模电课后习题答案
更新时间:2024-05-15 18:55:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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习题:
一.填空题
1. 半导体的导电能力与 温度 、 光照强度 、 掺杂浓度 和材料性质有关。 2. 利用PN结击穿时的特性可制成 稳压 二极管,利用发光材料可制成 发光 二级管,利用PN结的光敏性可制成 光敏(光电) 二级管。
3. 在本征半导体中加入__5价__元素可形成N型半导体,加入_3价_元素可形成P型半导 体。N型半导体中的多子是_自由电子_______;P型半导体中的多子是___空穴____。 4. PN结外加正向电压时 导通 外加反向电压时 截止 这种特性称为PN结的 单向导电性 。
5. 通常情况下硅材料二极管的正向导通电压为 0.7v ,锗材料二极管的正向导通电压为 0.2v 。
6..理想二极管正向电阻为__0______,反向电阻为_______,这两种状态相当于一个___开关____。 7..晶体管的三个工作区分别为 放大区 、 截止区 和 饱和区 。 8.. 稳压二极管是利用PN结的 反向击穿特性 特性制作的。 9.. 三极管从结构上看可以分成 PNP 和 NPN 两种类型。
10. 晶体三极管工作时有 自由电子 和 空穴 两种载流子参与导电,因此三极管又称为 双极型 晶体管。
11.设晶体管的压降UCE 不变,基极电流为20μA时,集电极电流等于2mA,则β=__100__。 12. 场效应管可分为绝缘栅效应管和 结型 两大类,目前广泛应用的绝缘栅效应管是
MOS管,按其工作方式分可分为 耗尽型 和 增强型 两大类,每一类中又分为N沟道和P沟道两种。
13. 查阅电子器件手册,了解下列常用三极管的极限参数,并记录填写题表2-1在下表中
题表2-1
二.选择题
1.杂质半导体中,多数载流子的浓度主要取决于 A 。
A、杂质浓度 B、温度 C、输入 D、电压
2.理想二极管加正向电压时可视为 B ,加反向电压时可视为__A__。
A.开路 B.短路 C.不能确定 3.稳压管的稳压区是二极管工作在__D__状态。
A.正向导通 B.反向截止 C.反向导通 D.反向击穿 4.当温度升高时,二极管的反向饱和电流将__A__。
A.增大 B.不变 C.减小
5.工作在放大区的某晶体管,如果当IB从12μA增大到22μA时,IC从1mA变为2mA,那么它的β约为__C__。
A.83 B.91 C.100
6.当场效应管的漏极直流电流ID从2mA变为4mA时,它的低频跨导gm将 C 。
A、增大 B、不变 C、减小
7.uGS=0时,能够工作在恒流区的场效应管有 A 和 C 。
A、结型管 B、增强型MOS管 C、耗尽型MOS管
8.场效应管属于__A____控制型器件,晶体三极管则属于___B___控制器件。
A、电压 B、电流 C、电感 D、电容。
9.测得某放大电路中三极管各级电位分别为3v、2.3v、12v则三极管三个电极分别 是 C ,该管是 E
A、(e b c) B、(b c e) C、(b e c ) D、(pnp) E、(npn)
10.如题图2-1所示,二极管均为理想元件,则VD1、VD2、 VD3的工作状态为( A )。
A. VD1导通, VD2 、 VD3截止 B. VD2导通, VD1 、 VD3截止 C. VD3导通, VD1 、 VD2截止
11.在题图2-2示电路中稳压管VDZ1的稳定电压为9V, VDZ2的
稳定电压为15V,输出电压UO等于( B )。 A.15V B.9V C.24V
题图2-1 题图2-2
三、分析题
1. 二极管电路如题图2-3所示。已知直流电源电压为6V,二极管直流管压降为0.7V。 (1) 试求流过二极管的直流电流。
(2)二极管的等效直流电阻RD为多少?
R + 100? D 6V
解:(1)流过二极管的直流电流也就是题图2-3的回路电流,即 ID=
题图2-3
6?0.7A=53mA 1000.7V(2) RD==13.2? ?353?10A
2. 二极管电路如题图2-4所示。
(1)设二极管为理想二极管,试问流过负载RL的电流为多少?
(2)设二极管可看作是恒压降二极管,并设二极管的导通电压UD(on)?0.7V,试问流过负载RL的电流是多少?
(3)将电源电压反接时,流过负载电阻的电流是多少?
E
+ D 10V RL 100?
题图2-4
E?100mA RLE?UD(on) (2)I??94mA
RL (3) I??IS或I?0
解:(1)I?
