模拟电路课后习题答案.docx

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模拟电路课后习题答案

◆◆习题3-2若某一放大电路的电压放大倍数为100倍，则其对数电压增益是多少分贝？

另一放大电路的对数电压增益为80dB，则其电压放大倍数是多少？

解：

如

，则

；如

，则

。

本题的意图是了解电压放大倍数与对数电压增益之间的关系。

◆◆习题4-2在图P4-1所示的电路中：

①　三极管的最大功耗等于多少？

②　流过三极管的最大集电极电流等于多少？

③　三极管集电极和发射极之间承受的最大电压等于多少?

④　为了在负载上得到最大输出功率Pom，输入端应加上的正弦电压有效值大约等于多少？

解：

①　

②　

③　

④　因为互补对称电路中无论哪个三极管导电，电路均工作在射极跟随器状态，

，而略小于1，故

。

本题的意图是了解OCL互补对称电路中功率三极管极限参数的估算方法。

◆◆习题4-3在图P4-3所示互补对称电路中，已知VCC为6V，RL为8Ω，假设三极管的饱和管压降UCES＝1V，

①　估算电路的最大输出功率Pom；

②　估算电路中直流电源消耗的功率PV和效率η。

将本题的估算结果与习题4-1进行比较。

解：

①　

如忽略UCES，则

②　

如忽略UCES，则

可见，在同样的VCC和RL之下，OCL电路的Pom比OTL电路大得多（大约为4倍）。

同时OCL电路的PV也比OTL电路大得多（也大致为4倍）。

最终，两种电路得效率基本相同。

此题的意图是理解OTL互补对称放大电路的Pom和PV的估算方法，并与OCL电路进行比较。

◆◆习题4-4在图P4-3所示的电路中：

①　估算三极管的最大功耗；

②　估算三极管的最大集电极电流；

③　估算三极管集电极和发射极之间承受的最大电压；

④　为了在负载上得到最大输出功率Pom，输入端应加上的正弦电压有效值等于多少？

解：

①　

②　

③　

④　因为互补对称电路中无论哪个三极管导电，电路均工作在射极跟随器状态，

，而略小于1，故

。

本题的意图是了解OTL互补对称电路中功率三极管极限参数的估算方法。

◆◆习题4-5在图P4-1和图P4-3所示的两个互补对称电路中，已知RL＝８Ω，假设三极管的饱和管压降UCES均为１V，如果要求得到最大输出功率Pom＝３W，试分别估算两个电路的直流电源VCC分别应为多大。

