。
C=1μF 1 vi ∞ + A1 _ 1kΩ vo1 2kΩ R DZ1 DZ2 R 2kΩ + _ ∞ A2 vo 0 -1 1 2 t/ms vi/V

(a)

(b)

283

图 10.4.4

运算放大器电路 CF=4.7μF

4、 (12 分) 放大器电路及参数如 图 10.4.5 所示,设运放是理想的。 (1)试推导其频响表达式
vi

RF=5.6kΩ Ci=3.3μF Ri=1.1kΩ RP _ + 5.6kΩ ∞ A vo

Av(jω ) =

vo(jω ) vi(jω )

(2)估算上、下限频率 fH、 fL 图 10.4.5 运算放大器电路 及中频增益 Avm 各为多少。 5、 (12 分)一正弦波振荡电路如图 10.4.6 所示,设运放是理想器件,试问: (1) 为满足相位平衡, 图中运放 A 的 a、 两个输入端中哪个是同相端, b 哪个是反相端? (2)电路的振荡频率 f0 是多少? (3)为了达到稳幅的目的,Rt 应具有正温度系数还是负温度系数?若 R1 不慎断开,输 出电压 vo 的波形是怎样的? (4)在理想情况下,最大输出功率 Pom 是多少?

R 3.9kΩ C 0.01μF

R1 a b A ∞ D1 D2 T2 R3 R2 T1

+VCC +15V

vo RL 25Ω

C 0.01μF

R 3.9kΩ

Rt

-VCC
-15V 图 10.4.6 正弦波振荡电路

参考答案
1、 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 发射结正偏,集电结反偏 VGS>VGS(th) ,VDS>VGS-VGS(th) 输入电阻高 输出电阻低 电流增益大 放大差模信号,抑制共模信号 电压串联负反馈 增大 减小
284

(7) 交越失真 甲乙类功放 (8) 虚短 虚断 (9) 作静态偏置 作有源负载 (10)桥式整流 半波整流 桥式整流 2、 (1)① RB1=90kΩ,RB2=30kΩ,RC=3.6kΩ ② Av =- β (RC∥RL) rbe ≈-64

(2)① 通过 Rf 的交流电压串联负反馈;通过 R1 的直流电流并联负反馈。 ② Avf =1+ Rf RE1 =21

3、 (1)如图 10.4.7 所示。 (2)如图 10.4.8 所示。
vo/V 0 -1.2 1 2 3 4 5 t/s

6 0 -6 vo/V 0 -3 1 2 t/ms vo1/V 1 2 t/ms

图 10.4.7

图 10.4.8

4、 (1) Av (jω ) =

Vo(jω ) Vi(jω )

=-

jω RFCi (1+ jω RiCi) (1+ jω RFCF)

(2) fH=6.05kHz fL=43.9Hz Avm≈0.62 5、 (1)a 是反相端,b 是同相端 (2)f=4081Hz (3)Rt 应具有正温度系数,vo 近似为方波 (4)Pom=4.5W

10.5

综合测试题五

1、 (35 分,每空 1 分)填空 (1)三极管特性曲线的安全区由参数 、 、 (2) 在某放大器中, 加上电流并联负反馈后, 对其工作性能的影响是 、 、 、 。
285

决定。 、



(3)在单管共射放大电路中,输出电压与输入电压的极性 ;在单管共集放大电 路中,输出电压与输入电压的极性 ;在单管共基放大电路中,输出电压与输入 电压的极性 。 (4)在差动放大电路中,共模抑制比为 ,在理想情况下其值为 。 (5)若电源变压器次级电压的有效值为 V2,则单相半波整流电路的输出电压平均值 为 ,单相全波整流电路的输出电压平均值为 ,单相桥式整流电路的输 出电压平均值为 。 (6)在正弦波振荡电路中,RC 振荡器用在频率较 的场合,LC 振荡器用在频 率较 的场合,而晶体振荡器用在要求频率 的场合。 (7) OCL 功率放大电路的输出波形如图 10.5.1 所示, 这说明电路中出现了 失真, 为了改善输出波形,应如何做? . VCC
vo RB C1 0 t + vi


RC + T

C2 + vo


+

图 10.5.1

图 10.5.2

放大器电路

(8)在图 10.5.2 所示的放大电路中,如果分别改变下列参数,则放大电路指标将如何变 化?(填增大、.减小、不变或基本不变) ① 增大电容 C1,则中频电压放大倍数│Avm│ ,下限频率 fL ,上限频率 fH 。 ② 减小电阻 RC,则中频电压放大倍数│Avm│ ,下限频率 fL ,上限频率 fH 。 (9)在串联型石英晶体振荡电路中,晶体等效为 ;而在并联型石英晶体振 荡电路中,晶体等效为 。 (10)某 MOS 场效应管的 IDSS 为 6mA,而 IDQ 自漏极流出,大小为 8mA,由此可判断 该管为 沟道 型管。 (11)电流源电路的特点是:输出电流 ,直流等效电阻 ,交流等效 电阻 。 2、 (65 分)分析计算题 (1) (15 分)电路如图 10.5.3 所示,已知 β1=β2=50,rbe1=rbe2=1kΩ。 ① 画出微变等效电路; ② 求 Av1、Av2、Av; ③ 求 Ri、Ro;
286

④ 前级采用射极输出器有何好处?
+24V RB1 1MΩ T1 + vi - RE1 27kΩ RB22 43kΩ RC2 RB21 82kΩ 10kΩ T2 RE2 510Ω + RL vo 10kΩ -