3. 二极管限幅电路如题图1.7(a)、(b)所示。将二极管等效为恒压降模型,且UD(on)=0.7V。若ui=5sinωt(V),试画出u0的波形。
题图2-5
解:(1)在图(a)中:当ui>一2.7V时,V管截止,u0=一2V;当ui≤一2.7V时,V管导通,u0
=ui。当ui=5sinωt(V)时,对应的u0波形如图答图2-5(a)所示。
(2)在图(b)中:当ui>1.3V时,V管截止,u0=ui;当ui≤1.3V时,V管导通,u0=2V。其相应波形如答图2-5(b)所示。
答图2-5
4.电路如题图2-5所示,已知E?20V,R1?400?,R2?800?。稳压管的稳定电压UZ?10V,稳定电流IZmin?5mA,最大稳定电流IZmax?20mA,求流过稳压管的电流IZ。如果R2断开,将会出现什么问题,R2的最大值为多少?
题图2-6
解:(1)错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。
(2) 若错误!未找到引用源。断开,则:错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=25mA>20mA,稳压管将因电流过大而被烧坏。
(3)错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=2K?
5.写出题图2-7所示各路的输出电压值,设二极管导通电压UD =0.7V。
题图2-7
解: U01=1.3V, U02=0, U03=-1.3V,
U04=2V, U05=1.3V, U06=-2V
6.分别判断如题图2-7所示电路中的晶体管是否有可能工作在放大状态?
题图2-7 解:(a)可能(b)可能(c)不可能 (d)不可能(e)可能
7.已知晶体管工作在线性放大区,并测得个电极对地电位如题图2-8所示。试画出各晶体管的电路符号,确定每管的b、e、c极,并说明是锗管还是硅管。
0.7V -0.7V 4V 4V 0V
(a)
8V
0V
(b)
-8V
3.7V
(c)
1V
9V
(d)
4.3V
题图2-8
解:
错误!习题
一、填空题
1.晶体管工作在放大区时,具有 发射结 正偏、 集电结 反偏的特点。 2.晶体管工作在饱和区时,具有 发射结 正偏、 集电结 正偏的特点。 3. 饱和失真和截止失真属于 非线性失真 ,频率失真属于 线性失真 。 4.共集电极放大器又叫射极输出器,它的特点是:输入电阻 高 (高、低);输出电阻
低 (高、低);电压放大倍数约为 1 。
5.多级放大器由输入级、____中间级_____ 和输出级组成;其耦合方式有__阻容耦合____和直接耦合、变压器耦合三种;集成运算放大器运用的是 直接耦合 耦合方式。
6.三种最基本组态的放大器分别是共基极放大电路、___共发射极_______和___共集电极。其中输入电阻最大的是 共集电极 电路,而输出电阻最小的是 共集电极 电路。
7.多级放大电路的电压放大倍数为各级电压放大倍数的 乘积 。输入电阻约等于 第一级的输入电阻 电阻,而输出电阻约等于 输出级的输出电阻 电阻。
8.多级放大器总的上限频率比其中任何一级的上限频率都要__低___(高/低),而下限频率比任何一级的下限频率都要___高____(高/低)。
9.若使放大器不产生频率失真,则要求其__高频__频率响应和__低频___频率响应均不产生失真。 10.晶体管的内部结电容和负载电容主要影响放大器的___高频__特性,而耦合电容和旁路电容主要影响放大器的__低频____特性。 二、选择题
1.为了放大变化缓慢的微弱信号,放大电路应该采用( A )耦合方式;为了实现阻抗变换,放大电路应采用( C )耦合方式。
A. 直接 B. 阻容 C. 变压器 D.光电
2.阻容耦合和直接耦合多级器之间的主要不同是(A )。
A.所放大的信号不同 B.交流通路不同 C.直接通路不同
3..直接耦合多级放大电路与阻容耦合多级放大电路相比,低频特性(A )。 A.好 B.差 C.差不多
4.具有相同参数和相同放大倍数的两级放大器,在组成它的各个单极放大器的截止频率处,总的电压放大倍数下降( A )。
A.3dB B.6dB C.9dB D.20dB
5.多级放大电路与单极放大电路相比,总的通频带一定比它的任何一级都( D )。
A.大 B.小 C.宽 D.窄
6.当信号频率等于放大电路的fL或fH时,放大倍数的值约下降到中频时的( B )。 A.0.5倍 B.0.7倍 C.0.9倍
7.放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是(B ),而低频信号作用时放大倍数下降的原因是(A )。
A.耦合电容和旁路电容存在 B.半导体极间电容和分布电容的存在 C.半导体管的非线性特性 D.放大电路的静态工作点不合适 8.uGS=0时,能够工作在恒流区的场效应管有( A )和( C )。
A、结型管 B、增强型MOS管 C、耗尽型MOS管
三.分析与计算题
1.试判别题图3-1 所示各电路能否对正弦信号进行电压放大?为什么?各电容对电信号可视作短路。
(a) (b)
(c) (d)
(e) 题图3-1 (f) 解:图(a):因为输出信号被短路了,所以不能进行电压放大。
图(b):因为输入信号被CB短路了,所以不能进行电压放大。
图(c)中管子截止,电路不能正常放大。应将RB改接在b极与地之间。
图(d):晶体管基极偏置为零,不能进行放大。
图(e)中会使e结烧坏且输入信号短路,因而电路不能正常放大,应在b极到Ucc之间接偏置电阻RB。
图(f)中电路可以正常放大。
2..电路题图3-2所示,晶体管的??60,
(1)求电路的Q点、Au、Ri和R0。
(2)设Us?10mV,问Ui??、U0??若C3开路则Ui??、U0??
