现代电子线路基础陆利忠第2章习题答案.doc

1、161习题习 题2.1 求题图2.1电路的静态工作点ICQ和VCEQ的值。已知晶体管的VBE=0.7V,。题图2.1 题图2.2解：转换为戴维南等效电路如下图： 其中列输入回路KVL方程：， 2.2 已知题图2.2电路中场效应管的夹断电压VP=-2V,工艺参数。求静态工作点VGSQ、IDQ和VDSQ的值。解：耗尽型N沟道MOSFET管，采用混合偏置： ，解得： 作为耗尽型N沟道MOSFET管而言，要求 此时2.3 放大电路及其静态图解如题图2.3所示。试估算电路的静态工作点ICQ和VCEQ各为多少？集电极电阻RC为多少？题图2.3解：从输出特性曲线可知：VCC =12 V 因此 （必忽略VBE

2、，否则输出曲线上无对应点） 对应输出特性曲线：（找出曲线，平行于横轴作平行线与纵轴交点），故，。2.4 在测绘某电子设备的部分电路时,画得放大电路如题图2.4所示,但半导体器件型号模糊不清。试判断画出一种可能的可以使该电路正常工作的管子符号。 题图2.4 题图2.5解：因为直流偏置电压源是VCC 如果是晶体管，则为NPN型；如果是场效应管，则为N沟道(增强型或耗尽型)； 2.5 某放大器的图解如题图2.5所示。问：(1) 放大器的静态工作点(VCEQ,ICQ)为多少？ (2) 放大器的直流负载和交流负载电阻各为多少？ (3) 放大器的直流电源电压为多少？放大器的输出不失真动态范围约为多少伏？

3、解：1) 从输出特性来看，静态工作点是直流负载线和交流负载线的交点，故； 2) 从特性曲线看，负载电阻是负载线斜率倒数，故； 注：从特性曲线看，交流负载线与纵轴不相交，故需要把Q点作为参照； 3) 从输出特性来看，直流电压源是直流负载线与横轴交点，故； 从输出特性来看，信号不失真动态范围是交流负载线左右两侧距Q点最小值，由于Q点偏低，故直接取右侧，从图上可以看出， 2.6 场效应管放大电路及其静态图解如题图2.6所示。试估算电路的静态工作点IDQ和VGSQ各为多少？源极电阻RS的值为多少？漏极电阻RD的值为多少？解：采用耗尽型N沟道MOSFET，且采用自给偏置。 ,从转移特性曲线看出： 由于，

4、以Q点作参照，则 由于，故直流负载线斜率倒数对应电阻，求得；2.7 在题图2.7所示放大电路中,已知晶体管的,VBE=0.7V。(1) 计算工作点ICQ和VCEQ；(2) 若要求ICQ=0.5mA,VCEQ=6V,求所需的RB和RC的值(标称值)。 题图2.7 题图2.8 解：1) 工程估算法： ， 2) ， 说明：若考虑VBE影响，则结果与书中参考答案一致。2.8 电路如题图2.8所示。已知晶体管的,VBE=0.3V。(1) 当偏置电阻RB1、RB2分别开路,估算集电极电位VC的值,并说明管子的工作状态。(2) 若RB2开路时要求ICQ=2mA,确定RB1应取多大 (标称值)。 解：1) 工

5、程估算法：2.9 判断题图2.9中各电路是否具有正常放大作用？若无正常放大作用则说明理由。解：正常放大需要直流通路（Q点合理）和交流通路（信号有效输入和输出）都正确。 通常都是先考虑直流通路，然后再考虑交流通路。 序号有无放大作用原 因(a)不能直流通路不正确(b)不能交流信号输出端接地(c)不能基极无偏置电压(d)不能交流信号输入端接地(e)不能基极偏置电压极型错误(f)能交直流通路正确2.10 判断题图2.10中各电路是否具有正常放大作用？若能正常放大信号则说明它们属于何种组态？ 题图2.10 (a) (b) (c) (d)序号有无放大作用何种组态(a)不能交流信号被短路(b)能共基组态（

6、CB）(c)能共源组态（CS）(d)不能增强型管子不能采用自给偏置2.11 场效应管放大器及其输入、输出波形如题图2.11所示。试判断输出波形产生了何种失真？在电路上采取何种方法可以消除该失真。题图2.11分析：BJT或FET做线性放大而言，Q点设置不合理会产生截止失真和饱和失真；根据定义进入信号进入饱和区产生饱和失真，信号进入截止区产生截止失真；由于BJT或FET有三种组态，可为同相放大或反相放大，故不能直接看输出波形，认为下半周削平是截止失真，上半周削平是饱和失真。BJT或FET三组态特性如下；管子反相同相BJTCECC,CBFETCSCG,CD根据放大电路，则FET管采用共源(CS)组态