图 10.5.3

放大电路

(2) (10 分)判断图 10.5.4 所示电路的反馈类型,写出闭环电压增益 Avf 的表达式。 (3) (10 分)写出图 10.5.5 所示电路中 vo 与 vi 的关系式。
+VCC R3 vi R1 _ ∞ + R2 R5 图 10.5.4 反馈放大电路 图 10.5.5 运算放大器电路 A T2 R4 -VEE vo vi R1=100kΩ C1=1μ F R1=1MΩ _ ∞ + R′ A

vo

(4)15 分) 10.5.6 所示为对称差动放大器, ( 图 若三极管的β =β =50, BE=0.6V,bb′=300Ω。 V r ① 试确定静态工作点。② 计算输出电压 vo 值。
+12V RC 12kΩ RB=1kΩ T1 RW=200Ω T2 RE 5.6kΩ -VEE -6V 图 10.5.6 差动放大器电路 vs=10mV + - + vo - RC 12kΩ RB=1kΩ

(5) (15 分)一个由理想运算放大器组成的电路如图 10.5.7(a)所示,已知在 t=0 时,
287

vc(0)=0V,vo4(0)=-6V,vi 的波形见图 10.5.7(b) 。试回答下列问题: ① 指出分别由 A1,A2,A3,A4 组成的各单元电路的名称。 ② 画出相对于输入电压 vi 的 vo1,vo2,vo3,vo4 的波形图(幅值和时间必须标注清楚) 。
100kΩ vi 500kΩ _ + R 300kΩ 50kΩ ∞ vo3 A3 10kΩ _ + 100kΩ (a) vi/V 0.1 0 -0.1 (b) 图 10.5.7 运算放大器电路 t/s 10 20 30 40 300kΩ ∞ A1 100kΩ 100kΩ vo1 R1 ∞ vo2 + _ A2 R2 10μ F

_ +

∞ A4

1kΩ

vo4

30kΩ VZ=±6V

参考答案
1、 (1) ICM PCM V(BR)CEO (2) 使电流增益减小 稳定了电流增益 展宽了频带 输入电阻减小 使输出电阻增大 (3) 相反 相同 相同 (4) 差模放大倍数与共模放大倍数之比(绝对值) ∞ (5) 0.45V2 0.9V2 0.9V2 (6) 低 高 稳定度高 (7) 交越 适当增大功放管的静态│VBE│ (8) ① 不变 减小 不变 ② 减小 不变 增加 (9) 电阻 电感 (10)P 沟道 耗尽
288

减小了非线性失真 使

(11)恒定 小 大 2、 (1)① 微变等效电路如图 10.5.8 所示。
ib1 + Vi - rbe1 β 1ib1 RB1 RE1 RB2 ib2 rbe2
1

β 2ib2

+

RC2∥RL Vo RE2 -

图 10.5.8



Av1 =

(1+β 1) RE1∥RB21∥RB22∥ rbe2+(1+β 2) RE2 rbe1+(1+β 1) RE1∥RB21∥RB22∥ rbe2+(1+β 2) RE2 β 2(RC2∥RL) rbe2+(1+β 2) RE2 ≈9.26

≈0.998

Av2 =-


Av = Av1·Av2≈-9.24 Ri2= RB21∥RB22∥ rbe2+(1+β 2) RE2

Ri= RB1∥ rbe1+(1+β 1) RE1∥Ri2 ≈317.7kΩ Ro≈RC2=10kΩ

④ 前级采用射极输出器可提高放大电路的输入电阻,从而使放大电路有良好的匹配信 号电压源的能力。 (2)图中的反馈类型为电流并联负反馈。 Avf = R3 (R4+R5) R1R4 Rf R1 (1+ jω R1C1)Vi
0.1 0 -0.1 0 -1 0 -1.5 -3 0 vo2/V t/s vo3/V t/s vo4/V 6 0 t/s -6 289 vo1/V t/s 10 20 30 40 t/s vi/V

(3) Vo =-

(4)① ICQ1=ICQ2≈0.48mA ② vo≈652 mV (5)① A1 为反相输入积分运算电路; A2 为同相比例放大器; A3 为差动比例放大器; A4 为反相输入迟滞电压比较器。 ② vo2=3vo1,vo3=0 波形如图 10.5.9 所示。

10.6

综合测试题六

图 10.5.9

1、 (44 分,每空 2 分)填空 (1)图 10.6.1 所示为某 MOS 管放大电路的外部电路,由图即可判定该管为 型 MOS 管。 (2)某 PNP 管共发放大器在输入正弦信号时的输出电压 vo 波形如图 10.6.2 所示,由此 可认定它出现了 失真。为消除此种失真,应将静态工作点电流 ICQ 调 。
VDD R3 C1 + vo vi


vo C2 +

R1

0

t

R2

C3


图 10.6.1

MOS 放大器

图 10.6.2 共发放大器的输出波形

(3)已知某放大器的电压增益函数为 Av (s) = 108s (s+102) (s+105)

故,其中频电压增益为 dB,上限频率约为 Hz, 下限频率约为 Hz。 (4) 电压并联负反馈适用于信号源内阻 的场合, 它可以稳定放大器的 增益。 (5)在甲类、乙类和甲乙类功率放大器中,功放管导通角最小的是 类放大器。若 已知某乙类放大器输出电压幅度与电源电压之比为 0.8,则知其效率约为 。 (6) 用图 10.6.3 所示的文氏电桥和放大器组成一个正弦波振荡电路, 则电路应如何连接? 。 若要提高振荡频率, 应调整哪些参数? 如何调? 。 若振荡器输出波形失真,应调整哪些参数? 如何调? 。
① C R ④ C R ③ R2 R1 ⑤ ② ⑥ + _ ∞ A ⑦ ⑧