解：

对于图P4-1的OCL电路

对于图P4-3的OTL电路

可见，在同样的Pom和RL时，OTL电路的VCC比OCL电路高得多。

但前者只需要一个直流电源，而后者需要正、负两路直流电源。

本题的意图是对OTL和OCL两种电路进行比较，当要求同样的Pom时所需的VCC各为多少。

◆◆习题4-6分析图P4-6中的OTL电路原理，试回答：

①　静态时，电容C２两端的电压应该等于多少？

调整哪个电阻才能达到上述要求？

②　设R1=1.2kΩ,三极管的β＝５０，PCM=200mW，若电阻R２或某一个二极管开路，三极管是否安全？

解：

①　静态时，电容C２两端的电压应等于VCC/2，即5V。

应调整电阻R1达到此要求。

2若电阻R２或某一个二极管开路，则

因此，三极管将被烧毁。

本题的意图是理解OTL电路的工作原理，了解保证电路安全的重要措施。

◆◆习题4-7分析图P4-7中的OCL电路原理，试回答：

①　静态时，负载RL中的电流应为多少？

②　若输出电压波形出现交越失真，应调整哪个电阻？

如何调整？

③　若二极管VD1或VD2的极性接反，将产生什么后果？

3若VD1、VD2、R2三个元件中任一个发生开路，将产生什么后果？

解

①　静态时，负载RL中的电流应为0，如不符合要求，应调整电阻R1；

②　若输出电压波形出现交越失真，应调整电阻R2，增大的R2阻值；

③　若二极管VD1或VD2的极性接反，将使功率三极管电流急剧增大，可能烧毁三极管；

④　若VD1、VD2、R2三个元件中任一个开路，同样可能使功率三极管电流急剧增大，烧毁三极管。

本题的意图是理解OCL电路的工作原理，了解交越失真的概念以及减小交越失真和保证电路安全的措施。

◆◆习题4-8试分析图P4-8中各复合管的接法是否正确。

如果认为不正确，请扼要说明原因；如果接法正确，说明所组成的复合管的类型（NPN或PNP），指出相应的电极，并列出复合管的β和rbe的表达式。

解

（a）接法不正确。

因iC1和iB2的实际方向正好相反，无法形成统一的电流通路。

从输入端看，在b1和e2之间无论加上何种极性的电压，VT1和VT2两者之中总有一个管子的发射结将被反向偏置。

（b）接法不正确。

因iC1和iB2的实际方向正好相反，无法形成统一的电流通路。

（c）接法正确。

复合管为PNP型。

b1是复合管的b，e1（c2）是复合管的e，e2是复合管c，复合管的rbe和和β分别为

（d）接法不正确。

因iE1和iB2的实际方向正好相反，无法形成统一的电流通路。

本题的意图是了解复合管的正确接法和类型，以及复合管的β和rbe。

◆◆习题5-1图P5－1是集成运放BG303偏置电路的示意图，已知VCC=VEE=15V，偏置电阻R=1MΩ（需外接）。

设各三极管的β均足够大，试估算基准电流IREF以及输入级放大管的电流IC1、IC2。

解：

VT4、VT3、R组成镜像电流源，流过R的基准电流IREF为：

VT1、VT2为差分对管，则有：

本题的意图是理解镜像电流源的工作原理和估算方法。

◆◆习题5-2图P5－2是集成比较器BG307偏置电路的示意图。

已知VEE=6V，R5=85Ω，R6=68Ω，R7=1.7kΩ。

设三极管的β足够大，试问VT1、VT2的静态电流IC1、IC2为多大？

解：

VT5、VT6为核心组成比例电流源，其基准电流IR7为：

VT1、VT2为差分对管，则有：

本题的意图是理解比例电流源的工作原理和估算方法。

◆◆习题5-6在图P56中，假设三极管的β＝40,rbe=8.2kΩ，VCC=VEE=15V，Rc=75kΩ，Re=56kΩ，R=1.8kΩ，Rw=1kΩ，Rw的滑动端处于中点，负载电阻RL=30kΩ。

①求静态工作点；

②求差模电压放大倍数；

③求差模输入电阻。

解

①

②

③

本题的意图是掌握长尾式差分放大电路的静态和动态分析方法。

◆◆习题5-7在图P5-7中，已知三极管的β＝100,rbe＝10.3kΩ，VCC=VEE=15V，Rc=36kΩ，Re=27kΩ，R=2.7kΩ，Rw=100Ω，Rw的滑动端处于中点，负载电阻RL=18kΩ,试估算：

①静态工作点；

②差模电压放大倍数；

③差模输入电阻。

解：

①

②

③

本题的意图是掌握长尾式差分放大电路的静态和动态分析方法。

◆◆习题6-1在图P6-1所示的的各放大电路中，试说明存在哪些反馈支路，并判断哪些是负反馈，哪些是正反馈；哪些是直流反馈，哪些是交流反馈。

如为交流反馈，试分析反馈的组态。

假设各电路中电容的容抗可以忽略。

◆◆习题6-3在图P6-1所示的各电路中，试说明哪些反馈能够稳定输出电压，哪些能够稳定输出电流，哪些能够提高输入电阻，哪些能够降低输出电阻。

解：

（a）①Re1引入第一级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高输入电阻，直流负反馈可稳定本级的静态工作点；②Re2和Ce也引入第一级的直流负反馈，可稳定本级的静态工作点；③Re3引入第二级的交直流负反馈，交流电压串联负反馈可稳定输出电压，提高本级的输入电阻，降低输出电阻，而直流负反馈可稳定本级的静态工作点；④RF和CF引入级间（整体）交流电压串联正反馈，故总体来说不能稳定输出电压或输出电流。

（b）①Re1引入第一级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高输入电阻，直流负反馈可稳定本级的静态工作点；②Re2和Ce引入第二级的直流负反馈，可稳定本级的静态工作点；③Re3引入第三级的交直流负反馈，交流电流串联负反馈可稳定输出电流，提高本级的输入电阻，提高输出电阻，而直流负反馈可稳定本级的静态工作点；④RF引入级间（整体）交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定输出电流，提高输出电阻，提高输入电阻，而直流负反馈可稳定各级静态工作点。

（c）①Re1引入第二级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高本级输入电阻，提高输出电阻，而直流负反馈可稳定本级的静态工作点；②Re2和Ce引入第二级的直流负反馈，可稳定本级的静态工作点；③RF引入级间（整体）交直流负反馈，其中交流电流并联负反馈可稳定输出电流，提高输出电阻，降低输入电阻，而直流负反馈可稳定各级静态工作点。

（d）①Re1引入第一级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高输入电阻，直流负反馈可稳定本级的静态工作点；②RF引入级间（整体）交直流负反馈，其中交流电压并联负反馈可稳定输出电压，提高输出电阻，降低输入电阻，而直流负反馈可稳定各级静态工作点。

（e）①Re1引入第二级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高本级输入电阻，提高输出电阻，而直流负反馈可稳定本级的静态工作点；②RF引入级间（整体）交直流负反馈，其中交流电压串联负反馈可稳定输出电压，提高输出电阻，降低输入电阻，而直流负反馈可稳定各级静态工作点。

（f）本电路是在射极输出器的基础上，再从VT的发射极通过电容C3引导回一个交流电压并联正反馈。

射极输出器本身为电压串联负反馈，具有稳定输出电压，提高输入电阻，降低输出电阻的作用。

但若不接电容C3，其输入电阻因受基极偏置电阻的影响，其值只能接近于Ri=Rb+（R1//R2）。

现由C3引回一个电压并联正反馈，由于射极输出器的电压放大倍数接近于1，即VT发射极和基极的交流电位接近相等，则电阻Rb两端的交流压降很小，故流过Rb的交流电流也很小，因而大大提高了电路的输入电阻。