7、，属于反相放大。输出波形下半周削平，则对应输入波形上半周削平，表明进入饱和区产生失真；故失真类型是饱和失真。其失真原因是Q点太高而引起，因此要消除该失真要求适当降低Q点，则降低控制电压VGS，即减小RG2或增大RG1数值。2.12 一个直接耦合放大器的通频带为20kHz,若输入一个周期为0.1ms的方波,则输出信号是否会产生失真？若产生失真则是什么失真？为什么？若输入一个频率为30kHz的正弦波,则输出信号是否会产生失真？为什么？分析：失真分为两种类型非线性失真和线性失真非线性失真典型特点是产生了新的频率成分；线性失真典型特点是针对多频信号而言，不同频率成分之间幅度失真和(或)频率失真。通频带

8、处理信号时，认为在通频带内没有幅度失真，而通频带外信号幅度衰减严重。周期为T的方波,其包含了基波频率为f(f=1/T)和无穷个谐波频率为nf(n为整数)。根据上述信息：方波信号会产生失真，属于线性失真； 正弦波信号不会产生失真，因为其是不在通频带内的单频信号。 2.13 画出题图2.13所示电路的直流通路和交流通路。分析：直流通路：即偏置电路，画图原则是： 1) 将电容开路、电感短路； 2) 保留直流电源；交流通路：交流电流流经的道路，画图原则是： 1) 直流电压源短路、电流源开路 2) 大电容和小电感短路 3) 小电容和大电感开路2.14 在题图2.14所示的电路中，已知晶体管的,VA=-1

9、00V,VBE=0.7V。画出放大器的小信号等效电路,并求电压放大倍数Av,输入电阻Ri和输出电阻Ro。分析：针对放大器而言，画直流通路先求Q点，然后画交流通路； 在交流通路中把晶体管用小信号等效电路替换，并按照定义求有关指标参数；解：戴维南等效工程估算法： 得输入电阻：输出电阻： 电压增益：2.15 在题图2.15所示电路中,已知FET的,。(1) 画出放大器的小信号等效电路；(2) 计算电压放大倍数Av、输入电阻Ri和输出电阻Ro的值。解：1) 在交流通路基础上所画的小信号等效电路如图所示： 2) 输入电阻： 输出电阻： 电压增益：2.16 题图2.16电路中,已知FET跨导gm= 0.5

10、mA/V,晶体管100,rds和rce均可忽略,其余参数如图所示。试：(1) 画出微变等效电路；(2) 求电压放大倍数,输入电阻和输出电阻的值。题图2.16分析：属于阻容耦合二级级联放大器，第一级属于CS组态，第二级属于CC组态。 ：先画交流通路再画微变等效电路。 解：1）微变等效电路如上图（忽略rds和rce） 2) 作为级联放大器而言，整个放大器的输入电阻是第一级放大器输入电阻 作为级联放大器而言，整个放大器的输出电阻是最后一级放大器的输出电阻 作为级联放大器，第二级CC是跟随器，故整个放大器电压增益是第一级放大器电压增益 2.17 题图2.16所示的两级放大器中,已知所有电容对交流短路,

11、不考虑rce,试：(1) 写出ICQ1，VCEQ1，ICQ2，VCEQ2的表达式；(2) 画出微变等效电路；(3) 写出输入电阻和输出电阻的表达式；(4) 写出电压放大倍数的表达式。题图2.17解：1) 2) 3) 多级放大器输入电阻是第一级放大器输入电阻，第一级放大器负载为； 第一级是共集电极CC组态放大器，故； 输出电阻是第二级CE组态放大器输出电阻，故；4) 共集电极CC组态放大器是电压跟随器，故 共射极CE组态放大器是电压放大器，故 二级级联放大器总增益为： 源增益用基本增益和放大器输入电阻表示：2.18 在题图2.18所示的电路中,放大电路(a)可用电路(b)来等效表示。已知电路(a

12、)的电容数值足够大,晶体管的为已知,的影响可以不考虑。试分别写出电路(b)中的、和与电路(a)的关系式。分析：图(a)是共发射极CE放大电路，因此比先画出交流通路并用小信号模型等效；根据理想放大器模型，从图(b)可以看出，是放大器输入电阻，是放大器输出端电阻，是负载开路时放大器电压增益。故，2.19 单端输入单端输出差放电路如题图2.19所示。设所有晶体管参数均相同,60,。试：(0) 求VT2管晶体工作点。(1) 计算差模电压增益和差模输入电阻Rid、差模输出电阻Ro的值；(2) 计算共模电压增益和CMRR的值；(3) 若输入信号为,画出和中交流成分的波形,并标明幅值大小。解: 0) , ;