290

图 10.6.3

(7)在 BJT 三种基本组态放大器中,共 极放大器既有电压放大作用又有电流放 大作用;共 极放大器只有电流放大作用,而无电压放大作用;共 极放 大器高频响应最好。 (8)图 10.6.4 所示稳压电路中,设 A 为理想运放。 ① 为保证电路的正常稳压功能,集成运放输入端的极性为: ② 电阻 R 的作用是: ③ 输出电压 VO 的可调范围是: ④ T2 管的作用是:
T1 0.5Ω T2 ∞ A b VZ=6V - 图 10.6.4 稳压电路 DZ 2kΩ - a 5kΩ RL VO

+
R

+

2、 (56 分)分析计算题 (1) 分)求图 10.6.5(a)(b)所示电路的输入电阻 Ri(设三极管参数相同,rbb′=300 (8 、 Ω ,β =49) 。
1mA T 200Ω Ri 2kΩ (a) 图 10.6.5 + 100μ F Ri 2mA 50Ω T1 T2 50Ω

(b)

(2) (10 分)已知某负反馈放大电路开环频率特性如图 10.6.6 所示。 ① 写出基本放大器电压放大倍数 Av 的表达式。 ② 若反馈系数 Fv=0.01,判断闭环后电路是否稳定工作。如能稳定,请求出相位裕度; 如产生自激,则求出在 45o 相位裕度下的 Fv=? (3) 分)图 10.6.7 中 A 为理想运放,输入电压 vi=√2 Visinω t(V) 1,C2,C3 均为 (8 ,C
291

交流耦合电容。试求:电路中 P 点和 Q 点的静态值和变化量的有效值。
Av(f)/dB 80 60 40 20 0 φ A(f) 0 -45o -90o -135o -180o -225o -270o 0.1 0.1 1 1 10 10 102 102 103 103 f/kHz vi 20kΩ f/kHz P -135 /dec -90o/dec
o

-20dB/dec -60dB/dec

+VCC(+12V)

100kΩ C1 + _ A ∞ Q C3 vo

-45o/dec

R2 20kΩ

R1=100kΩ C2

图 10.6.6 频率特性波特图

图 10.6.7

放大电路

(4) 分)图 10.6.8 中各运放是理想的,晶体管 T1,T2 的电流放大系数 α=Ic/Ie≈1,推 (6 导输出电压 vo 的近似表达式。 (5) 分)图 10.6.9 所示电路中,开关 S 应置于 a 还是置于 b,才能使引入的反馈为负 (8 反馈?这个负反馈属于何种组态?如果满足深度负反馈条件,电压放大倍数 Avf=?
+VCC R3 R1 _ ∞ A2 + T1 R4 T2 _ + ∞ A3 vi RB1 vo 2kΩ T1 T2 RC1 RC2 a S b R2 R1 _ + ∞ A vo +VCC

∞ vi + A _ 1

Rf 100kΩ

R2

RE 5.1kΩ

RB2 2kΩ -VEE

图 10.6.7 理想运算放大器构成的电路

图 10.6.8

反馈放大器电路

(6) (16 分) 电路如图 10.6.10 所示, 图中运放均为理想的, 两个光耦合器特性完全一致。 ① 试推导由运放 A1、A2、A3 构成的仪器放大器的增益表达式,并确定增益的调节范围 是多少; ② 说明 RW2 的作用;
292

③ 说明方框内电路实现的功能; ④ 试推导由 A5 构成的滤波器的传递函数,说明该滤波器的类型,并计算其截止频率。
∞ + _ A1 10kΩ R2 20kΩ R3 5kΩ vi R1 10kΩ ∞ R2 A2 20kΩ 10kΩ 180kΩ RW2 + _

200kΩ R4 ∞ A3 50kΩ

+

43kΩ



_ +

∞ + _ A4

+5V ∞ + _ A5 39kΩ R6=20kΩ 2kΩ R5 10kΩ 0.33μ F

+ vo

1500pF +5V 43kΩ



图 10.6.9

运算放大器电路

参考答案
1、 (1)N 沟道耗尽型 (2)截止失真 大 (3)60 15.9kHz 15.9Hz (4)大 互阻 (5)乙类 63% (6)①—⑦,②—⑤,③—⑧,④—⑥ R 或 C 减小 R1 或 R2 减小 R1 或增大 R2 (7)发射 集电 基 (8)① a:- b:+ ② 与稳压管 DZ 组成比较器的基准电压源,起限流作用 ③ 6V~21V
293

④ 限流保护 2、 (1) (a)11.6kΩ (2)① Av(jf) =

(b)1.65kΩ 104

(1+jf/10) (1+jf/100)2

② 不能稳定工作;Fv=1/103.5 (3)P 点和 Q 点的静态电压值均为 2V; P 点的有效值电压为 Vi(V) 点的有效值电压为 6Vi(V) ;Q 。 (4) vo≈ R1R4 R2R3 vi

(5)应置于 b,电压串联,Avf=51 (6)① Av=- R4 R3 (1+ 2R2 R1 ) Av=(-73.3~-180)

② RW2 的主要作用是使 A3 运放组成的差动放大器中电阻匹配,改善差动级的共 模抑制性能。理想情况下,RW2 应调整为 20kΩ。 ③ 方框内的电路是一个隔离放大器。采用隔离放大器可以减少共模干扰,便于 电平配置等。A4 组成的电路与由 A5 组成的电路没有电气上的联系,实现了隔离放大。 ④ A5 的传递函数为 s 1+ R5 +R6 1+sR′C ω 0′ A(s) = · = Avf s R5 1+ sR6C 1+ ω0 其中:R′= R5∥R6,Avf =(R5 +R6)/ R5,ω 0′=1/R′C,ω 0=1/R6C 该滤波器为低通滤波器。 fH = ω0 2π = 1 2π R6C =24Hz

