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1、第二章 習(xí)題解答2-1 電話線路上的直流電壓約為50V,用于電話機(jī)通話時(shí)的直流電源。話機(jī)內(nèi)部電路對(duì)電壓有極性的要求。話機(jī)電路中有一個(gè)導(dǎo)向電路,如題2-1圖所示。外線與話機(jī)引線相接時(shí)不必考慮電壓極性。試說(shuō)明其工作原理。答:當(dāng)外線與話機(jī)引線相接時(shí),如果話機(jī)引線的上端接正、下端接負(fù),則電源正端經(jīng)過(guò)D1,話機(jī)內(nèi)的其他電路、D4到電源負(fù)端,形成電流回路,此時(shí)二極管D1、D4正向?qū)ǎ珼2、D3截止。如果話機(jī)引線的下端接正、上端接負(fù),則電源正端經(jīng)過(guò)D2、話機(jī)內(nèi)的其他電路、D3到電源負(fù)端,形成電流回路。由此或見(jiàn),無(wú)論話機(jī)引線的上端接正還是下端接正,對(duì)于話機(jī)內(nèi)的其他電路來(lái)說(shuō)都符合對(duì)電壓極性的要求,這就是導(dǎo)向電
2、路所起的作用。2-2 已知硅和鍺PN結(jié)的反向飽和電流分別為10-14A和10-8A。若外加電壓為0.25V、0.45V、0.65V時(shí),試求室溫下各電流I,并指出電壓增加0.2V時(shí),電流增加的倍數(shù)。解:根據(jù)式(1-2-4) ,室溫時(shí)對(duì)于硅PN結(jié):,則外加電壓V0.25V0.45V0.65VI14993.73285 75567.201010電壓增加0.2V時(shí)電流增加的倍數(shù)為對(duì)于鍺PN結(jié),則外加電壓V0.25V0.45V0.65V14993.73285 75567.201010I電壓增加0.2V時(shí)電流同樣增加2191倍。推薦精選2-3 在室溫時(shí)鍺二極管和硅二極管的反向飽和電流分別為1A和0.5pA,
3、若兩個(gè)二極管均通過(guò)1mA正向電流,試求它們的管壓降分別為多少。解:根據(jù)二極管的伏安特性 當(dāng)VVT時(shí) 則 若鍺二極管的, ,則若硅二極管的,則2-4 兩個(gè)硅二極管在室溫時(shí)反向飽和電流分別為210-12A和210-15A,若定義二極管電流I=0.1mA時(shí)所需施加的電壓為導(dǎo)通電壓,試求各VD(on)。若I增加到10倍,試問(wèn)VD(on)增加多少伏。解:根據(jù)二極管的伏安特性 當(dāng)IIS時(shí) 則當(dāng)硅二極管的時(shí),則當(dāng)硅二極管的時(shí),則若I增加到10倍,則推薦精選2-5 已知IS(27)=10-9A,試求溫度為10、47和60時(shí)的IS值。解:由于溫度每升高10,IS約增加一倍,即已知To=27時(shí),則,2-6 題2-
4、6圖所示電路中為三個(gè)完全相同的二極管,IS=10-14A。要求在輸出電壓V0=2V時(shí),求電流值I。如果從輸出端流向負(fù)載的電流為1mA,輸出電壓的變化為多少?解:(1)根據(jù) 其中 (2)如果流向負(fù)載的電流為1mA,則流過(guò)二極管的電流為 則 所以輸出電壓的變化為:2-7 在題2-7圖所示電路中,設(shè)二極管為理想的,試判斷圖中各二極管是否導(dǎo)通,并求VAO值。解:根據(jù)題意,電路中的二極管都是理想的。(a)二極管D不通 (b)D導(dǎo)通推薦精選 (c)D1導(dǎo)通,D2不通 (d)D1、D2均導(dǎo)通,則 2-8 題2-8圖所示電路中,設(shè)二極管為理想的,求圖中所示的電壓和電流值。解:(a)圖中理想二極管導(dǎo)通,V=-5
