電子技術基礎模擬部分

..電子技術基礎模擬部分緒論1、寫出下列正弦電壓信號的表達式〔設初始相角為零：峰-峰值10V,頻率10kHz;有效值220V,頻率50Hz;峰-峰值100mV,周期1ms；峰-峰值0.25V,角頻率1000rad/s;解:正弦波電壓表達式為,由于,于是得到：〔1；〔2；〔3；〔4；2、電壓放大電路模型如圖<主教材圖1.4.2a>所示,設輸出開路電壓增益。試分別計算下列條件下的源電壓增益:<1> ,；<2> ,；<3> ,；<4> ,。電壓放大電路模型解：由圖可知,,,所以可得以下結果:,時,,,則源電壓增益為。同理可得：3、在某放大電路輸入端測量到輸入正弦信號電流和電壓的峰-峰值分別為5μA和5mV,輸出端接2kΩ電阻負載,測量到正弦電壓信號峰-峰值為1V。試計算該放大電路的電壓增益、電流增益、功率增益,并分別換算成dB數(shù)。解：電壓增益電流增益功率增益當負載電阻時,電壓放大電路輸出電壓比負載開路時輸出電壓減少20%,求該放大電路的輸出電阻。解:設負載開路時輸出電壓為,負載電阻時輸出電壓為,根據(jù)題意而則一電壓放大電路輸出端接1kΩ負載電阻時,輸出電壓為1V,負載電阻斷開時,輸出電壓上升到1.1V,求該放大電路的輸出電阻。解:設為負載電阻斷開時輸出電壓,即;負載電阻時,輸出電壓為。根據(jù),則輸出電阻為6、某放大電路輸入電阻,如果用1μA電流源<內(nèi)阻為∞>驅動,放大電路輸出短路電流為10mA,開路輸出電壓為10V。求放大電路接4kΩ負載電阻時的電壓增益、電流增益、功率增益,并分別換算成dB數(shù)表示。解:根據(jù)題意可得輸出電阻由于放大電路開路輸出電壓為,電流信號源電流,負載電阻,于是可得7、有以下三種放大電路備用:〔1高輸入電阻型：,,；〔2高增益型：,,；<3>低輸出電阻型：,,。用這三種放大電路組合,設計一個能在100Ω負載電阻上提供至少0.5W功率的放大器。已知信號源開路電壓為30mV<有效值>,內(nèi)阻為。解:由于高輸入電阻放大電路對電壓信號源衰減小,所以輸入級<第一級>宜采用高輸入電阻型放大電路;低輸出電阻放大電路帶負載能力強,所以輸出級<第三級>宜采用低輸出電阻型放大電路;中間級<第二級>用高增益型。于是三種放大電路模型互聯(lián)組成的放大電路如圖解所示。在該放大器中,輸入信號源為、內(nèi)阻的電壓源;前級放大電路的受控源及輸出電阻是后級放大電路的信號源和內(nèi)阻,而后級放大電路的輸入電阻則是前級放大電路的負載電阻。設三個放大電路模型的輸入電壓分別為、和,于是放大器輸入功率8、如圖所示電流放大電路的輸出端直接與輸入端相連,求輸入電阻。解:根據(jù)電路可得則9、在電壓放大電路的上限頻率點處,電壓增益比中頻區(qū)增益下降了3dB,在相同輸入電壓條件下,該頻率點處的輸出電壓是中頻區(qū)輸出電壓的多少倍?解:設輸入電壓為;中頻區(qū)輸出電壓為,電壓增益為;上限頻率點輸出電壓為,增益。依題意又因為所以 在相同輸入電壓條件下,上限頻率點的輸出電壓約為中頻區(qū)的0.707倍。10、設一放大電路的通頻帶為,通帶電壓增益,最大不失真交流輸出電壓范圍是?！?若輸入一個的正弦波信號,輸出波形是否會產(chǎn)生頻率失真和非線性失真?若不失真,則輸出電壓的峰值是多大?<2>若,重復回答<1>中的問題;<3>若,輸出波形是否會產(chǎn)生頻率失真和非線性失真?為什么?解:<1>由于,所以此時輸入正弦波信號的頻率,在的通頻帶內(nèi),,輸出電壓的峰值為,未超出正負3伏范圍,所以輸出波形不會產(chǎn)生非線性失真,也不會產(chǎn)生頻率失真。<2>此時輸入信號的頻率,輸出波形的峰值,輸出波形仍不會出現(xiàn)非線性失真。雖然信號頻率已達到放大電路的上限頻率,但是由于是單一頻率信號,所以也不會出現(xiàn)頻率失真<含多個頻率成分的信號才有可能出現(xiàn)頻率失真>。<3> 此時輸入信號的頻率,超出通頻帶,的幅度會明顯減小,所以不會出現(xiàn)非線性失真,又因為是單一頻率的正弦波,所以也不會產(chǎn)生頻率失真。第二章運算放大器1、如圖所示電路,當運放的信號電壓時,測得輸出電壓。求該運算放大器的開環(huán)增益。解：根據(jù)圖題可知,則因此用分貝表示的開環(huán)增益為2、電路如圖所示,運放的開環(huán)電壓增益,輸入電jT"阻,輸出電阻,電源電壓, 。〔1當運放輸出電壓的飽和值為電源電壓時,求輸入電壓的最小幅值〔2>求輸入電流。jT"解：〔1輸入電壓的最小幅值,當時,有輸入電流3、電路如圖所示,,設運放是理想的。<1>求、、、和的值;<2>求閉環(huán)電壓增益、電流增益和功率增益;<3>當最大輸出電壓,反饋支路、的電流為100μA,當時,求、的值。