浙大模電2篇4章習(xí)題解答.pdf

248 第二篇第二篇第第 4 4 章習(xí)題章習(xí)題 題題2 2 2 2 4 4 4 4 1 1 1 1 怎樣分析電路中是否存在反饋 如何判斷正 負(fù)反饋 動(dòng)態(tài) 靜態(tài)反饋 交 直流反饋 電壓 電流反饋 串 并聯(lián)反饋 解 根據(jù)電路中輸出回路和輸入回路之間是否存在信號(hào)通路 可判斷是否存在反饋 利用瞬時(shí)極性法 可以判斷正 負(fù)反饋 若反饋信號(hào)的引入使放大器的凈輸入量增大 則為正反饋 反之為負(fù)反饋 在靜態(tài)條件下 vi 0 將電路畫成直流通路 假設(shè)因外界條件 如環(huán)境溫度 變化引起靜態(tài) 輸出量變化 若凈輸入量也隨之而變化 則表示放大器中存在靜態(tài)反饋 當(dāng)vi加入后 將電路畫成交流通路 假定因電路參數(shù)等因素的變化而引起輸出量變化 若凈輸入也 隨之而變化 則表示放大器中存在動(dòng)態(tài)反饋 利用反證法可判斷電壓 電流反饋 假設(shè)負(fù)載短路后 使輸出電壓為零 若此時(shí)反饋 量也隨之為零 則是電壓反饋 若反饋量依然存在 不為零 則為電流反饋 在大多數(shù)電路中 不討論個(gè)別例外 若輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加到放大電路的二個(gè) 輸入端上 則為串聯(lián)反饋 此時(shí)輸入量 電壓信號(hào) 和反饋量 電壓信號(hào) 是串聯(lián)連 接的 反饋電量 電流量 和輸入電量 電流量 若加到同一輸入端上 則為并聯(lián)反 饋 題 2 4 2 電壓反饋與電流反饋在什么條件下其效果相同 什么條件下效果不同 解 在負(fù)載不變的條件下 電壓反饋與電流反饋效果相同 當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí) 則二 者效果不同 如電壓負(fù)反饋將使輸出電壓恒定 但此時(shí)電流將發(fā)生更大的變化 題題2 2 2 2 4 4 4 4 3 3 3 3 在圖題2 4 3所示的各種放大電路中 試按動(dòng)態(tài)反饋分析 1 各電路分別屬于哪種反饋類型 正 負(fù)反饋 電壓 電流反饋 串聯(lián) 并聯(lián)反饋 2 各個(gè)反饋電路的效果是穩(wěn)定電路中的哪個(gè)輸出量 說明是電流 還是電壓 3 若要求將圖 f 改接為電壓并聯(lián)負(fù)反饋 試畫出電路圖 不增減元件 a b c 249 d e f g 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 3 3 3 3 解 1 2 a 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定輸出電壓 o b 電流串聯(lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定輸出電流 io c 電流并聯(lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定輸出電流 io d 電壓串聯(lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定輸出電壓 o e 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定輸出電壓 o f 電壓串聯(lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定輸出電壓 o g 電壓串聯(lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定輸出電壓 o 3 改成電壓并聯(lián)負(fù)反饋后的電路見圖所示 題題2 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 4 設(shè)某個(gè)放大器的開環(huán)增益在100 200之間變化 現(xiàn)引入負(fù)反饋 取F 0 05 250 試求閉環(huán)增益的變化范圍 解 利用增益函數(shù)后有 18 18 05 0 2001 200 1 max max max FA A Af 67 16 05 0 1001 100 1 min min min FA A Af 故閉環(huán)增益變化范圍為 16 67 18 18 由于本題中 FA不是遠(yuǎn)大于 1 故不能用近似公式計(jì)算 否則會(huì)引起較大的誤差 題題2 2 2 2 4 4 4 4 5 5 5 5 設(shè)某個(gè)放大器開環(huán)時(shí) v