10.7

综合测试题七

1、 (46 分,每空 2 分)填空 (1) PNP 管接成如图 10.7.1 所示电路。 已知三极管发射结导通压降│VBE│= 0.2V, β=100, 当 RB=300kΩ ,RC=4kΩ ,-VCC=-12V 时,三极管 T 的状态是 。设三 极管的临界饱和压降│VCES│= 0.7V,改变电阻 RB 值,RB= 时,三极管正好 处于临界饱和状态。

294

A (2) 反相输入低通滤波器如图 10.7.2 所示。 v = f0 =
-VCC
RB RC Vo T vs R1 _ + R3 图 10.7.1 ∞ A

Avp 1+jf/f0

, Avp = 则




R2 C + IW vo VI R2 W7805 + R1 VO





图 10.7.2



10.7.3

(3)vGS=0 时,能够工作在恒流区(饱和区)的场效应管有 和 。 (4)半导体三极管放大电路温度升高时,出现信号失真的原因是 。高频 信号作用时,放大倍数下降的原因是 。 (5)由三端集成稳压器组成的电路如图 10.11.3 所示。当 R2 增大时,则输出直流电压 VO 。若 IW=2mA,R1=5Ω ,R2=5Ω ,则 VO= V。 (6)在串联型石英晶体振荡电路中,晶体等效为 ;而在并联型石英晶体振 荡电路中,晶体等效为 。 (7)具有放大环节的串联型稳压电路正常工作时,调整管应处于 工作状态。若 要求输出电压为 18V,调整管压降为 6V,整流电路采用电容滤波,则电源变压器次级 电压有效值应选 V。 (8)某放大电路空载输出电压为 4V,接入 3kΩ 负载电阻后,输出电压变为 3V, 该放 大电路的输出电阻为 。 (9)设计一个输出功率为 20W 的扩音机电路,用乙类互补对称功率放大,则功放管的 PCM 应满足 W。 (10)已知放大电路的输入信号电压为 1mV,输出电压为 1V,引入负反馈后,为达到同 样的输出,需加输入信号电压 10mV,问:引入的反馈系数为 。电 路的反馈深度为 。 (11)正弦波振荡器产生振荡的条件是 ;负反馈放大器产 生自激振荡的条件是 。 (12)若将上限频率为 100kHz 的输入信号放大 100 倍,用单级运放电路构成放大器,则 运放的增益带宽积应满足条件 。 (13)电流源作为放大电路的有源负载,主要是为了提高 ,因为电流源的 大。 2、 (15 分)电路如图 10.7.4 所示,其中三极管 β=100,r bb′=300Ω ,VBEQ=0.7V。 (1)静态工作点 ICQ1,VCEQ1,ICQ2,VCEQ2 的值。
295

(2)中频电压放大倍数 Av = vo/vi=? (3)电路下限截止频率 fL,上限截止频率 fH。 (4)如果试图提高电路的下限截止频率,而手头没有多余的元器件,对电路中的元器件 作怎样调整,可以实现这个目的。
+15V RB1 56kΩ C1 + + vi


RC1 2kΩ C2

RB3 500kΩ +

RC2 3kΩ + T2 C3 +

10μ F

10μ F RB2 27kΩ RE

T1

10μ F + CE 100μ F

2kΩ

RL 3kΩ

CL 4700pF

vo


图 10.7.4

放大电路

3、 (12 分)电路如图 10.7.5 所示,D1,D2 是理想二极管,DZ 是双向稳压管,其他参数如 图所示。
D1 +12V _ + ∞ A1 R1=1kΩ vo1 RW 10kΩ +12V _ + D2 ±5V DZ R3=10kΩ ∞ A2 vo2 C=0.01μ F

-12V R2=10kΩ

-12V R4 10kΩ

图 10.7.5

运算放大器电路

(1)vo1,vo2 各输出什么波形?其各自的频率和峰峰值是多少? (2)为什么要使用稳压管 DZ 和电阻 RW?否则会出现什么现象? (3) 二极管 D1,D2 和电位器 RW 配合,起什么作用? (4)此时将电源电压由± 12V 变为± 15V,对电路性能会产生什么影响? 4、 (12 分)电路如图 10.7.6 所示,运放为理想的运放。 (1)为使电路正常工作,应将开关 SW 掷于何处? (2)当放置正确后,求解此时的闭环电压放大倍数 Av=vo/vi = ? (3)判断电路中存在的反馈极性。
296

(4)解释三极管 T1,T2 的作用。
+VCC +VCC +VCC vi + ∞ T1 vo RL 1kΩ R1 10kΩ ∞ + A2 _ -VEE R2 =40kΩ A SW

A1 - R5 10kΩ R6 10kΩ -VEE T2

R4 =40kΩ +VCC R3 10kΩ + _ ∞ A3

B

-VEE

-VEE 图 10.7.6 运算放大器电路

5、 (15 分)电路如图 10.7.7 所示,已知稳压管的 VZ=5V,IZ=10mA,三极管的 β=100, VBEQ=0.7V,rbe=3kΩ 。 (1)求解电压放大倍数 Av = vo vi1-vi2 。

