現(xiàn)代電子線路基礎(chǔ)(陸利忠)第2章習(xí)題答案

1、161習(xí)題習(xí) 題2.1 求題圖2.1電路的靜態(tài)工作點ICQ和VCEQ的值。已知晶體管的VBE=0.7V,。題圖2.1 題圖2.2解：轉(zhuǎn)換為戴維南等效電路如下圖： 其中列輸入回路KVL方程：， 2.2 已知題圖2.2電路中場效應(yīng)管的夾斷電壓VP=-2V,工藝參數(shù)。求靜態(tài)工作點VGSQ、IDQ和VDSQ的值。解：耗盡型N溝道MOSFET管，采用混合偏置： ，解得： 作為耗盡型N溝道MOSFET管而言，要求 此時2.3 放大電路及其靜態(tài)圖解如題圖2.3所示。試估算電路的靜態(tài)工作點ICQ和VCEQ各為多少？集電極電阻RC為多少？題圖2.3解：從輸出特性曲線可知：VCC =12 V 因此 （必忽略VBE

2、，否則輸出曲線上無對應(yīng)點） 對應(yīng)輸出特性曲線：（找出曲線，平行于橫軸作平行線與縱軸交點），故，。2.4 在測繪某電子設(shè)備的部分電路時,畫得放大電路如題圖2.4所示,但半導(dǎo)體器件型號模糊不清。試判斷畫出一種可能的可以使該電路正常工作的管子符號。 題圖2.4 題圖2.5解：因為直流偏置電壓源是VCC 如果是晶體管，則為NPN型；如果是場效應(yīng)管，則為N溝道(增強(qiáng)型或耗盡型)； 2.5 某放大器的圖解如題圖2.5所示。問：(1) 放大器的靜態(tài)工作點(VCEQ,ICQ)為多少？ (2) 放大器的直流負(fù)載和交流負(fù)載電阻各為多少？ (3) 放大器的直流電源電壓為多少？放大器的輸出不失真動態(tài)范圍約為多少伏？

3、解：1) 從輸出特性來看，靜態(tài)工作點是直流負(fù)載線和交流負(fù)載線的交點，故； 2) 從特性曲線看，負(fù)載電阻是負(fù)載線斜率倒數(shù)，故； 注：從特性曲線看，交流負(fù)載線與縱軸不相交，故需要把Q點作為參照； 3) 從輸出特性來看，直流電壓源是直流負(fù)載線與橫軸交點，故； 從輸出特性來看，信號不失真動態(tài)范圍是交流負(fù)載線左右兩側(cè)距Q點最小值，由于Q點偏低，故直接取右側(cè)，從圖上可以看出， 2.6 場效應(yīng)管放大電路及其靜態(tài)圖解如題圖2.6所示。試估算電路的靜態(tài)工作點IDQ和VGSQ各為多少？源極電阻RS的值為多少？漏極電阻RD的值為多少？解：采用耗盡型N溝道MOSFET，且采用自給偏置。 ,從轉(zhuǎn)移特性曲線看出： 由于，

4、以Q點作參照，則 由于，故直流負(fù)載線斜率倒數(shù)對應(yīng)電阻，求得；2.7 在題圖2.7所示放大電路中,已知晶體管的,VBE=0.7V。(1) 計算工作點ICQ和VCEQ；(2) 若要求ICQ=0.5mA,VCEQ=6V,求所需的RB和RC的值(標(biāo)稱值)。 題圖2.7 題圖2.8 解：1) 工程估算法： ， 2) ， 說明：若考慮VBE影響，則結(jié)果與書中參考答案一致。2.8 電路如題圖2.8所示。已知晶體管的,VBE=0.3V。(1) 當(dāng)偏置電阻RB1、RB2分別開路,估算集電極電位VC的值,并說明管子的工作狀態(tài)。(2) 若RB2開路時要求ICQ=2mA,確定RB1應(yīng)取多大 (標(biāo)稱值)。 解：1) 工