v A Ad 為20 若要求 vf vf A Ad 不超過1 且 vf A 100 問開環(huán)增益和反饋系數(shù) v A和F 分別應(yīng)取多大 解 20 1 20 1 vfvf v v v AAd AAd FA FAv 19 200020100 1 FAAA vvfv 0095 0 2000 19 v v A FA F 題題2 2 2 2 4 4 4 4 6 6 6 6 某運(yùn)放的開環(huán)增益為106 其最低的轉(zhuǎn)折頻率為5Hz 若將該運(yùn)放組成一同相放 大電路 并使它的增益為100 問此時(shí)的帶寬和增益 帶寬積各為多少 解 A 106fH 5HzfA 100 因增益帶寬積為常數(shù) fA fHf A f fHf 106 5 100 5 104 Hz 50 kHz A BW 100 50kHz 題題2 2 2 2 4 4 4 4 7 7 7 7 在什么條件下 引入負(fù)反饋才能減少放大器的非線性失真系數(shù)和提高信噪比 如果輸入信號(hào)中混入了干擾 能否利用負(fù)反饋加以抑制 解 負(fù)反饋只能減少由放大器內(nèi)部產(chǎn)生的非線性失真和噪聲 而為了提高信噪比 還必須 在引入負(fù)反饋的同時(shí) 增大輸入信號(hào) 若輸入信號(hào)中混進(jìn)了干擾 或輸入信號(hào)本身具有非 線性失真 則反饋無能為力 251 題題2 2 2 2 4 4 4 4 8 8 8 8 圖題2 4 8是同相輸入方式的放大電路 A為理想運(yùn)放 電位器Rw可用來調(diào)節(jié)輸 出直流電位 試求 1 當(dāng) i V 0時(shí) 調(diào)節(jié)電位器 輸出直流電壓VO的可調(diào)范圍是多少 2 電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù) iovf VVA 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 8 8 8 8 解 1 當(dāng) i V 0 時(shí) 電路相當(dāng)于反相輸入放大器 故當(dāng)電位器觸點(diǎn)調(diào)到最上端時(shí) VO 15 2M 1K 7 5mV 當(dāng)電位器觸點(diǎn)調(diào)到最下端時(shí) VO 15 2M 1K 7 5mV 2 計(jì)算 vf A時(shí) 直流電源 15V 都為零 假設(shè)電位器觸點(diǎn)在中間位置 則 1 50 502 1 1 KKM K V V A i o vf 若不在中間位置 則分為 R 和 100K R 二部分 并聯(lián)后和 2M 相比很小 所 以 vf A仍為 1 題題2 2 2 2 4 4 4 4 9 9 9 9 在圖題2 4 9中 設(shè)集成運(yùn)放為理想器件 求下列情況下vO與vS的的關(guān)系式 1 若S1和S3閉合 S2斷開 vO 2 若S1和S2閉合 S3斷開 vO 3 若S2閉合 S1和S3斷開 vO 4 若S1 S2 S3都閉合 vO 252 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 9 9 9 9 解 1 當(dāng) S1和 S3閉合 S2斷開時(shí) 電路為反相輸入放大器 o s 2 當(dāng) S1和 S2閉合 S3斷開時(shí) s s 故 R 中無電流通過 o s 3 S2閉合 S1和 S3斷開 則 0 s 4 S1 S2和 S3都閉合時(shí) 0 0 s R R s 題題2 2 2 2 4 4 4 4 10 10 10 10 用集成運(yùn)放和普通電壓表可組成性能良好的歐姆表 電路如圖題2 4 10所示 設(shè)A為理想運(yùn)放 虛線方框表示電壓表 滿量程為2V RM是它的等效電阻 被測電阻Rx跨 接在A B之間 1 試證明Rx與VO成正比 2 計(jì)算當(dāng)要求Rx的測量范圍為0 10k 時(shí) R1應(yīng)選多大阻值 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 10101010 解 1 證 運(yùn)放 A 構(gòu)成反相比例運(yùn)算放大器 Vo RX R1 V V R1 Rx 2 要求 Rx的測量范圍為 0 10k 即 RX 10k 時(shí) Vo達(dá)到滿量程 2V 代入上式 得 2V 10k R1 2V R1 10k 題題2 2 2 2 4 4 4 4 11 11 11 11 圖題2 4 11 a 為加法器電路 R11 R12 R2 R 253 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 