5、V, I=1mA (b)圖中理想二極管不通,V=5V, I=0 (c)圖中理想二極管導(dǎo)通,V=5V, I=1mA (d)圖中理想二極管不通,V=-5V, I=02-9 題2-9圖所示電路中,設(shè)二極管是理想的,求圖中標(biāo)記的電壓和電流值。解 (a)圖中理想二極管D2導(dǎo)通,D1截止 V=3V I=8mA (b)圖中理想二極管D1導(dǎo)通,D2截止 V=1V I=4mA2-10 假定題2-10圖電路中的二極管是理想的,求圖中標(biāo)記的電壓和電流值。解:(a)圖中理想二極管D1導(dǎo)通,D2導(dǎo)通 V=0 (b)圖中理想二極管截止,D2導(dǎo)通 2-11 假定題2-11圖電路中的二極管是理想的,利用戴維南定理簡(jiǎn)化電路,并
6、求圖中標(biāo)記的電壓和電流值。解:(a)由于二極管是理想的,利用戴維南定理簡(jiǎn)化電路如下圖: 推薦精選 (b)同樣由于二極管是理想的,用戴維南定理簡(jiǎn)化后如下圖: 2-12 題2-8圖所示電路中,利用恒電壓降模型(VD=0.7V),求圖中標(biāo)注的電壓和電流值。解:(a)二極管導(dǎo)通,VD=0.7V,則V=-4.3V (b)二極管截止,V=5V,I=0 (c)二極管導(dǎo)通,VD=0.7V,則V=4.3V (d)二極管截止,V=-5V,I=02-13 題2-13圖所示電路中的二極管為理想的,試畫(huà)出輸出電壓vo的波形。設(shè)vi=6sint(V)。解:(a)圖中二極管為理想的,電路為上、下限幅電路。其中(b)圖中二極
7、管為理想的,電路為下限幅電路2-14 在題2-14圖所示電路中,已知二極管參數(shù)VD(on)=0.25V,RD=7,PN結(jié)的串聯(lián)電阻rS=2,VDD=1V,vs=20sint(mV),試求通過(guò)二極管的電流iD=IDQid。解:(1)求直流電流IDQ令信號(hào)電壓,由于電路中與相差不多,與RL相差不到一個(gè)數(shù)量級(jí),所以二極管采用折線模型如下圖: (2)求交流電流 令直流電壓源,并將二極管用小信號(hào)電路模型替代如下圖s推薦精選已知?jiǎng)t因此,通過(guò)二極管13.16的電流為:2-15 已知題2-15圖所示電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓VZ=6V,最小穩(wěn)定電流IZmin=5mA,最大穩(wěn)定電流IZmax=25mA。(1)分別計(jì)
8、算VI為15V、35V兩種情況下輸出電壓V0的值;(2)若VI =35V時(shí)負(fù)載開(kāi)路,則會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?為什么?DZRL5001kVIVo題2-15圖解:(1)當(dāng)VI =15V時(shí),假定穩(wěn)壓管DZ不導(dǎo)通,則先作開(kāi)路處理,輸出電壓V0為R與RL的分壓值。 VZ說(shuō)明穩(wěn)壓管DZ已經(jīng)導(dǎo)通,假定不正確,V0=VZ=6V。由于IZmin IZ IZmax推薦精選穩(wěn)壓管將因功耗過(guò)大而損壞。2-16 在測(cè)試電流為28mA時(shí)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為9.1V,增量電阻為5。求穩(wěn)壓管的VZO,并分別求電流為10mA和100mA時(shí)的穩(wěn)壓值。2-17 在題2-17圖所示穩(wěn)壓電路中,要求輸出穩(wěn)定電壓為7.5V,已知輸入電壓VI在15