. 题3-2图
解:(1) Q 点:
Rb?(1??)Re ICQ??IBQ?1.86mAIBQ?VCC?UBEQ?31?A
UCEQ?VCC?、R和R的分析: Aiou26mV????(Rc//RL)??95 rbe?rbb'?(1??)?952?, AurbeIEQRi?Rb//rbe?952? , Ro?Rc?3k?。
(2)设Us = 10mV (有效值),则 Ui?
?IEQ(Rc?Re)?4.56V
Ri??U?304mV ?Us?3.2mV; Uo?AuiRs?Ri若C3开路,则:
???Rc//RL??1.5 Ri?Rb//[rbe?(1??)Re]?51.3k? , AuReRi??U?14.4mV。 Ui??Us?9.6mV, Uo?AuiRs?Ri
3.已知题图3-3(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图(b)、(c)所示。
(1)利用图解法求解Q点;
(2)利用等效电路法求解Au、Ri和R0。
.题图3-3(a) 题图3-3(b) 题3-3图(c)
解:(1)在转移特性中作直线uGS??iDRs,与转移特性的交点即为Q点;读出坐标值,得出
IDQ?1mA,UGSQ??2V。如下图所示。
(a) (b)
在输出特性中作直流负载线uDS?VDD?iD(Rd?Rs),与UGSQ??2V的那条输出特性曲线的交点为Q 点,UDSQ?3V。如解图(b)所示。
(2)首先画出交流等效电路(图略),然后进行动态分析。
gm??iD?uGSUDS??2UGS(off)IDSSIDQ?1mV/V
???gR?5 A?; Ri?Rg?1M?;Ro?Rd?5k? umd
4.如题图3-4所示的电路是能稳定静态工作点的射极偏置电路。若已知:VCC?12V,RB2?3k?,
RE?1k?,RC?2k?,三极管为硅管,??50,欲使UCE?6V,问基极上的偏置电阻RB1应为多大?此时IBQ和ICQ各为多少?
题图3-4
解:根据直流通路可知:
ICQ?UCC?UCE12?6??2mARC?RE2?1IBQ?ICQ/??2/50?40?AUE?ICQRE?2*1?2VUB?UE?UBE?2?0.7?2.7VUB?RB1?RB2UCCRB1?RB2
UCCRB2?UBRB212*3?2.7*3??10K?UB2.75.电路如题图3-5所示。设FET参数为:IDSS?3mA,VGS(off)??3V。当RD?3.9k?时,判断
场效应管是处在恒流区还是可变电阻区?
