模拟电子重要知识点及例题 - 期终复习

重要知识点及例题

一．二极管电路分析方法（直流分析及交流分析）

补充：

1.4 电路如图P1.4所示，二极管导通电压UD＝0.7V，常温下UT≈26mV，电容C对交流信号可

视为短路；ui为正弦波，有效值为10mV。

试问：二极管中流过的交流电流有效值为多少？

解：二极管的直流电流

ID＝（V－UD）/R＝2.6mA

其动态电阻

rD≈UT/ID＝10Ω

故动态电流有效值 Id＝Ui/rD≈1mA

二．稳压管电路分析方法

1.6 已知图P1.6所示电路中稳压管的稳定电压UZ＝6V，最小稳定电流IZmin＝5mA，最大稳定电流

IZmax＝25mA。

（1）分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值； （2）若UI＝35V时负载开路，则会出现什么现象?为什么？

解：（1）当UI＝10V时，若UO＝UZ＝6V，则稳压管的电流为4mA，小于其最小稳定电流，所以稳

压管未击穿。故

UO?RL?UI?3.33V

R?RL 当UI＝15V时，稳压管电流也小于最小稳定电流IZmin，所以 UO＝5V 当UI＝35V时，稳压管被击穿，UO＝UZ＝6V。

（2）IDZ?(UI?UZ)R?29mA＞IZM＝25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。

三．晶体管放大电路分析方法：静态工作点的计算，放大倍数的计算。

1.11 电路如图P1.11所示，晶体管的β＝50，|UBE|＝0.2V，饱和管压降|UCES|＝0.1V；稳压管的稳定

电压UZ＝5V，正向导通电压UD＝0.5V。试问：当uI＝0V时uO＝？当uI＝－5V时uO＝？

解：当uI＝0时，晶体管截止，稳压管击穿，uO＝－UZ＝－5V。 当uI＝－5V时

IB?uI?UBE?480μARb

IC??IB?24mA UEC?VCC?ICRC=12-24mA?1K=-12＜0

T饱和，uO＝－0.1

解2：当uI＝－5V时 IB?uI?UBE?480μA Rb12?0.2临界饱和点时的IB?1K??238μA

实际IB大于临界IB，所以T饱和，uO＝－0.1V。

2.11

电路如图P2.11所示，晶体管的?＝100，rbb'=100Ω。

?、Ri和Ro； （1）求电路的Q点、Au(2) 若改用?＝200的晶体管，则Q点如何变化？

（3）若Ce开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？

图P2.11

解：（1）静态分析：

Ub1BQ?RR?VCC?2V b1?Rb2 IUBQ?UBEQEQ?R1mA

f?R?eIIEQBQ?1???10μ A UCEQ?VCC?IEQ(Rc?Rf?Re)?5.7V 动态分析：

rbe?rbb'?(1??)26mVI?2.73k?EQ A??(Rc∥RL)

u??r?(1??)R??7.7befRi?Rb1∥Rb2∥[rbe?(1??)Rf]?3.7k?Ro?Rc?5k?（2）若改用?＝200的晶体管，则IEQ基本不变，因而UCEQ也基本不变，IEQ?1mA UEQCEQ?5.7V，但IBQ?I小。

1???5 μA，明显变（3）Ri增大，Ri≈4.1kΩ；A?u减小，A?u??R'LR≈－1.92。

f?Re2.12

电路如图P2.12所示，晶体管的?＝80，rbe=1kΩ。

（1）求出Q点；

（2）分别求出RL＝∞和RL＝3kΩ时电路的A?u和Ri和求出Ro。 图P2.12

分别为

解：（1）求解Q点：

IBQ?VCC?UBEQRb?(1??)Re?32.3μA

IEQ?(1??)IBQ?2.61mAUCEQ?VCC?IEQRe?7.17V （2）求解输入电阻和电压放大倍数： RL＝∞时

Ri?Rb∥[rbe?(1??)Re]?110k? ?Au?RL＝3kΩ时

(1??)Re?0.996rbe?(1??)Re

Ri?Rb∥[rbe?(1??)(Re∥RL)]?76k?

?? Au(1??)(Re∥RL)?0.992rbe?(1??)(Re∥RL)

（3）求解输出电阻： Ro?Re∥四．场效应管放大电路分析方法

Rs∥Rb?rbe?37?