这种将输出电压通过电容引回到输入回路以提高输入电阻的措施为“自举”。

此二题属于基本概念题，意图是判断分立元件放大电路中反馈的类型和作用。

◆◆习题6-2试判断图P6-2各电路中反馈的极性和组态。

◆◆习题6-3在图P6-2所示的各电路中，试说明哪些反馈能够稳定输出电压，哪些能够稳定输出电流，哪些能够提高输入电阻，哪些能够降低输出电阻。

解：

（a）RF引入电压并联正反馈。

（b）①RF1引入电压并联负反馈，稳定输出电压，降低输出电阻，降低输入电阻；②RF2引入电压串联正反馈。

（c）RF引入电压并联负反馈，稳定输出电压，降低输出电阻，降低输入电阻。

（d）RF引入电流串联负反馈，稳定输出电流，提高输出电阻，提高输入电阻。

（e）RF引入电压串联负反馈，稳定输出电压，提高输入电阻，降低输出电阻。

（f）RF引入电流并联负反馈，稳定输出电流，降低输入电阻，提高输出电阻。

此二题属于基本概念题，意图是判断主要由集成运放组成的放大电路中反馈的类型和作用。

◆◆习题6-5设图P6-2（c）~（f）中的集成运放均为理想运放，各电路均满足深负反馈条件，试分别估算它们的电压放大倍数。

解：

（c）RF引入深度的电压并联负反馈，有

（d）RF引入深度的电流串联负反馈，有

（e）RF引入深度的电压串联负反馈，有

（f）RF引入深度的电流并联负反馈，有

本题的意图是针对集成运放组成的放大电路理解深度负反馈条件下闭环放大倍数的估算方法。

◆◆习题6-6如果要求当负反馈放大电路的开环放大倍数|

|变化25%时，其闭环放大倍数|

|的变化不超过1%，又要求闭环放大倍数为100,问|

|至少应选多大？

这时反馈系数|

|又应选多大？

解：

本题的意图是理解负反馈对提高放大倍数稳定性的作用，而且提高的程度与反馈深度有关。

◆◆习题7-1在图P7-1所示的放大电路中，已知R1=R2=R5=R7=R8=10kΩ，R6=R9=R10=20kΩ：

①试问R3和R4分别应选用多大的电阻；

②列出uo1、uo2和uo的表达式；

③设uI1=3V，uI2=1V，则输出电压uo＝？

解：

①

，

②

，

，

③

本题的意图是掌握反相输入、同相输入、差分输入比例运算电路的工作原理，估算三种比例电路的输入输出关系。

◆◆习题7-2在图P7-2所示电路中，写出其

输出电压uO的表达式。

解：

本题的意图是掌握反相输入和同相输入比例

电路的输入、输出关系。

◆◆习题7-3试证明图P7-3中，

解：

本题的意图是掌握反相输入和同相输入比例电路的输入、输出关系。

◆◆习题7-4在图P7-4所示电路中，列出uO的表达式。

解：

反馈组态应为深度电压串联负反馈，因此有

◆◆习题7-5列出图P7-5所示电路中输出电压uO的表达式。

解：

本题的意图是掌握反相输入和同相输入比例运算电路的输入、输出关系。

◆◆习题7-6试设计一个比例运算放大器，实现以下运算关系：

uO=0.5uI。

请要求画出电路原理图，并估算各电阻的阻值。

希望所用电阻的阻抗在20kΩ至200kΩ的范围内。

解：

上图为实现本题目要求的一种设计方案，使

，即

。

本题的意图是在深入掌握各种比例运算电路性能的基础上，采用适当电路实现给定的运算关系。

以上只是设计方案之一。

◆◆习题7-7在图7.2.5所示的三运放数据放大器中，假设R1为阻值在1kΩ~10kΩ之间可调的电位器，R2=R3=20kΩ，R4=R5=33kΩ，R6=R7=100kΩ，试估算电路的输出电压与输入电压之间的比例系数的可调范围。

解：

输出电压与输入电压之间的比例系数即

，

当R1阻值为1kΩ时，

，

当R1阻值为10kΩ时，

。

本题的意图是了解三运放数据放大器的特点，并学习估算其电压放大倍数。

◆◆习题7-8在图P7.2.8所示的T型反馈网络比例电路中，已知R1=1MΩ，R2=330kΩ，R3=510kΩ，R4=1kΩ，试列出电路的输出输入关系，并估算输入电阻Ri。

解：

，

，

，

本题的意图是了解T型反馈网络比例电路的特点，学习估算电压放大倍数和输入电阻。

◆◆习题7-9写出图P7-9（a）和（b）所示运算电路的输入输出关系。

解：

（a）

（b）

本题的意图是对比例电路及求和电路进行综合训练。

◆◆习题7-10试用集成运放组成一个运算电路，要求实现以下运算关系：

解

如上图所示，采用两级反相求和电路实现给定的运算关系，使第一级：

；第二级：

。

本题的意图是对求和电路进行综合训练，学习用适当电路实现加法和减法的复合运算关系。

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