UDD(+15V)
RD I D
C1 + C V 2 + uo ui RG
解:我们采用假设法来判断,首先假设管子工作在恒流区,根据结型场效应管恒流区iD和uGS的关系式可以求出电流iD: 题图3-5
?UiD?IDSS?1?GS?UGSoff???0?2????3?1?????3mA ??????3???2根据输出回路方程可以求出UDS。
UDS?15?3?3.9?3.3V
因此可得
UGD=UGS-UDS=—3.3V。
在假设条件下得出的结论是UGD 6.放大电路如图所示,已知晶体管的??50,UBE(on)?0.7V,各电容对信号可视为短路。计算ICQ和UCEQ解 : C1 RB1 8.2k? RC 3k? C2 V ui RE RB2 3.8k? 3k? CE UCC(12V) 的值。 + RL 3k? uo 题图3-6 UBB?RB23.8UCC??12?3.8(V) RB1?RB28.2?3.8U?UBE(on)3.8?0.7ICQ?IEQ?BB??1(mA) RE3UCEQ?UCC?ICQRC?IEQRE?12?1?3?3??6(V) 7.放大电路如题图3-7(a)所示,已知β=50,UBE=0.7V,UCBE=0,RC=2K?,RL?20K?,UCC?12V. 若已知该电路的交、直流负载线如图(b)所示,试求:UCC=? RC=? UCEQ=? ICQ=? RL=? RB=? 输出动态范围UOPP=? 题图3-7 解:(1)要求动态范围最大,应满足 8V 题图(a): 0.7V 硅NPN 0V 题图(b): -0.7V -8V 硅PNP 0V 1V 题图(c): 3.7V 锗PNP 4V 题图(d): 4.3V 9V 锗NPN 4V 8.已测得晶体管电极管各电极对地电位如题图2-9所示,试判别各晶体管的工作状态(放大、饱和、截止或损坏)。 -5V 2.5V -0.3V 3AX81 3BX1 3V 0V (a) (b) 题图2-9 解:题图(a)3AX为PNP锗管,UBE??0.3V(正偏),UCE题图(b):e结反偏,c结反偏,截止状态 题图(c):e结正偏,c结正偏,饱和状态 题图(d):e结开路,晶体管损坏 9.现有两只稳压管,他们的稳定电压分别为6V和8V,正向导通电压均为0.7V,试问: (1)若将它们串联连接,则可得到几种稳压值?分别为多少? (2)若将它们串联连接,则可得到几种稳压值?分别为多少? 10. 在题图2-10所示电路中,设稳压管的Uz=5V,正向导通压降为0.7V。若ui=10 sinωt(V),试画出u0的波形。 ,放大状态 ??4.7V(反偏)7V (c) (d) 6.3V 8V 6.6V 3CG21 12V 3V 3DG8 0V 题图2-10 解:当ui≥5V时,Vz击穿,u0=5V。当ui≤一0.7V时,Vz正向导通,u0=一0.7V。 当一0.7V<ui<5V时,Vz截止,u0=ui。由此画出的u0波形如答图2-10所示。 11.在题图2-11 (a)所示电路中,二极管等效为恒压降模型。已知输入电压u1、u2的波形如题图2-11(b) 所示,试画出u0的波形。 题图2-11 解:该电路为高电平选择电路,即u1、u2中至少有一个为3V,则u0=3一0.7=2.3V。u1、u2 均为0时,uo=一0.7V。其波形答图2-11(c)所示。 12.电路如题图2-12所示,已知ui =5Sinωt(V),二极管导通电压UD=0.7V。试画出ui与uo的波形,并标出幅值。 题图2-12 解:此电路为双向限幅电路,分析当Ui正半周时。。。当Ui正半周时。。。 习题 4.1选择填空 1、选用差分放大电路的原因是 A 。 A、克服温漂 B、 提高输入电阻 C、稳定放入倍数 2、用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻Re,将使电路的 B 。 A、差模放大倍数数值增大 B、抑制共模信号能力增强 C、差模输入电阻增大 3、差动放大器中的差模输入是指两输入端各加大小___相等_____、相位___相反____的信号。 4、设差放电路的两个输入端对地的电压分别为vi1和vi2,差模输入电压为vid,共模输入电压为vic, 则当vi1=50mV,vi2=50mV时,vid=_0mV __,vic=_50mV __;当vi1=50mV,vi2=-50mV时,vid=_100mA__,vic=_0mA__;当vi1=50mV,vi2=0V时,vid=_50mV__,vic=_25mA__。 5、电流源常用于放大电路,作为_A___(A.有源负载,B.电源,C.信号源),使得放大倍数__A__ (A.提高,B.稳定)。 