11 11 11 11 1 試求運(yùn)算關(guān)系式 vO f vI1 vI2 2 若vI1 vI2分別為三角波和方波 其波形如圖題2 4 11 b 所示 試畫出輸出電 壓波形并注明其電壓變化范圍 解 1 0 R2 R11 I1 R2 R12 I2 I1 I2 2 見圖所示 題題2 2 2 2 4 4 4 4 12 12 12 12 由四個(gè)電壓跟隨器組成的電路如圖題2 4 12所示 試寫出其輸出電壓的表達(dá) 式 vO f vI1 vI2 vI3 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 12 12 12 12 解 01 I1 02 12 03 I3 0 254 3 213 21 2 312 31 1 321 32 iii v RRR RR v RRR RR v RRR RR 題題2 2 2 2 4 4 4 4 13 13 13 13 試寫出圖題2 4 13 加法器對(duì)vI1 vI2 vI3的運(yùn)算結(jié)果 vO f vI1 vI2 vI3 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 13 13 13 13 解 A2的輸出 O2 10 5 I2 10 100 I3 2 I2 0 1 I3 0 100 20 I1 100 100 o2 5 I1 2 I2 0 1 I3 題題2 2 2 2 4 4 4 4 14 14 14 14 積分電路如圖題2 4 14 a 所示 其輸入信號(hào)vI波形如圖題2 4 14 b 并設(shè) t 0時(shí) vC 0 0 試畫出相應(yīng)的輸出電壓vO波形 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 14 14 14 14 解 在 t 0 10ms 區(qū)間 I 2V o i RC t 2 10 103 10 6 t 200t 當(dāng) t 0 時(shí) o 0V 當(dāng) t 10ms 時(shí) o 2V 當(dāng) t 10ms 20ms 區(qū)間 I 2V o o 10 i RC t 2 0 2 t 10ms t 20ms 時(shí) o 0V 波形見圖 255 題題2 2 2 2 4 4 4 4 15 15 15 15 圖題2 4 15電路中 A1 A2為理想運(yùn)放 電容的初始電壓vC 0 0 1 寫出vO與vS1 vS2和vS3之間的關(guān)系式 2 寫出當(dāng)電路中電阻R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R時(shí) 輸出電壓vO的表達(dá)式 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 15 15 15 15 解 1 A1構(gòu)成雙端輸入的比例運(yùn)算電路 A2構(gòu)成積分運(yùn)算電路 1 1 4 2 321 4331 2 321 43 1 1 4 2 32 3 4 1 2 32 3 1 32 3 21 ss sss ss so v R R v RRR RRRR v RRR RR v R R v RR R R R v RR R v RR R vv t s o dt R v R v C v 0 6 3 5 01 1 2 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R 時(shí) o1 S2 S1 t ssso dtvvv RC v 0 312 1 題題2 2 2 2 4 4 4 4 16 16 16 16 差動(dòng)積分運(yùn)算電路如圖題2 4 16 所示 設(shè)A為理想運(yùn)算放大器 電容C上的初 256 始電壓為零 且R1 R2 R C1 C2 C 1 當(dāng)vI1 0時(shí) 推導(dǎo)vO與vI2的關(guān)系式 2 當(dāng)vI2 0時(shí) 推導(dǎo)vO與vI1的關(guān)系式 3 當(dāng)vI1與vI2同時(shí)加入時(shí) 寫出vO與vI1 vI2的關(guān)系式 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 16 16 16 16 解 1 當(dāng)0 2 I v時(shí) 0 I v 所以0 I v 用矢量分析 CjR V V I o 1 1 用積分表示 t Io dtv RC v 0 1 1 2 當(dāng)0 1 I v時(shí) 用矢量分析 2 1 1 III V Cj R Cj VV R Cj V R Cj R VV IIo 11 2 和 1 