9、V到25V范圍內(nèi)變化,負(fù)載電流IL在0到15mA范圍內(nèi)變化,穩(wěn)壓管參數(shù)為IZmax=50mA,IZmin=5mA,VZ=7.5V,rZ=10,試求R的取值范圍。2-18 題2-18圖所示為雙向限幅電路,已知二極管參數(shù)VD(on)=0.7V,RD=100,試:(1)畫(huà)出(VOVI)限幅特性曲線;(2)若vI=Vmsint,Vm=5V,畫(huà)出vO的波形。解(1)由于 可畫(huà)出限幅特性曲線如下圖所示 圖中上門限電壓 下門限電壓 (2)若則與相對(duì)應(yīng)的波形如下:推薦精選DSR+V(+5V)2-19 在題2-19圖所示電路中,發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓VD=1.5V,正向電流在515mA時(shí)才能正常工作。試問(wèn): (1)
10、開(kāi)關(guān)S在什么位置時(shí)發(fā)光二極管才能發(fā)光?(2)R的取值范圍是多少? 題2-19圖解:(1)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)發(fā)光二極管才有正向電流,才能發(fā)光。(2)發(fā)光二極管的正向電流過(guò)小將不發(fā)光,過(guò)大將損壞發(fā)光二極管。R為限流電阻,其取值應(yīng)保證發(fā)光二極管既發(fā)光又不至于損壞。根據(jù)已知條件,R的范圍為:因此,R的取值范圍為:。2-20 一個(gè)半波整流電路,它的輸入為一個(gè)三角波,峰峰值為16V,平均值為0,R=1k。設(shè)二極管能用簡(jiǎn)化二極管模型(折線近似)表示,且VD(on)=0.65V,rD=20。求輸出電壓v0的平均值。解:半波整流電路中二極管用簡(jiǎn)化模型近似表示如下: 則輸出電壓如圖中所示(為了計(jì)算方便,設(shè)三角波的斜率為
11、1)輸出電壓的平均值為推薦精選2-21、判斷題,用“”或“”表示。(1)在N型半導(dǎo)體中如果摻入足夠量的三價(jià)元素,可將其改型為P型半導(dǎo)體。( )(2)因?yàn)镹型半導(dǎo)體的多子是自由電子,所以它帶負(fù)電。( )(3)PN結(jié)在無(wú)光照、無(wú)外加電壓時(shí),結(jié)電流為零。( )(4)穩(wěn)壓二極管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí),處于正向?qū)顟B(tài)。( )答、判斷題參考答案為:、。2-22、填空題。(1)半導(dǎo)體中有 和 兩種載流子,在本征半導(dǎo)體中摻入 價(jià)元素,可形成P型半導(dǎo)體。(2)本征硅中若摻入5價(jià)元素的原子,則多數(shù)載流子應(yīng)是 ,摻雜越多,則其數(shù)量一定越 ;相反,少數(shù)載流子應(yīng)是 ,摻雜越多,則其數(shù)量一定越 。這樣摻雜形成的半導(dǎo)體類型為
12、。(3)PN結(jié)空間電荷區(qū)又稱為 區(qū),在平衡條件下,電性呈 ,因?yàn)閰^(qū)內(nèi) 所帶的電量相等。P區(qū)側(cè)應(yīng)帶 ,N區(qū)一側(cè)應(yīng)帶 ??臻g電荷區(qū)的電場(chǎng)稱為 ,其方向從 指向 。(4)PN結(jié)加正向電壓時(shí),空間電荷區(qū)將 。(5)二極管的單向?qū)щ娦詾椋和饧诱螂妷簳r(shí) ,外加反向電壓時(shí) 。(6)二極管的反向飽和電流值越小,則其 越好。(7)穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓區(qū)是其工作在 狀態(tài)。答、填空題參考答案為:(1)自由電子,空穴,三。(2)電子,多;空穴,少。N型半導(dǎo)體。(3)耗盡,中性,正、負(fù)離子。負(fù)電,正電。內(nèi)建電場(chǎng),N區(qū),P區(qū)。推薦精選(4)變窄。(5)導(dǎo)通,截止。(6)單向?qū)щ娦?。?)反向擊穿。習(xí)題66-1 設(shè)運(yùn)放為理想