6、电压放大电路主要研究的指标是 a 、 b 、 c ;功率放大电路主要研 究的指标是 d 、 e 、 f 、 g 、 (a 电压放大倍数 b 输入电阻 c 输出电阻 d 输出功率 e电源提供的功率 f效率 g 管 耗) 7、功率放大电路中,___甲类____功率放大电路导通角最大;_____乙类___功率放大电路效率较高。(甲类、乙类、甲乙类) 8、甲类功放效率低是因为 B 。 A、只有一个功放管 B、 静态电流过大 C、管压降过大 4.1对称差动放大电路如题图4.1所示。已知晶体管T1和T2的??50,并设UBE(on)=0.7V,rbb’=0,rce=?。 12V RC RC 10kΩ 10kΩRL Uo RB ? + 30kΩ - R B10kΩ V1 V2 10kΩ + ui1 RE 6.8 kΩ -12V 图4.1 + ui2 (1)求V1和V2的静态集电极电流ICQ、UCQ和晶体管的输入电阻rb’e。 (2)求双端输出时的差模电压增益Aud,差模输入电阻Rid和差模输出电阻Rod。 (3)若RL接V2集电极的一端改接地时,求差模电压增益Aud(单),共模电压增益Auc和共模抑制比KCMR,任一输入端输入的共模输入电阻Ric,任一输出端呈现的共模输出电阻Roc。 解:(1)因为电路对称,所以 IC1Q?IC2Q?IEEUEE?0.712?0.7???0.82mA R1022?RE?B2?6.8??50UC1Q?UC1Q?12?0.82?10?3.8V rb'e???UT26?50??1.585k? IC1Q0.82(2)差模电压增益 1 1 R L 10. //? 30 ) 2 ? ?502 ? ? ? ? Aud ? ? 647 Rb ? rb 10 ?1. 585 ' e RC / Rid ? 2 ( R ' ) B ? rbe . 差模输入电阻: 差模输出电阻:RO?2RC?20k? (3)单端输出差模电压增益: Aud(单)??1RC//RL110//30????50?? 2RB?rb'e210?1.585共模电压增益: Auc???RCRL10//1.585??50? RB?rb'e??1???2RE10?1.585?51?2?6.8共模抑制比: KCMR?Aud (Aud为单) Auc 共模输入电阻: 1Ric?[RB?rb'e??1???2RE] 2 共模输出电阻: ROC?RC?10k? 4.2、电路如题图4.2所示,试求各支路电流值。设各晶体管???1,UBE(on)?0.7V。 +6V IR I5 V1 1k? V5 I3 I4 V4 2k? 6V V2 5k? 5k? V3 10k? 题图4.2 解:图4.2是具有基极补偿的多电流源电路。先求参考电流IR, IR?则 6???6??2?0.7?1.8(mA) 1?5I5?IR?1.8(mA) 5I3?IR?0.9(mA) 105I4?IR?4.5(mA) 2 4.3电路如题图4.3。已知V1、V2、V3管的??50,rbb??200?,UCC?UEE?15V, RC?6K?,R1?20K?,R2?10K?,R3?2.1K? (1)若ui1=0,ui2=10sinωt(mV),试求uo=? (2)若ui1=10sinωt(mV),ui2=5mV,试画出uo的波形图。 (3)当R1增大时,Aud、Rud将如何变化? (d) 题图5.2 解:图(a)所示电路中引入了了交、直流正反馈。 图(b)所示电路中引入交、直流负反馈。 图(c)所示电路中引入了直流负反馈 图(d)所示电路中引入了交、直流负反馈。 3.一电压串联负反馈放大器,其基本放大器的电压增益Au=100,反馈网络的反馈系数fu=0.1。由于温度变化,Au增大到120,试求负反馈放大电路的电压增益变化率解: ?AufAuf。 ?Avf Avf??Av1??1.8% Av1?AvBv4.反馈放大器电路如题图5.3所示,试回答: (1)判断该电路引入了何种反馈?反馈网络包括哪些元件?工作点的稳定主要依靠哪些反馈? (2)该电路的输入输出电阻如何变化,是增大还是减少了? (3)在深反馈条件下,交流电压增益Auf=? 题图5.3 解:(1)90k?电阻和1k?电阻构成两级之间的交流串联电压负反馈。4k?、60k?以及V1构成两级之间的直流电流负反馈,以保证直流工作点更加稳定。 (2)该电路输入阻抗增大,输出阻抗减小。 (3)在深反馈条件下: Aui?11k?90k??91 F1k 5.负反馈放大电路如题图5.4所示。 (1) 试判别电路中引入了何种反馈? (2) 为得到低输入电阻和低输出电阻,应采用何种类型的负反馈?电路应如何改接? 2k? 10k? 2k? + Ui 10k? UCC 3.9k? V3 10k? ∞ Uo V1 V2 120k? 2k? 10k? + 90k? 4.7k? -UEE 图5.4 解:(1)输出信号Uo通过90kΩ电阻接至V2的基极,故构成电压串联负反馈。 (2)应采用电压并联负反馈。其改接方法为:将V3的基极由接在V1的集电极改接到V2的集电极;将输出端的90kΩ电阻,由接在V2的基极改接到V1的基极。 6.电路如题图5.5所示,试回答: (1) 集成运放A1和A2各引进什么反馈? (2) 求闭环增益Auf?U0。 Ui 题图5.5 解:(1)运放A1引入了串联电压负反馈;运放A2引入了并联电压负反馈。 (2)闭环增益Auf为 Au?UOUO1UO?R3??R5?R5???????1???????UiUiUO1?R2?R4???R4? 7.电路如题图5.6(a)和(b)所示,各电容对信号可视为短路。 (1) 试分别判断电路级间交流反馈的极性和类型。 (2) 分别写出反馈系数的表达式。 (3) 分别估算满足深度反馈条件下的源电压增益Ausf的表达式或数值。 UCC R1 Ii RS C1 + Us T1 R4 T2 C2 R3 Uo R2 ?R3???1??? R2??(a) R2 18k? T1 (b) 题图5.6 解:(1) 图(a):电压并联负反馈 图(b):电流并联负反馈 (2)图(a): Fg?R6 R3 10k? C2 T2 UCC Ii C1 RS + Us R1 10k? + R4 1k? 27k? R5 3k? RL 10k? Uo IfUoIfIC2???1 R4 图(b): Fi?R5 R5?R6(3) 图(a):Ausf??R4 R5 图(b):Ausf?? R5?R6R3RL ?R5RS8.放大电路如题图5.7所示。(1)判断负反馈类型;(2)指出电路稳定什么量;(3)计算电压放大倍数Auf = ? R1+20kΩui-RPRf40kΩR210kΩ????RL10kΩ+uo- 解: 题图5.7 Auf??RfRL1040(1?)???(1?)??2.5 R1R22010 9.设计一个负反馈放大器,要求闭环放大倍数Af=100,当开环放大倍数A变化±10%时,Af的 相对变化量在±0.5%以内,试确定开环放大倍数A及反馈系数F值。 ?Af 1?A?1?AFA AfAAf?1?AF?A/A10%D?1?AF???20?Af/Af0.5% A?Af(1?AF)?100?20?2000AF?20?1?191919F???0.95¢000 第六章习题 一、填空选择 1、理想运算放大器的开环放大倍数Au为 无穷大 ,输入电阻Ri为 无穷大 ,输出电阻为Ro为 零 。 2、集成运算放大器有两个工作区间,分别为 线性区 和 非线性区 。 3、理想运放工作在线性区的条件下,有两个重要特性是 虚断 和 虚短 。 4、单值电压比较器有 1 个门限电压,迟滞电压比较器有 2 个门限电压。 5、电压传输特性如图6.1所示,参考电压是__-2______V,输出电压是___?10_____V;输入信号加在____反相____输入端。 图题6.1 二、选择 1、工作在线性区的运算放大器应置于(a)状态。 a深度负反馈 b 开环 c正反馈 2、工作在非线性区的运算放大器具有(a)的特点 a虚断 b 虚短 c 虚断和虚短 3、下列关于迟滞电压比较器的说法,不正确的是(b) a 迟滞电压比较器有两个门限电压 b 构成迟滞电压比较器的集成运算放大电路工作在线性区 c 迟滞电压比较器一定外加正反馈 d 迟滞电压比较器的输出电压只有两种可能 4、能将矩形波转变成三角波的电路是(c) a 比例运算电路 b微分运算电路 c积分运算电路 d 加法电路 5、工作在开环状态下的电压比较器,其输出电压Uo的大小由(c)决定。 a 运放的开环放大倍数 b 外电路参数 c 运放的工作电源 三、分析与计算题 1、电路 如题图6.1所示 ,集 成运放 输出电压 的最大幅 值为 ±14 V ,输出电压与输入电压的关系式 。 图题6.1cc R R?RfUi?11Ui (b) 引入的是负反馈,所以运放工作在线性区间。uo2?R(a) 2、试求图题6.2各电路的输出电压与输入电压的关系式。 R2R1R3+R4引入的是负反馈,所以运放工作在线性区间。uO1?RfUi?10UiUi1_R1R2R4R5_+R3?+UoUi2Ui3Ui4?+UoUi (a) (b) 图题6.2 解:(a)根据虚断特性 u??R6 R4R1Ui,u??Uo R3?R4R1?R2RR4根据虚短特性u??u?,所以Uo?(1?2)Ui R1R3?R4(b)当Ui3?Ui4?0时,电路转换为反相输入求和电路,输出 R3RUi1?3Ui2) R1R2当Ui1?Ui2?0时,电路转换为同相输入求和电路,输出 R3R5//R6R4//R6Uo34?(1?)(Ui3?Ui4) R1//R2R4?R5//R6R5?R4//R6Uo12??