13、 （注意的分流）由上式解得： 即VT2管静态工作点为（）。1) ，2) ，3)求差分输出必需对输入信号进行差模信号和共模信号分解，信号 作为差动放大器而言， 只包含共模成分，包含差模和共模成分； 作为共模成分，近似是，幅值为10mV； 。2.20 双端输入双端输出的FET差放电路如题图2.20所示。已知FET参数gm2mS,rds20k,VDD=VSS=20V。试计算(1) 差模电压放大倍数vo/vid的值；(2) 当将电路改为单端输出时,共模电压增益Avc和CMRR的值。解：FET差放同BJT差放有类似性质，针对差模信号而言，REE短路；针对共模信号而言，折合到单管变为2REE；恒流源针对交

14、流信号而言，是开路；注：为和书中参考答案一致，此处令RD10k，则1) 双端输出：2) 单端输出： 注意FET差放共模电压增益，此时Vgs与输出电压之间有联系，以单管为例其共模等效电路如下。 2.21 在题图2.21所示的恒流源对称差放电路中,已知所有晶体管均相同, VBE可忽略,60,管子的。试：(1) 求VT1和VT2的静态工作点电流和之值；(2) 求差模电压增益和共模抑制比CMRR(S)的值。(3) 若,求vo1和vo2的值为多少？分析：恒流源对称差放电路，先求静态射极电流IEE；1） 2） 此时基本电流镜输出电阻作为差放射极耦合电阻REE，则 3）vo1和vo2分别表示单端输出电压，其

15、由差模输出和共模输出叠加而成； 此时要先求单端输出的差模电压增益和共模电压增益 因为单端输出的差模电压增益是双端输出差模电压增益的一半，故输出形式不影响共模电压增益，故此时对输入信号进行差模和共模分解： 而输出信号是差模输出和共模输出之和：即 则2.22 一个放大器的低频电压放大倍数为,上限频率。试根据题图2.22 给定的两个输入电压波形分别画出放大器的输出电压波形。分析：针对放大器而言，上限频率定义电压增益下降为低频增益约0.7倍处的频率点；针对(a)图信号而言，f=1/T=1/1 ms=1kHz, 对应低频增益针对(b)图信号而言，f=1/T=1/10 us=100kHz, 对应低频增益的

16、0.7倍，即2.23 某放大器的波特图如题图2.23所示。试写出它在实频域的电压传输函数表示式,并画出它的相频特性。分析：作为多极点放大器，其波特图（幅频特性和相频）画法是单极点放大器波特图线性叠加。 Av0是低频时整个放大器的增益； 作为单极点放大器，幅频特性，转折点位于极点频率上， 按照20dB/Dec下降； 相频特性，0.1fp10fp按45o/Dec下降；fp为-45 o，10fp为-90 o根据上述原则：得70dB= 20LogAv0 = Av0=103.5= 3162 放大器有3个极点：放大器传输函数：2.24 题图2.24为某电视机视频放大输出级的简化电路。试定性分析电容C1、C

17、E和电感L对频率响应起何作用？分析：当输入信号频率较高时，C1和Ce近似短路，故使得加到放大器的有用输入信号（）增大；同时L近似开路，使得负载电阻变大，可见这三个元件的作用都是使得输入高频信号时有较大的输出，从而起到频率补偿和展宽通频带的作用。2.25 一个单级阻容耦合放大器的通频带为50Hz50kHz,中频电压增益为40dB,最大不失真输出电压范围为3V。(1) 若输入一个(mV)的正弦信号,输出是否会产生频率失真和非线性失真？若不失真,则输出电压峰值为多少？输出电压和输入电压间的相位差又为多少？(2) 若(mV),重复(1)中问题；(3) 若(mV),输出波形是否会失真？ 分析：单极阻容耦

18、合放大器幅频特性及相频特性如下图所示： 根据已知条件得: ; ;1) 输入一个(mV)的正弦信号，即Vim=10mV, f=2kHz输入信号位于通频带内，而且最大输出电压不超过3V，因此不产生失真，Vom=10100=1V；高电压增益只能是CE放大电路或CS放大电路产生，故输出电压和输入电压间的相位差-180o;2) 输入一个 (mV)的正弦信号，即Vim=40mV, f=50kHz输入信号位于通频带上限频率处，此时电压增益为0.7100=70; 而且最大输出电压不超过3V，因此不产生失真，Vom=40(0.7100)=2.8V；位于极点处，额外产生-45o相移，故输出电压和输入电压间的相位差