1???。 2.16 已知图所示电路中场效应管的转移特性如图（b）所示。求解电路的Q点和Au

解：（1）求Q点：

根据电路图可知， UGSQ＝VGG＝3V。

从转移特性查得，当UGSQ＝3V时的漏极电流IDQ＝1mA

压降UDSQ＝VDD－IDQRD＝5V。 （2）求电压放大倍数：

gm?2UGS(th)IDQIDO?2mAV

???gR??20AumD五．多级放大电路分析

?、Ri和Ro的3.2 设图所示各电路的静态工作点均合适，分别画出它们的交流等效电路，并写出Au表达式。

解：

A??(1??1)(R2∥R3∥rbe2)ur?(??2R4)be1?(1??1)(R2∥R3∥rbe2)rbe2 Ri?R1∥[rbe1?(1??1)(R2∥R3∥rbe2)]

Ro?R4六．放大电路的频率响应特性

5.7

已知两级共射放大电路的电压放大倍数

A??200?jfu???1?jf??5????1?jf??f?

104????1?j2.5?105?? （1）A?u m＝？fL＝？fH ＝? （2）画出波特图。

解：（1）变换电压放大倍数的表达式，求出A?u m、fL、fH。

??Au

103?j?Aum fff(1?j)(1?j4)(1?j)55102.5?10 3?10 f5fL?5Hz fH?104Hz（2）波特图如解图P5.7所示。

5.3

?的表达式。 已知某共射放大电路的波特图如图P5.3所示，试写出Au解：观察波特图可知，中频电压增益为40dB，即中频放大倍数为－100；下限截止频

?的表达式为 率为1Hz和10Hz，上限截止频率为250kHz。故电路Au?? Au?100

110f(1?)(1?)(1?j)jfjf2.5?105??或 Au?10f2

ff(1?jf)(1?j)(1?j)102.5?105补充:分别求解共射极\\共基极放大电路的上限转折频率和中频增益,并仿真

V??5V,V???5V,Rs?0.1KR1?40KR2?5.72KRE?0.5KRc?5KRL?10K??150VBE(on)?0.7VC??35pFC??4pF解：（1）共射电路

由直流分析可得ICQ?1.03mA，因而小信号参数为

r???VTICQICQVT??150*0.026?3.79k?1.031.03?39.6mA/V0.026

gm?则

??CM?C??1?gmRL?4??1?39.6?5//10??532pF因此

fH??12??r?//RB//RS??C??CM?12??3.79//40//5.72//0.1??103??35?532??10?12??2.94MHzA?gmR??vML?RB//r???RB//r???RS???39.6??5//10???40//5.72//3.79??40//5.72//3.79?0.1???126（2）共基电路 共基极高频等效电路

等效输入电路

等效输出电路

由（1）可知，ICQ?1.03mA r??3.79k?gm?39.m6A V /

rr?i?1??

与C?相关的时间常数为

?p????//RE//RS??C??1????3.79???//0.5//0.1??103?35?10?12? ?151??0.675ns则

?r?fH???12??p?1 ?92??0.675?10?236MHz电路输出部分中与C?相关的时间常数为

?p???RC//RL??C???5//10??103?4?10?12? ?13.33ns则

fH???12??p?1 ?92??13.33?10?11.9MHz所以，在此情况下，fH?为主极点频率。 中频电压增益的值为

AvM??r???R//?E?1??????????gmRL???r??R//?R?E?S??1??????3.79??0.5//?151? ??39.6??5//10???3.79?0.5//?0.1?151???25.5七．深度负反馈条件下，放大电路的分析与设计

6.8 估算图

6.4（d）～（h）所示各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数。

解：各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数如下：

??R?RUIIRooL?(d) Au f???oL?L??R?RR1UIIii1f1??UURo?(e) Au f??o?1?3??R1UUif??UUo? Au f??o?1 (f) ??UUif??UURo?(g) Au f??o?1?2??R1UUif??UURo?(h) Au f??o?1?3??RUUif1

八．运算电路的分析与设计：给定电路，分析出输出电压与输入电压之间的关系；反过来，给定输出电压

与输入电压之间的关系式，要求设计出电路。

7.12

已知图P7.12所示电路输入电压uI的波形如图P7.11（b）所示，且当t＝0时uO＝0。试画出输出电压uO的波形。

解：输出电压与输入电压的运算关系为uO＝100uI（t2－t1）＋uI＋uC（t1），波形如上

右图所示。

2.5 5 -2.5 15 25 35 -7.5 -12.5 7.1４

在图所示电路中，已知R1＝R＝R'＝100kΩ，R2＝Rf＝100kΩ，C＝1μF。

图P7.1４

（1）试求出uO与 uI的运算关系。

（2）设t＝0时uO＝0，且uI由零跃变为－1V，试求输出电压由零上升到＋6V

所需要的时间。

解：（1）因为A1的同相输入端和反相输入端所接电阻相等，电容上的电压uC＝uO，

所以其输出电压 uO1??RfR?uI?f?uO?uO?uI R1R2 电容的电流

iC?uO1?uOu??I RR11idt??uIdt??10?uIdt C??CRC因此，输出电压 uO?（2）uO＝－10uIt1＝[－10×（－1）×t1]V＝6V，故t1＝0.6S。即经0.6秒输出电压达