(根据线性叠加原理,总输出为 Uo?Uo12?Uo34 3、求如图题6.3所示电路中uo与ui的关系。 图题6.3 分析 本题两级电路第一级为同相输入比例运算电路,第二级为减法运算电路。 解:第一级的输出电压为: uo1?第二级的输出电压为: R1?R2Ui1 R1cc uo? R1?R2RR?R2RR?R2R?R2Ui2?1uo1?1Ui2?1?1Ui1?1(Ui2?Ui1) R2R2R2R2R1R24、求如图题6.4所示电路中uo与ui的关系。 R2R1R3 ∞ -Δui ∞ -+ +Δ ++uo 图题6.4 解 第一级的输出电压为: uo1?ui 第二级的输出电压为: ??R2?R2????uo?uo2??1?u?1???o1??uiRR1?1? ??5、在自动控制系统中需要有调节器(或称校正电路),以保证系统的稳定性和控制的精度。如图题6.5所示的电路为比例—积分调节器(简称PI调节器),试求PI调节器的uo与ui的关系式。 CuiRΔRf ∞ - ++uo 图题6.5 解 设电流i1、if的参考方向如图4.27所示,且电容C两端电压uC与流过的电流if参考方向关 联,根据运放工作在线性区的两条分析依据,即u??u?,i??i??0可得: u??u??0 if?iR?ui RuC?所以: 11ui1idt?dt??f??uidt CCRRC1?R?uo??ifRf?uC???fui?uidt? ?RC?R?CuiiRifRΔRf ∞ - ++uo 6、试求图题6.6所示电路的uo与ui的关系式。 R2R3R4R1uiRp_+?+uo图题6.6 解:设T型电阻网络交叉点的电位为U 因为电路为反相比例放大器,所以 uiU??R1R2 所以有 U??R2uiR1 uo?UUU??R3R2R4,从而,输入与输出之间关系就出来根据某点的输入电流等于其输出电流,有 了。 7、试求图题6.7所示同相积分器电路的uo与ui的关系式。 RRR_+R?+uouiC图题6.7 8、求如图题6.8(a)、(b)所示有源滤波电路的频率特性,说明两个滤波电路各属于 何种类型,并画出幅频特性曲线。 RfuiCR ∞ - +ΔCuiuoRΔRf ∞ - ++uo+ (a) (b) 图题6.8 分析 本题两个电路都引入了电压并联负反馈,集成运算放大器工作在线性区,可应用“虚短”和“虚断”两条分析依据分析计算。 解 设输入电压ui为正弦信号,则电流电压均可用相量表示。由于集成运算放大器工作在线性区,??U?,I??I??0。 故 U????对图6.8(a)所示电路,有: ??U??0 U????I???Uo IifRf1?R?jX?Rj?C1??C???jXI??RI??????R?UUU1?j??Uo iCiiooRfRfRf??RC?所以,电路的电压放大倍数为: Rf?U1R?Auf?o?? ??R1U??ci?1?j?1?j?Rf??RC?1式中?c?为截止角频率。电压放大倍数的幅频特性为: RCRfRA? uf??c1?????????2当??0时,Auf?0 当???c时,Auf?当???时,Auf?1Rf 2RRf?A? R幅频特性曲线如图6.8(a)所示。可见如图6.8(a)所示电路具有高通滤波特性,即???c的信号可以通过,而???c的信号被阻止,所以如图6.8(a)所示电路是一个高通滤波电路。 对图6.8(b)所示电路,有: ??U??0 U????I??Ui IifR1?RfjX?Rj?C1??f?????jXI??RI??C???Rf???UU??U1?joCfffii?Ui RRR??RCf??所以,电路的电压放大倍数为: ?U?c?R?Rf?1???Auf?o??f?1?j??1?j???? ???R?RCR?U??f??i??式中?c?1为截止角频率。电压放大倍数的幅频特性为: RfCRAuf?fR当??0时,Auf?? 当???c时,Auf?2当???时,Auf???c1???????? ?2Rf RRf?A? R幅频特性曲线如图6.8(b)所示。可见如图6.8(b)所示电路具有全通滤波特性,即在0~∞范围内所有频率的信号均可以通过,所以如图6.8(b)所示电路是一个全通滤波电路。 AufA∞12Auf2A∞A∞0A∞ωcωc (a) (b) ω0ω 9、在如图6.9所示的各电路中,运算放大器的UOM??12V,稳压管的稳定电压UZ为6V,正向导通电压UD为0.7V,试画出各电路的电压传输特性曲线。 ui-5V ∞ -+ +Δ-5Vuoui ∞ -+ +Δuo (a) (b) 图题6.9 解:对图(a)所示电路,u???5V,u??ui,故当输入电压ui??5V时,输出电压uo??UOM??12V;当输入电压ui??5V时,输出电压uo??UOM??12V。电压传输特性如图 (a)所示。 