(2)当输入差模信号 vid=vi1-vi2 为幅值等于 100mV 的正弦波,频率适中时,计算输出 功率和效率。 (计算效率时,电源消耗不包含差动放大部分) (3)说明 T3 的作用。 (4)说明 D1,D2 的作用。
+15V R1 5kΩ R3 vi1 vi2 1kΩ R3 1kΩ R6 DZ T3 R5 2kΩ 图 10.7.7 放大电路 297 R8 15kΩ -15V T1 T2 10μ F D1 vo D2 T5 RL 500Ω R2 5kΩ C R7 15kΩ T4

参考答案
1、 (1) 饱和状态 417.7kΩ (2) -R2/R1 1/2π R2C (3) JFET DMOS (4) 静态工作点上移,出现饱和失真 晶体管极间电容和分布电容的影响 (5) 增大 10.01 (6) 电阻 电感 (7) 放大 20 (8) 1kΩ (9)≥4W (10)0.009 10 ·· ·· (11)AF=1 AF=-1 (12)≥10MHz (13)电压增益 交流等效电阻 2、 (1) ICQ1≈2.1mA,VCEQ1=6.6V;ICQ2=2.86mA, VCEQ2=6.42V。 (2) Av = Av1Av2= - (3) fL≈12Hz β (RC1∥RB3∥rbe2) rbe1 - β (RC2∥RL) rbe2 ≈6011

fH≈22.6kHz

(4) 调整射极旁路电容 CE,使其减小。 3、 (1)vo1 是方波,vo2 是三角波。方波的幅值是± 5V,三角波的峰峰值是 10V。 1 =10kHz 方波和三角波的频率均为 f = RWC 1 (2)用于限制输出信号的幅值,否则将会使三角波的峰峰值过高。 (3)用于调整信号的占空比。 (4)电源电压的变化不会影响 vo1 及 vo2 的幅值及频率。 4、 (1) SW 应置于 A。 (2) Avf=+1。 (3) 电压串联负反馈。 (4) T1,T2 组成互补输出级,为 RL 提供要求的输出功率。 5、 (1) Av ≈ (2) Po = PE = 2 π β RL1′ Vom2 2RL RL


≈43.8

2(R3+ rbe1) (0.1×47)2 = 2×500 =

其中:RL1′= R2//R7//[rbe4+(1+β )RL)]≈3.5 kΩ ≈0.022W η = ≈0.0898W
298

Po PE

=

0.022 0.0898

≈24.5%

VomVCC

2×4.7×15 3.14×500

(3) T3 为差分放大器提供恒流偏置。 (4) D1,D2 组成 VBE 倍增电路,用于消除功率输出级的交越失真。

10.8

综合测试题八

1、 (12 分)放大电路如图 10.8.1 所示,试分析该电路。 (1)画出该电路的 H 参数等效电路。 (2)写出 Av,Ri 和 Ro 的表达式。
+VCC RC1 + RC2 + C1 + + vi


+12V AD590 I Rf

C4

C2 + VREF -5V RL vo


R1 +

R2 T C3

R1

_ ∞ A u1 +

Vo

10kΩ

图 10.8.1

放大器电路

图 10.8.2

测温电路

2、 (12 分)图 10.8.2 所示电路为全国电子设计大赛中某小组设计的水温控制器中温度测 量部分线路。AD590 为两端温度传感器,它具有测温范围宽(-55oC~+150oC),精度高 (±0.1)等特性,其电流与温度的关系为 I = (1μ A /K)×T = (1μ A / oC)×(273+t) 零点电流为 273μ A。 (1)试推导输出电压 Vo 与温度 t 的关系式(设运放是理想的) ; (2)为使 0oC 时输出为零,100oC 时输出为-10V,试选择 R1 和 Rf,此时若温度每变 化 1oC, Vo 变化多少? 3、 (10 分)分析图 10.8.3 集成运算放大器组成的电路,试推导输出电压 vo 的表达式。
Rf R1 ∞ A1 vo1 C R1 _ R + R ∞ A2 vo Rs vs T1 T2 IE1 RC vo

vs

_ +

Rf

图 10.8.3

运算放大器电路 299

图 10.8.4 共集—共射组合电路

4、 (12 分)共集—共射组合电路如图 10.8.4 所示,已知三极管的β =100,r bb′=100Ω , VBE=0.7V,C bc′=2pF,fT=400MHz。Rs=10kΩ ,RC=10kΩ ,试计算电路的上限频率。 5、 (10 分)图 10.8.5 所示为石英晶体振荡电路,振荡频率为 f0,L1,C1 的谐振频率为 f01。 (1)画出振荡器的交流等效电路。 (2)判别电路能否振荡,需要什么附加条件,属于什么类型电路。 6、 (12 分)图 10.8.6 所示为反馈电路。 (1)判别电路中的反馈类型。 (2)试计算在深度负反馈条件下的源电压增益 Avsf=?
+VCC R1 RB1 C2 T Rs + vi RB2


+VCC R6 R3 + T2 T1 R4 + R2 C3 R5 + C4


C2 +

C1

L1

C1 +

RL

vo

RE

CE R7

图 10.8.5

振荡器电路

图 10.8.6

反馈放大器

7、 (12 分)两级差动放大电路如图 10.8.7 所示,已知三极管的β =50,VBE=0.7V,试求: (1)电路的直流工作点(ICQ1, VCEQ1, ICQ3, VCEQ3) (2)电路的输入电阻 Ri,输出电阻 Ro 和电压放大倍数 Av。 8、 (10 分)图 10.8.8 电路中 A 为理想运放,二极管为理想器件,运放的最大输出电压约 为±15V,三极管的β =100,VCES≈0,ICEO=0,输入信号 vi=10sinω t(V) 。试说明在 vi 作用下 vo1 和 vo 的变化情况。
+5V +12V RC3 10kΩ Rs 100Ω + Vs1 - RE1 50kΩ RE3,4 10kΩ T1 T3 RP=200Ω T4 RE2 50kΩ + Vo - RC4 10kΩ T2 Rs 100Ω + Vs2 - -12V 图 10.8.7 差动放大电路 300 vi 10kΩ 10kΩ _ + _ + 10kΩ -2V 图 10.8.8 运算放大器电路 ∞ A1 D1 10kΩ vo1 ∞ A2 D2 +6V 3kΩ vo