到6V。

补充1：设计加法运算电路，使其输出为：vo??10vi1?4vi2?5vi3?2vi4

Vi1单独作用: .vo1??VO

RFvi1 R1RFvi2 R2Vi2单独作用: .vo2??Vi3单独作用:

?RF?vo3??1??vP(vi3)?R1//R2?vP(vi3)?RB//RC???RA?RB//RC??vi3???vi3?RP?RA//RB//RC

?RF??RB//RCvo3??1???R//R?12??RA?RB//RC?RF??RP???1????vi3?RN??RA?Vi4单独作用:

RN?R1//R2?R??R?vo4??1?F??P?vi4

?RN??RB?所以：

RFRFR?101R?4 2令：R1?20K则： RF?200KR2?50K

?进一步得到：??1?RF?R????1?200???15 1//R2??20//50?15???RP??则要求：??R??5 和 ?15??RP? A?R??2?B?若取：RP?15K 则：RA?45K 和RB?112.5K

进一步得到：R225C?8K 补充2：设计测量放大器，使差模电压增益在2~100之间变化

vR4?2R2?0?R??1?R??vi1?vi2?

31?假定：

R4R?3 和 R1v?100K? 32则： 100?3?1972??1?2R2?? 可得：2R?R?R21f 1f??3R1fR1v?100K?

197??R1f?1002R2?3?3?3K 另外可得：2??1? 可得： R1f???1????21962?R?100R?1001f1f??????进一步可得：R2?九．滤波器的分析与设计

50K 37.20 试说明图

P7.25所示各电路属于哪种类型的滤波电路，是几阶滤波电路。

图P7.25

解： 图（a）所示电路为一阶高通滤波器。

图（b）所示电路二阶高通滤波器。 图（c）所示电路二阶带通滤波器。

图（d）所示电路二阶带阻滤波器。

7.22 在图

7.3.9所示电路中，已知通带放大倍数为2，截止频率为1kHz，C取值为

1μF。试选取电路中各电阻的阻值。

???2，所以Q＝解： 因为通带放大倍数A1， Auu p因为 f0?fp?f?fP?2。

1，代入数据，得出 R?160k? 2π RC 为使得集成运放同相输入端和反相输入端所接电阻相等，则 R1?R2?4R?640k? 十．电压比较电路的分析与设计

8．15 已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图P8.15（a）、（b）、（c）所示，它们的输入电压

波形均如图（d）所示，试画出uO1、uO2和uO3的波形。

图P8.15

解：根据三个电压比较器的电压传输特性画出在输入电压作用下它们的输出电压波形，如图所示。

8.17 设计三个电压比较器，它们的电压传输特性分别如图P8.15（a）、（b）、（c）所示。要求合理选择

电路中各电阻的阻值，限定最大值为50kΩ。

解：具有图P8.15（a）所示电压传输特性的电压比较器为同相输入的单限比较器。输出电压uO＝±UZ

＝±6V，阈值电压UT＝2V，电路如解图P8.17（a）所示。

具有图P8.15（b）所示电压传输特性的电压比较器为反相输入的滞回比较器。输出电压uO＝±UZ＝

±6V；阈值电压UT1＝0V，UT2＝2V，说明电路输入有UREF作用，根据

uP?R1R2?uO??UREF?uN?uI列方程，令R2＝50 kΩ，可解出R1＝10 kΩ，UREF

R1?R2R1?R2＝1.2V。电路如解图P8.17（b）所示。

具有图P8.15（c）所示电压传输特性的电压比较器为窗口单限比较器。输出电压UOL＝0V，UOH＝6V，

阈值电压UT1＝0V，UT1＝2V。电路如解图P8.17（c）所示。

解图P8.17

8.17 设计三个电压比较器，它们的电压传输特性分别如图P8.15（a）、（b）、（c）所示。要求合理选择

电路中各电阻的阻值，限定最大值为50kΩ。

解：具有图P8.15（a）所示电压传输特性的电压比较器为同相输入的单限比较器。输出电压uO＝±UZ

＝±6V，阈值电压UT＝2V，电路如解图P8.17（a）所示。

具有图P8.15（b）所示电压传输特性的电压比较器为反相输入的滞回比较器。输出电压uO＝±UZ＝

±6V；阈值电压UT1＝0V，UT2＝2V，说明电路输入有UREF作用，根据

uP?R1R2?uO??UREF?uN?uI列方程，令R2＝50 kΩ，可解出R1＝10 kΩ，UREF

R1?R2R1?R2＝1.2V。电路如解图P8.17（b）所示。

具有图P8.15（c）所示电压传输特性的电压比较器为窗口单限比较器。输出电压UOL＝0V，UOH＝6V，

阈值电压UT1＝0V，UT1＝2V。电路如解图P8.17（c）所示。

解图P8.17

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