5、程估算法：2.9 判斷題圖2.9中各電路是否具有正常放大作用？若無正常放大作用則說明理由。解：正常放大需要直流通路（Q點合理）和交流通路（信號有效輸入和輸出）都正確。 通常都是先考慮直流通路，然后再考慮交流通路。 序號有無放大作用原 因(a)不能直流通路不正確(b)不能交流信號輸出端接地(c)不能基極無偏置電壓(d)不能交流信號輸入端接地(e)不能基極偏置電壓極型錯誤(f)能交直流通路正確2.10 判斷題圖2.10中各電路是否具有正常放大作用？若能正常放大信號則說明它們屬于何種組態(tài)？ 題圖2.10 (a) (b) (c) (d)序號有無放大作用何種組態(tài)(a)不能交流信號被短路(b)能共基組態(tài)（

6、CB）(c)能共源組態(tài)（CS）(d)不能增強(qiáng)型管子不能采用自給偏置2.11 場效應(yīng)管放大器及其輸入、輸出波形如題圖2.11所示。試判斷輸出波形產(chǎn)生了何種失真？在電路上采取何種方法可以消除該失真。題圖2.11分析：BJT或FET做線性放大而言，Q點設(shè)置不合理會產(chǎn)生截止失真和飽和失真；根據(jù)定義進(jìn)入信號進(jìn)入飽和區(qū)產(chǎn)生飽和失真，信號進(jìn)入截止區(qū)產(chǎn)生截止失真；由于BJT或FET有三種組態(tài)，可為同相放大或反相放大，故不能直接看輸出波形，認(rèn)為下半周削平是截止失真，上半周削平是飽和失真。BJT或FET三組態(tài)特性如下；管子反相同相BJTCECC,CBFETCSCG,CD根據(jù)放大電路，則FET管采用共源(CS)組態(tài)

7、，屬于反相放大。輸出波形下半周削平，則對應(yīng)輸入波形上半周削平，表明進(jìn)入飽和區(qū)產(chǎn)生失真；故失真類型是飽和失真。其失真原因是Q點太高而引起，因此要消除該失真要求適當(dāng)降低Q點，則降低控制電壓VGS，即減小RG2或增大RG1數(shù)值。2.12 一個直接耦合放大器的通頻帶為20kHz,若輸入一個周期為0.1ms的方波,則輸出信號是否會產(chǎn)生失真？若產(chǎn)生失真則是什么失真？為什么？若輸入一個頻率為30kHz的正弦波,則輸出信號是否會產(chǎn)生失真？為什么？分析：失真分為兩種類型非線性失真和線性失真非線性失真典型特點是產(chǎn)生了新的頻率成分；線性失真典型特點是針對多頻信號而言，不同頻率成分之間幅度失真和(或)頻率失真。通頻帶

8、處理信號時，認(rèn)為在通頻帶內(nèi)沒有幅度失真，而通頻帶外信號幅度衰減嚴(yán)重。周期為T的方波,其包含了基波頻率為f(f=1/T)和無窮個諧波頻率為nf(n為整數(shù))。根據(jù)上述信息：方波信號會產(chǎn)生失真，屬于線性失真； 正弦波信號不會產(chǎn)生失真，因為其是不在通頻帶內(nèi)的單頻信號。 2.13 畫出題圖2.13所示電路的直流通路和交流通路。分析：直流通路：即偏置電路，畫圖原則是： 1) 將電容開路、電感短路； 2) 保留直流電源；交流通路：交流電流流經(jīng)的道路，畫圖原則是： 1) 直流電壓源短路、電流源開路 2) 大電容和小電感短路 3) 小電容和大電感開路2.14 在題圖2.14所示的電路中，已知晶體管的,VA=-1