9、 (10 分)某功率放大器的简化电路如图 10.8.9 所示,已知 VCC=6V,RL=4Ω 。 (1)说明电阻 R2,R3 和 T3 管的作用。 (2)若 T4,T5 管导通后,饱和压降为 0.5V,试计算负载上所得到的最大输出功率以及 相应的输出级效率。
+VCC R1 RB1 C1 + RB2 T2 - T1 R3 T5 RL R2 T3 T4 C2

vi

图 10.8.9 功率放大电路

参考答案
+

ib hfeib R1 hie R2 RC2 RL + vo


1、 (1)如图 10.8.10 所示。 (2) Av =- hfe(R2∥RC3∥RL) hie Ro=R2∥RC2
vi


Ri=R1∥hie 2、 (1) Vo=( 5 R1 -I) Rf

图 10.8.10

(2)R1≈18.3 kΩ ,Rf=100 kΩ , 0.1V 3、 vo=- Rf R1
′′

1

sRC

vs



vo=-

vsdt R1RC ∫0

Rf

′′

t

4、电路的上限频率主要由 T2 管组成的共发射极电路决定。 ω H≈ 其中: Rs′+rbb′+rbe′ (Rs′+rbb′)rbe′DCbe′ rbe1′≈rbe2′≈5.3kΩ fH≈1.7MHz D=1+ω T RL′Cbe′≈51
301

Rs′=

rbe+Rs 1+β

≈151Ω

Cbe′≈

1 reω T

≈7.6pF

5、 (1)其交流等效电路如图 10.8.11 所示。 (2)可以振荡。要求 f0<f01。 组成电感三点式正弦波振荡器, 且要求石英晶体也是电感特性,属 于并联型石英晶体振荡器电路。 6、 (1)电路由 R7 组成级间交流电流并联负反馈。 (2)Avsf = Vo Vs ≈ -Ic2 (R3∥R6∥RL) IiRs ≈ R3∥R6∥RL R5 (1+ R7 R4 )

T

C1

L C2 图 10.8.11

R4 Ic2 其中: Ii≈If≈- R4+R7 7、 (1)IC1≈0.23mA, VCE1≈12.7V; IC3≈0.5mA, VCE1≈8.4V。 (2)Ri =2[rbe1+ (1+β ) RE1∥Ri3]≈696kΩ Ro =20kΩ Av ≈ -β R3 rbe3+ (1+β ) 8、vi1≥+5V 时,vo1=+15V,vo≈0; vi1≤-2V 时,vo1=+15V,vo≈0; -2V<vi1<+5V 时,vo1=0,vo≈+6V 其波形如图 10.8.12 所示。 9、 (1)R2,R3 及 T3 组成 VBE 扩大电路, 为互补管 T4,T5 提供直流偏置,克 服交越失真。 (2)Pom=0.31W,η =≈26%。 Rp 2
vi +5V 0 -2V vo1 +15V 0 vo +6V 0 图 10.8.12 t t t

Ri3 =rbe3+ (1+β )

Rp 2

≈7.75kΩ

≈-65

10.9

综合测试题九

302

1、 分)图 10.9.1 中二极管的导通压降 VD(on)=0,已知 VZ=3V。求:当 Vi 从-10V 变化 (8 到+10V 时,Vo 及 i1 如何变化,画出 Vo~Vi 及 i1~Vi 图。
+15V i1 + Vi


10kΩ

DZ + D 10kΩ Vo


RD 0.8kΩ T Io=8mA

-15V
图 10.9.1 二极管及稳压管电路 图 10.9.2 场效应管电路

2、 分)已知某放大器的开环电路增益函数为 Av = (8 ,电压负反馈因数 (s+2×106)2 Fv=0.02。求: (1)该放大器开环时的低频增益及 3dB 带宽。 (2)放大器加负反馈后的低频增益及 3dB 带宽。 3、 分)已知图 10.9.2 中 N 沟道结型场效应管的夹断电压 VGS(off)=-3.5V,IDSS=18mA。 (8 求 VGS 及 VDS,并判断场效应关工作在什么区域。 4、 分) 10.9.3 所示 N 沟道结型场效应管构成的恒流源, (8 图 已知该管的 VGS(off)= -3.5V, IDSS=2mA。rds=50kΩ。求: (1)恒流源的电流。 (2)恒流源的输出阻抗(两个电源间) 。 5、 分)理想运放电路如图 10.9.4 所示,其中± CC=± (8 V 10V,分析该电路,画出电压传输 特性 vo~vi,并标出关键值。
+5V 10kΩ T vi 5kΩ -VCC _ + 1kΩ ∞ A vo -2V +VCC 20kΩ

2×104

-5V
图 10.9.3 场效应管电路 图 10.9.4

20kΩ 运算放大器电路

6、 (10 分)设图 10.9.5 中 T1,T2 具有相同的参数:β=100,rbb′= 0,VBE=0.7V,求: (1)直流 IC1,IC2。 (2)该放大器的输入阻抗 Ri 和输出阻抗 Ro。