对图(b)所示电路,由于u??ui,u???5V,故当ui??5V时,集成运算放大器的输出电压为+12V,稳压管处于反向击穿状态,uo??UZ??6V;当ui??5V时,集成运算放大器的输出电压为-12V,稳压管正向导通,uo??UD??0.7V。电压传输特性如图 所示。 uo(V)12-50-12 (a) (b)ui(V)-50-0.7uo(V)6ui(V) 10、在如图6.10(a)所示的电路中,运算放大器的UOM??12V,双向稳压管的稳定电压UZ为6V,参考电压UR为2V,已知输入电压ui的波形如图6.10(b)所示,试对应画出输出电压uo的波形及电路的电压传输特性曲线。 uiUR ∞ - +Δui(V)+uo100-10t (a) (b) 图题6.10 解 由于u??UR?2V,u??ui,故当ui?2V时,集成运算放大器的输出电压为+12V,经限幅电路限幅之后,输出电压uo??UZ??6V;当ui?2V时,集成运算放大器的输出电压为-12V,经限幅电路限幅之后,输出电压uo??UZ??6V。输入电压ui和输出电压uo的波形如图(a)所示,电路的电压传输特性曲线如图(b)所示。 ui(V)1020-10uo(V)60-6tt6ui(V)uo(V)0-62 (a)输入电压ui和输出电压uo的波形 (b)电压传输特性曲线 11迟滞电压比较器电路如图题6.11所示,试画出传输特性和输出波形。 ui10K_+10KVD1?+1Kuo10KEW=8V图题6.11 解:输出高电平为8V,低电平为-8V. 上门限为4V,下门限为0V. 输入信号加在反相输入端。 12图题6.12所示为迟滞电压比较器电路,已知运放最大输出电压为±14V,稳压管的稳定电压UZ?6.3V,稳压管的导通电压UD(on)?0.7V,UR?2V。试分别画出它们的传输特性并求出回差电压?U。 URuiR1R2_+R2(a)VD1VD2(b) ?+R3R1uouiUR5R2R2_+?+R3uoR2VD1VD2图题6.12 解:(a)当u??u?时,输出处于临界状态,即将发生翻转。 根据虚断特性,u??UR, 根据线性叠加原理,u??所以, R2R21ui?uo?(ui?uo) R2?R2R2?R221(ui?uo)?UR,ui?2UR?uo?4?uo 2当uo??7V时,ui?UTH?11V;当uo?7V时,ui?UTL??3V。 出回差电压?U= UTH?UTL?11?3?14V。传输特性如图7.20′(a)。 (b)当u??u?时,输出处于临界状态,即将发生翻转。 根据虚断特性,u??0, 根据线性叠加原理, u??所以, 0.5R25R2//R25R2//R2155ui?UR?uo?ui?UR?uo 5R2?0.5R25R2//R2?R25R2//R2?R2111111155ui?UR?uo?0,ui??5uo?5UR??5uo?10 111111当uo??7V时,ui?UTH?25V;当uo?7V时,ui?UTL??45V。 出回差电压?U= UTH?UTL?25?45?70V。传输特性如图7.20′(b)。 7Vuouo7V-3Vo-7V 11Vui-45Vo25V-7Vui 10-1图(a)不能振荡,因引入到T1管E极的反馈为负反馈,不满足相位平衡条件。 图(b)能振荡,为正反馈,满足相位平衡条件。 图(c)能振荡,两级放大器移相180°,3节RC电路移相180°,故满足正反馈条件。 10-5图(a)不能振荡,变压器同名端有错误,造成负反馈。 (b) 可能振荡,满足相位平衡条件。 (c) 不能振荡,交流通路中,be间与ce间不是同性电抗,不满足三点式振荡相位平衡条件。 CCL1UCCL2LLC1UCCC2R1R1CBR1R2CBR2R3R3 (a) (b) (c) CECBR2CE R3R1LUCCCLR1UCCCUCCLCBR2R3CBR2R3CECRSCS(d) (e) (f) (d) 可能振荡,满足相位平衡条件。 (e) 可能振荡,满足正反馈条件。 (f) 可能振荡,满足正反馈条件。 10-6图(a)的同名端在同侧(在线圈的上端打点),图(b)的同名端在异侧(在L1的左端、L2的右端打点)。 UCCR1UCCR1L2L1CCBR2LCR2R3CE (a) (b) 10-9 m、n相连为正反馈,属于串联型晶振电路。 91k?j0.01μF10k?1k??15Vmn2.4k?0.01μF3.3k?Uo 10-11晶振等效为电感,电路属于并联型晶振电路。 fo?12πLCL?16.2850?10?270?1?UCC?6?121.37MHz LC回路对振荡频率呈感性。 C?C10M?2k? 0.02μF
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