解：〔1理想運放的輸入電阻,,由圖知,輸出電壓為理想運放,故電壓增益電流增益功率增益說明理想運放,故從輸入端不吸取電流,、皆為無窮。<3>當最大輸出電壓,反饋支路電流,,時,,,4、設圖中的運放為理想器件,試求出圖a、b、c、d中電路輸出電壓的值?！瞐<b><c><d>解：利用理想運放的特性：,。由a圖可知：,,由b圖可知：由c圖可知：,由d圖可知：,5、電路如圖所示,設運放是理想的,圖a電路中的,圖b電路中的,圖c中、,求各放大電路的輸出電壓和圖a、b中各支路的電流。解：圖〔a利用理想運放的特性：,圖〔b因,圖〔c運算電路的輸出電壓為差分式放大電路的輸出電壓為6、〔1設計一同相放大電路,如圖a所示,其閉環(huán)增益,當時,流過每一電阻的電流小于100μA,求和的最小值;〔2設計一反相放大電路,如圖b所示,使其電壓增益,當輸入電壓時,流過和的電流小于20μA,求和的最小值。解：〔1同相放大電路如圖a所示,,<2>同相放大電路如圖b所示,7、電流-電壓轉換器如圖所示。設光探測試儀的輸出電流作為運放的輸入電流,信號內(nèi)阻,<1試證明輸出電壓,求輸入電阻和輸出電阻；<2>當,,,求輸出電壓和互阻增益。解：〔1因為,所以,則輸入電阻,因為,；理想運放,故輸出電阻〔2輸出電壓8、電路如圖所示,設運放是理想的,設三極管T的<1>求出三極管的c、b、e各極的電位值;<2>若電壓表讀數(shù)為200mV,試求三極管電流放大系數(shù)的值。解：〔1利用虛短概念,c、b、e各極的電位為<2>三極管的β值所以電流放大系數(shù)..9、如圖所示電路作為麥克風電路的前置放大器,麥克風的輸出電壓為電路的輸入電壓<有效值>,信號源內(nèi)阻,<為電路外接電阻>。要求輸出電壓<有效值>,求電路中各電阻值,設計時該電路所有電阻小于500kΩ。解：電路所需的電壓增益若選擇,選,于是選標準電阻,,,則電壓增益為,為提高選,則則,,時該電路滿足設計要求,但此設計不是唯一的。10、將電壓源轉換為電流源驅動線圈的電壓-電流轉換器,如圖所示。求的表達式?！沧?電路中為使獨立于,設。解：理想運放的特性：虛短,,則有,可得,〔a,〔b由題中式a求出,代入式b可得因設,則。11、差分放大電路如圖所示,運放是理想的,電路中。<1>設,輸入電阻,,在作用下,求、、和的電阻值；i1<2>時,求從輸入信號端看進去的輸入電阻的值;<3>時,求從輸入信號端看進去的輸入電阻的值。i1解：由教材式〔2.4.6得知,在作用下輸入電阻為,選由教材式〔2.4.5得,所以〔2時,作用下的輸入電阻由理想運放的特性有,,。列出如下方程由上式可以解得所以端的輸入電阻為由此看出,端看進去的電阻與的大小有關系。當時,。〔3時,作用下的輸入電阻由,,所以,作用下的輸入電阻為12、一高輸入電阻的橋式放大電路如圖所示,<1>試寫出的表達式〔〔2當,δ=0.01時,求、、和。解：〔1由、為電壓跟隨器,有,、為差分式運算電路的輸入電壓信號,即有〔2,δ=0.01時,,13、儀用放大器電路如圖所示,設電路中,為固定電阻和電位器串聯(lián),若要求電壓增益在5-400之間可調(diào),求所需電阻、的阻值范圍。并選取、、和,但電路中每個電阻值必須小于250kΩ。解：由教材式〔2.4.9可知,,當最大增益時,設,當,得,取,。當最小電壓增益時,為,取取,,〔電位器可滿足在5-400之間可調(diào)。14、INA2182型儀用放大器電路如圖所示,其中是外接電阻?！?它的輸入干擾電壓<直流>,輸入信號,輸入端電壓,,當時,求出、、和的電壓值；〔2當輸入電壓時,要求,求此時外接電阻的阻值。解：〔1利用虛短,,。因,所以輸出電壓為說明儀用放大器可以抑制兩輸入端的共同干擾信號電壓。〔2當,時,儀用放大器的增益為由教材式〔2.4.9可求,外接電阻代替圖中可選用一個的固定電阻和的電位器串聯(lián)。15、如圖所示為一增益線性調(diào)節(jié)運放電路,試推導該電路的電壓增益的表達式。解：、為電壓跟隨器,有,利用理想運放的特性,有將上述方程聯(lián)立求解,得,,故16、設計一反相加法器,使其輸出電壓,允許使用的最大電阻值為280kΩ,求各支路的電阻。解：設反響加法器各支路的電阻為、、、,反饋支路電阻為。因輸出電壓等于各輸入電壓按不同比例相加之和,由可寫為由上式可知最大電阻應選為,故選,所以各支路電阻分別為：由已計算出的電阻值,可畫出設計的反相加法器電路如圖。17、同相輸入加法電路圖如圖a、b所示?！?求圖a中輸出電壓的表達式。當時,應為多少？〔2求圖b中輸出電壓的表達式,當時,應為多少？解：〔1圖a的輸出電壓為式中即若,則〔2由于圖b的A是電壓跟隨器,故輸出電壓為〔A同相端電壓而當時,則18、加減運算電路如圖所示,求輸出電壓的表達式。 解：方法一：應用虛短概念和疊加原理。令,則再令,則將和疊加便得到總的輸出電壓