9、00V,VBE=0.7V。畫出放大器的小信號等效電路,并求電壓放大倍數(shù)Av,輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。分析：針對放大器而言，畫直流通路先求Q點，然后畫交流通路； 在交流通路中把晶體管用小信號等效電路替換，并按照定義求有關(guān)指標(biāo)參數(shù)；解：戴維南等效工程估算法： 得輸入電阻：輸出電阻： 電壓增益：2.15 在題圖2.15所示電路中,已知FET的,。(1) 畫出放大器的小信號等效電路；(2) 計算電壓放大倍數(shù)Av、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro的值。解：1) 在交流通路基礎(chǔ)上所畫的小信號等效電路如圖所示： 2) 輸入電阻： 輸出電阻： 電壓增益：2.16 題圖2.16電路中,已知FET跨導(dǎo)gm= 0.5

10、mA/V,晶體管100,rds和rce均可忽略,其余參數(shù)如圖所示。試：(1) 畫出微變等效電路；(2) 求電壓放大倍數(shù),輸入電阻和輸出電阻的值。題圖2.16分析：屬于阻容耦合二級級聯(lián)放大器，第一級屬于CS組態(tài)，第二級屬于CC組態(tài)。 ：先畫交流通路再畫微變等效電路。 解：1）微變等效電路如上圖（忽略rds和rce） 2) 作為級聯(lián)放大器而言，整個放大器的輸入電阻是第一級放大器輸入電阻 作為級聯(lián)放大器而言，整個放大器的輸出電阻是最后一級放大器的輸出電阻 作為級聯(lián)放大器，第二級CC是跟隨器，故整個放大器電壓增益是第一級放大器電壓增益 2.17 題圖2.16所示的兩級放大器中,已知所有電容對交流短路,

11、不考慮rce,試：(1) 寫出ICQ1，VCEQ1，ICQ2，VCEQ2的表達(dá)式；(2) 畫出微變等效電路；(3) 寫出輸入電阻和輸出電阻的表達(dá)式；(4) 寫出電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式。題圖2.17解：1) 2) 3) 多級放大器輸入電阻是第一級放大器輸入電阻，第一級放大器負(fù)載為； 第一級是共集電極CC組態(tài)放大器，故； 輸出電阻是第二級CE組態(tài)放大器輸出電阻，故；4) 共集電極CC組態(tài)放大器是電壓跟隨器，故 共射極CE組態(tài)放大器是電壓放大器，故 二級級聯(lián)放大器總增益為： 源增益用基本增益和放大器輸入電阻表示：2.18 在題圖2.18所示的電路中,放大電路(a)可用電路(b)來等效表示。已知電路(a

12、)的電容數(shù)值足夠大,晶體管的為已知,的影響可以不考慮。試分別寫出電路(b)中的、和與電路(a)的關(guān)系式。分析：圖(a)是共發(fā)射極CE放大電路，因此比先畫出交流通路并用小信號模型等效；根據(jù)理想放大器模型，從圖(b)可以看出，是放大器輸入電阻，是放大器輸出端電阻，是負(fù)載開路時放大器電壓增益。故，2.19 單端輸入單端輸出差放電路如題圖2.19所示。設(shè)所有晶體管參數(shù)均相同,60,。試：(0) 求VT2管晶體工作點。(1) 計算差模電壓增益和差模輸入電阻Rid、差模輸出電阻Ro的值；(2) 計算共模電壓增益和CMRR的值；(3) 若輸入信號為,畫出和中交流成分的波形,并標(biāo)明幅值大小。解: 0) , ;

13、 （注意的分流）由上式解得： 即VT2管靜態(tài)工作點為（）。1) ，2) ，3)求差分輸出必需對輸入信號進(jìn)行差模信號和共模信號分解，信號 作為差動放大器而言， 只包含共模成分，包含差模和共模成分； 作為共模成分，近似是，幅值為10mV； 。2.20 雙端輸入雙端輸出的FET差放電路如題圖2.20所示。已知FET參數(shù)gm2mS,rds20k,VDD=VSS=20V。試計算(1) 差模電壓放大倍數(shù)vo/vid的值；(2) 當(dāng)將電路改為單端輸出時,共模電壓增益Avc和CMRR的值。解：FET差放同BJT差放有類似性質(zhì)，針對差模信號而言，REE短路；針對共模信號而言，折合到單管變?yōu)?REE；恒流源針對交