比較 用積分表示 dtv RC v t Io 0 2 1 3 當(dāng) I1 和 I2 同時(shí)加入時(shí) 用迭加原理得 dtvv RC v I t Io 1 1 0 2 題題2 2 2 2 4 4 4 4 17 17 17 17 由運(yùn)放組成的三極管電流放大系數(shù) 的測試電路如圖題2 4 17所示 設(shè)三極管 257 的VBE 0 7V 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 200 mV 試求三極管的 值 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 17 17 17 17 解 1 VB 0VVE 0 7VVC 6V 2 IB 200mV R2 0 02 mA Ic V1 VI R1 12V 6V 6K 1 mA IC IB 50 題題2 2 2 2 4 4 4 4 18 18 18 18 圖題2 4 18電路為一電壓控制電流源 iO f vS 設(shè)A為理想運(yùn)放 電路參數(shù) 中滿足 R2 R3 RL的條件 試推導(dǎo)iO與vS的關(guān)系式 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 18 18 18 18 解 通過 R2引入運(yùn)放反相輸入端的為電流串聯(lián)負(fù)反饋 通過另一 R2引入運(yùn)放同相輸入端 的為電壓并聯(lián)正反饋 電路穩(wěn)定工作時(shí) 正 負(fù)反饋剛好平衡 I R3 R2 R3 o I R3 R2 R3 o R2 R2 R3 s I I o o R2 R3 s 因 R2 R3 RL 258 Io o o R1 R2 R1R3 s 題題2 2 2 2 4 4 4 4 19 19 19 19 圖題2 4 19所示為恒流源電路 已知穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)定狀態(tài) 試求負(fù)載電阻中 的電流IL 圖題圖題 2 2 2 2 4 4 4 4 19 19 19 19 解 因?yàn)閂VI6 所以6 II VVV 流過 R2的電流6 0 2 2 R V I I R mA 利用 虛斷 概念 則有 6 0 2 RL II mA 題題2 2 2 2 4 4 4 4 20 20 20 20 在深度負(fù)反饋條件下 近似計(jì)算圖題2 4 3中各電路的閉環(huán)電壓增益Avf vO vS及 從信號(hào)源vS二端看入的輸入電阻Rif和閉環(huán)輸出電阻Rof 解 a 1 iI s R1 32432 3 32 3 324 RRRRR vR RR R RRR v i oo F iI iF 31 32432 RR RRRRR v v A s o vf 2 Rif s iI R1 3 因?yàn)槭请妷贺?fù)反饋 穩(wěn)定 o 所以 Rof 0 b 1 s F io R1 o RL R1 A f o s RL R1 2 Rif s iI 3 因?yàn)槭请娏髫?fù)反饋 穩(wěn)定 io 所以 Rof c 1 iI s R1iF io o RL 由于 iI If s R1 o RL A f o s RL R1 2 Rif s iI R1 3 因?yàn)槭请娏髫?fù)反饋 穩(wěn)定 io 所以 Rof 259 d 1 31 4321321 RR RRRRRRR v v A s o vf 2 Rif s iI 3 因?yàn)槭请妷捍?lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定 o 所以 Rof 0 e 1 is s RsiF o R1 由于is If s Rs o R1 A f o s R1 Rs 2 Rif s is Rs 3 因?yàn)槭请妷翰⒙?lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定 o 所以 Rof 0 f 1 s F o R3 R3 R4 A f o s R3 R4 R3 2 Rif s is s ib 3 因?yàn)槭请妷捍?lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定 o 所以 Rof 0 g 1 s F o R1 R1 R2 A f o s R1 R2 R1 2 Rif s iI 3 因?yàn)槭请妷捍?lián)負(fù)反饋 穩(wěn)定 o 所以 Rof 0 題題2 2 2 2 4 4 4 4 2 2 2 21 1 1 1 上機(jī)題 上機(jī)題 運(yùn)放構(gòu)成的加法電路如圖題2 4 21 a 所示 運(yùn)放采用 A