19、-225o;3) 输入一个 (mV)的正弦信号，即Vim=10mV, f=100kHz输入信号位于通频带外，且最大输出电压不超过3V，因此此单频正弦波信号不产生失真。2.26 一个放大器的频率特性表达式为：试画出它的幅频特性和相频特性。解：lg2=0.3, lg5=0.7; 按照叠加原理，该放大器对应得幅频特性和相频特性如下： 2.27 对题图2.27所示的四个电路先指出反馈元件,再判断反馈放大器类型(只需考虑级间反馈)。 解：图a)：反馈元件R3, 电压取样，并联比较，正反馈，故构成电压并联正反馈；图b)：反馈元件R3与C3, 电压取样，并联比较，负反馈，故构成电压并联负反馈；图c)：反馈元

20、件R8, 电压取样，并联比较，负反馈，故构成电压串联正反馈；(差动输入)图d)：反馈元件R3, 电压取样，串联比较，正反馈，故构成电压串联负反馈；2.28 一个负反馈放大器的基本放大器电压放大倍数为Av=1000100,若要求闭环电压放大倍数的变化小于0.1%,试求电压反馈系数kfv和闭环电压放大倍数Avf。解：根据已知条件得基本放大器AV=1000，而 而，则。 而2.29 题图2.29所示为两种负反馈方案,已知两方案中的A相同,闭环增益Af也相同,试比较它们的灵敏度。若要获得较高的增益稳定度,应选用哪一个方案？题图2.29分析：a) 第一、第二级反馈运放，故， b) 整个放大电路基本增益，

21、2.30 在题图2.30所示的负反馈放大电路中,分别判断当开关K断开时的输入电阻、输出电阻、电压增益和通频带与K闭合时相比有何变化？ 题图2.30 分析：K闭合时，构成电压串联负反馈。K断开同K闭合相比，反馈电路消失；则输入电阻减小，输出电阻增大，电压增益增大，通频带减小；（同参考答案顺序相反）2.31 在题图2.31所示电路中,已知A是放大倍数为1的隔离缓冲器。试指出该电路的反馈类型,并估算深度负反馈条件下的电压增益vo/vi。 题图2.31分析：反馈元件是RF和RE1，电压取样，串联比较，负反馈，构成电压串联负反馈。 深度负反馈时，2.32 已知题图2.32电路中晶体管的100,r=2.4

22、k。试用反馈分析方法计算增益,并与小信号等效电路分析结果比较。题图2.32分析：通过交流通路体现发射极电阻RE1的反馈作用，为电流串联负反馈。 ， ， 针对小信号等效电路而言，总结：通过求解过程，可得反馈分析方式计算增益步骤如下： 1) 根据放大器电路结构，找出反馈网络，指明反馈元件，并判断反馈类型； 2) 根据反馈类型和反馈元件，求解反馈网络参数kf； 3) 根据反馈深度F或环路增益T，求解基本增益A或源增益As(A与kf配套，形成无量纲)； 4) 根据，求反馈深度F； 5) 根据，求反馈放大器闭环增益； 6) 根据求解结果，将所求表达式用闭环增益表示，如，从而根据电路关系得到结果； 2.3

23、3 根据题图2.33电路填写下表。对后三项用“”表示肯定,用“”表示否定。 题图2.33分析：A点接信号，VT1管构成CE组态反相放大器；B点接信号，VT1管构成CB组态同相放大器； C点接负载，VT2管构成CC组态同相放大器；D点接负载，VT2管构成CE组态反相放大器； 电压取样稳定输出电压，使得输出电阻减小；电流取样稳定输出电流，使得输出电阻增大； 并联比较使得输入电阻减小；串联比较使得输入电阻增大； a) A接信号、C接负载：反馈元件是RE2，取样电流，串联比较，负反馈，故构成电流串联负反馈；b) A接信号、D接负载：反馈元件是RE2，取样电压，串联比较，负反馈，故构成电压串联负反馈；c) B接信号、C接负载：反馈元件是RE2，取样电流，并联比较，负反馈，故构成电流并联负反馈；d) B接信号、D接负载：反馈元件是RE2，取样电压，并联比较，负反馈，故构成电压并联负反馈；信号接入点负载接入点反馈极性反馈类型Rif小 Ro大?Rif大 Ro小?vo稳定?AC负反馈电流串联AD负反馈电压串联BC负反馈电流并联BD负反馈电压并联