14、流信號而言，是開路；注：為和書中參考答案一致，此處令RD10k，則1) 雙端輸出：2) 單端輸出： 注意FET差放共模電壓增益，此時Vgs與輸出電壓之間有聯(lián)系，以單管為例其共模等效電路如下。 2.21 在題圖2.21所示的恒流源對稱差放電路中,已知所有晶體管均相同, VBE可忽略,60,管子的。試：(1) 求VT1和VT2的靜態(tài)工作點電流和之值；(2) 求差模電壓增益和共模抑制比CMRR(S)的值。(3) 若,求vo1和vo2的值為多少？分析：恒流源對稱差放電路，先求靜態(tài)射極電流IEE；1） 2） 此時基本電流鏡輸出電阻作為差放射極耦合電阻REE，則 3）vo1和vo2分別表示單端輸出電壓，其

15、由差模輸出和共模輸出疊加而成； 此時要先求單端輸出的差模電壓增益和共模電壓增益 因為單端輸出的差模電壓增益是雙端輸出差模電壓增益的一半，故輸出形式不影響共模電壓增益，故此時對輸入信號進(jìn)行差模和共模分解： 而輸出信號是差模輸出和共模輸出之和：即 則2.22 一個放大器的低頻電壓放大倍數(shù)為,上限頻率。試根據(jù)題圖2.22 給定的兩個輸入電壓波形分別畫出放大器的輸出電壓波形。分析：針對放大器而言，上限頻率定義電壓增益下降為低頻增益約0.7倍處的頻率點；針對(a)圖信號而言，f=1/T=1/1 ms=1kHz, 對應(yīng)低頻增益針對(b)圖信號而言，f=1/T=1/10 us=100kHz, 對應(yīng)低頻增益的

16、0.7倍，即2.23 某放大器的波特圖如題圖2.23所示。試寫出它在實頻域的電壓傳輸函數(shù)表示式,并畫出它的相頻特性。分析：作為多極點放大器，其波特圖（幅頻特性和相頻）畫法是單極點放大器波特圖線性疊加。 Av0是低頻時整個放大器的增益； 作為單極點放大器，幅頻特性，轉(zhuǎn)折點位于極點頻率上， 按照20dB/Dec下降； 相頻特性，0.1fp10fp按45o/Dec下降；fp為-45 o，10fp為-90 o根據(jù)上述原則：得70dB= 20LogAv0 => Av0=103.5= 3162 放大器有3個極點：放大器傳輸函數(shù)：2.24 題圖2.24為某電視機(jī)視頻放大輸出級的簡化電路。試定性分析電容

17、C1、CE和電感L對頻率響應(yīng)起何作用？分析：當(dāng)輸入信號頻率較高時，C1和Ce近似短路，故使得加到放大器的有用輸入信號（）增大；同時L近似開路，使得負(fù)載電阻變大，可見這三個元件的作用都是使得輸入高頻信號時有較大的輸出，從而起到頻率補(bǔ)償和展寬通頻帶的作用。2.25 一個單級阻容耦合放大器的通頻帶為50Hz50kHz,中頻電壓增益為40dB,最大不失真輸出電壓范圍為±3V。(1) 若輸入一個(mV)的正弦信號,輸出是否會產(chǎn)生頻率失真和非線性失真？若不失真,則輸出電壓峰值為多少？輸出電壓和輸入電壓間的相位差又為多少？(2) 若(mV),重復(fù)(1)中問題；(3) 若(mV),輸出波形是否會失真