303

+VCC +9V T1 + vs - + 5V - 0.5kΩ + vO - T2
·

R1
·

R1 Z 2R2 _ ∞ A2 +

Ii Vi + _

∞ A u1
1

·

Vo

50Ω

R2 R2 图 10.9.6 运算放大器电路

图 10.9.5

放大器电路

7、 (10 分)在图 10.9.6 所示回转器电路中,设运放是理想的,R1=R2=1kΩ 。 (1)说明 Z 为何种性质元件时电路可等效为模拟电感(输入阻抗 Zi) ; (2)计算此模拟电感为 1H 时元件 Z 的数值。 8、 (12 分)方波发生器如图 10.9.7 所示,已知稳压管的 VZ=5.6V,二极管 D1~D4 的导通 - 压降均为 0.7V,Rf=2R1,RC=10 4s。 (1)试画出 v-和 vO 的波形(要求标明各自的幅值) ; (2)计算方波的频率。
C R R1 R2 ∞ + A1 _ D2 DZ R1 D4 图 10.9.8 运算放大器电路 R2 R3

_ +

∞ A vO R2 Rf

vi

C

_ +

∞ A2

vo

R1

D1

D3 图 10.9.7 方波发生器

9、 分)电路如图 10.9.8 所示,A 为理想运算放大器,求 vo 与 vi 的关系式。 (8 10、 (20 分)单电源供电的音频功率放大器电路如图 10.9.9 所示,试回答: (1)T1~T6 构成何种组态电路? (2)D1~D3 的作用是什么? (3)R2、R3 和 R6、R7、R8 的作用是什么? (4)C1、C8 、CL 的作用是什么? (5)T7、T8 和 T9~T11 各等效为 NPN 管还是 PNP 管?
304

(6)分析电路中引入的级间反馈类型,假设引入的是深度负反馈,则该电路的电压增益 是多少?
+VCC T5 D1 D2 D3 R2 C1 + T9 T10 R5 T1 T2 R3 R1 T4 T3 R8 R7 C8 T11 R6 RL R4 T6 T7 T8 + CL

图 10.9.9

音频功率放大器

参考答案
1、如图 10.9.10 所示。
Vo/V 3.5 0 3 10 Vi/V -10 0.5 0 1 图 10.9.10 3 10 Vi/V i1/mA

2、 (1) Av=50;ω3dB=0.64× 106rad/s=1.28Mrad/s 2× (2) Avf=25;ω3dB=2 2 Mrad/s 3、VGSQ≈-1.17V;VDSQ≈7.43V;器件工作在有源区。 4、 (1) Io≈1mA; (2) Ro=R+(1+gmR)rds≈90kΩ 5、如图 10.9.11 所示。 6、 (1) IC1≈0.7mA;IC2≈70mA (2) Ri≈β1β2×0.05≈500kΩ Ro≈ rbe1 β 1β
2

vo /V +10

-2 0

+4 vi /V

+

rbe2 ≈0.75kΩ β 2
305

-10 图 10.9.11

7、 (1)Z 为容性元件时电路可等效为模拟电感。 v-/V (2)Z 为 1μF 的电容。 2.3 8、 (1)如图 10.9.12 所示。 (2). f= 1 T = 1 2RCln (1+ 1 2×10 4×ln2 - R2


0

t
vO/V

2R1 Rf

-2.3

)
7 0 -7

= d vo (t) dt

≈7.21kHz

t

9、

R2 vo= - vi R1R3C R1R3C

图 10.9.12

10、 (1)T1~T6 构成具有恒流源负载(T5~T6)的复合管(T1~T4)差分放大器。 (2)D1~D3 的作用是克服输出级的交越失真。 (3)R2、R3 和 R6、R7 的作用是提供差分放大器的偏置电压;R6、R7、R8 和 C8 构成 反馈网络。 (4)C1 为输入端耦合电容,其作用是“通交流,隔直流” L 为输出端耦合电容, ;C 并为 T9~T11 提供电源电压;C8 的作用是加强直流反馈,减弱交流反馈。 (5)T7、T8 等效为 NPN 管;T9~T11 等效为 PNP 管。 (6)R6、R7 构成直流电压串联负反馈;R6、R7、R8 和 C8 构成交流电压串联负反馈。 Avf =1+ R6 1+R7∥R8

10.10

综合测试题十

1、 (10 分)在图 10.10.1(a)(b)所示电路中,设 vi=6sinωt(V) D(on)=0.7V,RD=0; 、 ,V 试画出各电路的输出波形。
100Ω +


+ + 5V
- -

+ 100Ω

+

vi


2V + (a)

vo

vi


+ 5V


vo


(b) 图 10.10.1 二极管电路

306

2、 (10 分)试画出图 10.10.2 所示 MOS 放大电路的小信号等效电路,并写出电压增益表 达式。
VDD T1 T7 R2 1kΩ T8 +5V R3 10kΩ R5 1kΩ T6 T4 T5
T4

+VCC (+15V) T9 R4 2kΩ

+
vi - T2 VGG

+
vo -

T10 T11 电流源电路
T4

图 10.10.2 MOS 放大电路

图 10.10.3

3、 分)在图 10.10.3 所示电路中,各晶体管特性相同,β=200,│VBE(on)│= 0.7V,试 (8 求各电阻上压降。 4、 分)图 10.10.4 所示为某反馈放大器的交流通路,试判断反馈类型;若满足深度负 (8 反馈条件,试求源电压增益 Avsf=vo/vs。
+VCC + T1 Rf Rs 1kΩ + vs 10kΩ RE1 1kΩ RC1 2kΩ RC2 2kΩ T2 T3 RC3 2kΩ RE3 100Ω RL vo 2kΩ Rs + Vi(jω ) - Rs IEE -VEE 图 10.10.4 反馈放大器 图 10.10.5 差分放大器 T1 T2 RC + Vo(jω )- RC