18、？ 分析：單極阻容耦合放大器幅頻特性及相頻特性如下圖所示： 根據(jù)已知條件得: ; ;1) 輸入一個(mV)的正弦信號，即Vim=10mV, f=2kHz輸入信號位于通頻帶內(nèi)，而且最大輸出電壓不超過±3V，因此不產(chǎn)生失真，Vom=10×100=1V；高電壓增益只能是CE放大電路或CS放大電路產(chǎn)生，故輸出電壓和輸入電壓間的相位差-180o;2) 輸入一個 (mV)的正弦信號，即Vim=40mV, f=50kHz輸入信號位于通頻帶上限頻率處，此時電壓增益為0.7×100=70; 而且最大輸出電壓不超過±3V，因此不產(chǎn)生失真，Vom=40×(0.7&#

19、215;100)=2.8V；位于極點處，額外產(chǎn)生-45o相移，故輸出電壓和輸入電壓間的相位差-225o;3) 輸入一個 (mV)的正弦信號，即Vim=10mV, f=100kHz輸入信號位于通頻帶外，且最大輸出電壓不超過±3V，因此此單頻正弦波信號不產(chǎn)生失真。2.26 一個放大器的頻率特性表達(dá)式為：試畫出它的幅頻特性和相頻特性。解：lg2=0.3, lg5=0.7; 按照疊加原理，該放大器對應(yīng)得幅頻特性和相頻特性如下： 2.27 對題圖2.27所示的四個電路先指出反饋元件,再判斷反饋放大器類型(只需考慮級間反饋)。 解：圖a)：反饋元件R3, 電壓取樣，并聯(lián)比較，正反饋，故構(gòu)成電壓并

20、聯(lián)正反饋；圖b)：反饋元件R3與C3, 電壓取樣，并聯(lián)比較，負(fù)反饋，故構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋；圖c)：反饋元件R8, 電壓取樣，并聯(lián)比較，負(fù)反饋，故構(gòu)成電壓串聯(lián)正反饋；(差動輸入)圖d)：反饋元件R3, 電壓取樣，串聯(lián)比較，正反饋，故構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋；2.28 一個負(fù)反饋放大器的基本放大器電壓放大倍數(shù)為Av=1000±100,若要求閉環(huán)電壓放大倍數(shù)的變化小于±0.1%,試求電壓反饋系數(shù)kfv和閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Avf。解：根據(jù)已知條件得基本放大器AV=1000，而 而，則。 而2.29 題圖2.29所示為兩種負(fù)反饋方案,已知兩方案中的A相同,閉環(huán)增益Af也相同,試比較它們的靈敏

21、度。若要獲得較高的增益穩(wěn)定度,應(yīng)選用哪一個方案？題圖2.29分析：a) 第一、第二級反饋運放，故， b) 整個放大電路基本增益，2.30 在題圖2.30所示的負(fù)反饋放大電路中,分別判斷當(dāng)開關(guān)K斷開時的輸入電阻、輸出電阻、電壓增益和通頻帶與K閉合時相比有何變化？ 題圖2.30 分析：K閉合時，構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋。K斷開同K閉合相比，反饋電路消失；則輸入電阻減小，輸出電阻增大，電壓增益增大，通頻帶減??；（同參考答案順序相反）2.31 在題圖2.31所示電路中,已知A是放大倍數(shù)為1的隔離緩沖器。試指出該電路的反饋類型,并估算深度負(fù)反饋條件下的電壓增益vo/vi。 題圖2.31分析：反饋元件是RF和RE1，電壓取樣，串聯(lián)比較，負(fù)反饋，構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 深度負(fù)反饋時，2.32 已知題圖2.32電路中晶體管的100,r=2.4k。試用反饋分析方法計算增益,并與小信號等效電路分析結(jié)果比較。題圖2.32分析：通過交流通路體現(xiàn)發(fā)射極電阻RE1的反饋作用，為電流串聯(lián)負(fù)反饋。 ， ， 針對小信號等效電路而言，總結(jié)：通過求解過程，可得反饋分析方式