5、 分) 10.10.5 所示电路中, (10 图 已知 Rs=1kΩ, bb′=50Ω,EE=2mA, =100,T=400MHz, r I β f ′ Cbc =0.5pF,RC=5kΩ,试写出双端输出时的差模电压增益表达式,并计算上限频率 fH。 6、 (12 分)放大电路如图 10.10.6 所示,假设 T1 的 gm 及 T2 的β 、rbe 已知。 (1)试画出电路的小信号等效电路; (2)写出 Av、Ri、Ro 的表达式。 7、 (14 分)图 10.10.7 所示为一个用来测试晶体管电流放大倍数β 的原理电路。图中 T 为被测晶体管,运放 A1~A3 均为理想运放。 (1)写出 VO3 与 VI3 的关系式; (2)写出 VO 与 VI2、VO3(共同作用时)的关系式; (3)写出 VR1(电阻 R1 上的压降)与 VO 的关系式;
307

(4)在已知电路参数+VCC、RC、和 R1 的情况下,测定输出电压 VO 后,便可求得β ,试 写出β 的表达式。
+20V C2 vo T2 C1 + vi


+VCC RC IC T R R1 IB - V + R1 R ∞ + A1 _ + R1 VR1 - ∞ VI3 + A3 _ R VI2 ∞ + A2 _ R R VO3 R VO

RC 20kΩ

R1 100kΩ

T1 RS 2kΩ C3

RG 10MΩ

R2 100kΩ

C4

图 10.10.6

放大电路

图 10.10.7

β 测量电路

8、 (12 分)试判断图 10.10.8 所示电路中哪些可能产生正弦波振荡,若能振荡写出振荡电 路类型,若不能振荡写出反馈电路类型。
+VCC RC1 RC2 C T1 R R T2 C RC3 + vi - (b) L T R1 CB R2 RE -VEE (d) 图 10.10.8 (e) 反馈及振荡电路 (f) C2 C1 L C2 T L T C1 C +VCC T3 T1 RC1 RC2 vo T2 T2 R1 vi R2 (c) T1 R1 +VCC R2 vo

-VEE

(a)

9、 (16 分)设图 10.10.9 所示电路中运放均具有理想特性,试完成下列各问: (1)当开关 S 闭合时,计算 A、B、C、D、E、F 各点对地的电位及 vo 的值; (2)设 t=0 时开关 S 打开,问经过多长时间才能使 Vo=0?
308

S C=1μ F ∞ + + _ A1 R B Vi=1V R C _ ∞ A2 D R 图 10.10.9 运算放大器电路 R R R ∞ + _ A4 F R R -1V A R1 10kΩ ∞ A3 E R R

_ +

_ +

∞ A5 Vo


+

参考答案
1、 如图 10.10.10 所示。
vi/V 6 0 -6 vo/V 5.7 0 -2.7 (a) 图 10.10.10 t/s t/s vi/V 6 5.7 0 -6 vo/V 5.3 5 0 (b)

t/s

t/s

2、如图 10.10.11 所示。
g1 s1 gm1vgs1 1 gmu1 rds1 d2

+
vi -

+
rds2 vo -

vo Av = vi =

gm1(rds1∥rds2∥ gmu1 ) 1+gm1(rds1∥rds2∥ gm1
1

1

gmu1

)

=

d1 图 10.10.11

g2(s2)

gm1+gmu1+1/rds1+1/rds2

gm1 ≈ gm1+gmu1

309

3、 VR3=13.6V;VR2≈2.72V;VR4≈2.72V;VR5≈1.36V。 4、 电流串联负反馈

Avsf ?

Vo Vs

?

Vo Vi

?

Vo Vf

??

( RC3 // RL )?( RE1 ? Rf ? RE 3 ) RE1 RE 3
rbe≈rbb′+(1+β ) 26 IEE/2 ≈2.68kΩ

5、 Avd(双) =- 1 2π

β RC Rs+rbe

≈-136

fH =

·

Rs+rbb′+rbe′ ω T Rs+rbb′ β ·D
·

≈1.9MHz,其中:D=1+ω T RCCbc′=7.28 (2)

6、 (1)如图 10.10.12 所示。
g d gmvgs RG rbe e β ib RC c

+
vi - s

+
vo -

Av = Av1 Av2 =-gm Ri=RG Ro=RC

rbe 1+β

·

β RC rbe

b

图 10.10.12

7、 (1)VO3=2VI3 (2)VO=2VI2-VO3 (3)VR1=VI2-VI3=VO/2 (4)VR1=IBR1 IB = VR1 R1 = VO 2R1 VCC 2RC

VRC=ICRC =VCC/2

IC =

8、 , , , (a)(d)(e)(f)为振荡器; , (b)(c)为反馈电路。 (a)串并联网络正弦波振荡器; (b)电流串联负反馈电路; (c)电压并联负反馈电路; (d)串联型晶体振荡器; (e)并联型晶体振荡器(晶体等效为电感,且振荡频率 ω0 低于 LC1 的串联谐振频率) ; (f)电容三点式振荡器。 9、 (1)VA=2V,VB=1V,VC=0V, VD=-1V,VE=0V,VF=1V,Vo=-2V (2)当 VE=-2V 时, Vo=0V。而 VE = - VA R1C t 因而解得:t=10ms

310


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