13、器件。在下列幾種情況下,他們分別屬于哪種類型的濾波電路(低通、高通、帶通、帶阻)?并定性畫(huà)出其幅頻特性。(1)理想情況下,當(dāng)和時(shí)的電壓增益相等,且不為零;(2)直流電壓增益就是它的通帶電壓增益;(3)理想情況下,當(dāng)時(shí)的電壓增益就是它的通帶電壓增益;(4)在和時(shí),電壓增益都等于零。答:(1)帶阻 (2)低通 (3)高通 (4)帶通6-2 在下列各種情況下,應(yīng)分別采用哪種類型(低通、高通、帶通、帶阻)的濾波電路。(1)希望抑制50Hz交流電源的干擾;(2)希望抑制500Hz以下的信號(hào);(3)有用信號(hào)頻率低于500Hz;(4)有用信號(hào)頻率為500 Hz。答:(1)帶阻 (2)高通 (3)低通 (4)
14、帶通6-3 設(shè)A為理想運(yùn)放,試推導(dǎo)出圖P6-3所示電路的電壓放大倍數(shù),并說(shuō)明這是一種什么類型的濾波電路。答: , 有源一階高通濾波電路6-4 設(shè)A為理想運(yùn)放,試推導(dǎo)出圖P6-4所示電路的電壓放大倍數(shù),并說(shuō)明這是一種什么類型的濾波電路。答:,有源一階低通濾波電路推薦精選 圖P6-3 圖P6-46-5 已知圖P6-3和圖P6-4所示電路的通帶截止頻率分別為100Hz和100KHz。試用它們構(gòu)成一個(gè)帶通濾波器。并畫(huà)出幅頻特性。答:將兩個(gè)電路串聯(lián)可構(gòu)成帶通濾波器,其,0dB,可畫(huà)出帶通濾波電路的幅頻特性。6-6 電路如圖6.1.10所示,要求,等效品質(zhì)因數(shù),試求該電路中的各電阻阻值約為多少。答:,因?yàn)?/p>
15、故,所以,為使運(yùn)放兩輸入端電阻對(duì)稱,應(yīng)有,所以。6-7 在低頻段的小信號(hào)等效電路中,要考慮哪些電容,不需要考慮哪些電容?在高頻段呢?答:在低頻段的小信號(hào)等效電路中要考慮耦合電容及旁路電容,不需要考慮晶體管的結(jié)電容;在高頻段要考慮結(jié)電容,不需要考慮耦合電容和旁路電容。6-8 什么是晶體三極管的共射極截止頻率?什么是晶體三極管的共基極截止頻率?什么是晶體三極管的特征頻率?三者之間的關(guān)系是什么樣的?答:稱為三極管的共射極截止頻率,是使下降為0.707時(shí)的信號(hào)頻率;是下降為 0.707時(shí)的頻率,即三極管的共基極截止頻率;是使下降到1(即0dB)時(shí)的頻率,稱為三極管的特征頻率。三者之間的關(guān)系為:,推薦精
16、選6-9 放大電路頻率響應(yīng)的分析為什么可以分頻段來(lái)進(jìn)行?答:由于影響放大電路頻率響應(yīng)的耦合電容、旁路電容以及晶體管的結(jié)電容在不同頻段的影響不同,在中頻段這些電容的影響都可以忽略;在低頻時(shí)耦合電容和旁路電容的影響不能不考慮,結(jié)電容不起作用;而在高頻區(qū)耦合電容和旁路電容的影響可以不計(jì),但結(jié)電容的影響卻要考慮,所以在分析放大電路的頻率響應(yīng)時(shí)可以分頻段來(lái)進(jìn)行。6-10 已知某放大電路的 的電壓放大倍數(shù)為。(1)求解;(2)畫(huà)出波特圖。答:6-11已知某放大電路的波特圖如圖P6-11所示,試寫(xiě)出電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式。圖P6-11答:6-12 阻容耦合放大器幅頻特性如圖P6-12,問(wèn):推薦精選圖P6-12
17、(1)給放大器輸入,的正弦信號(hào)時(shí),輸出電壓為多少?(2)給放大器輸入,的正弦信號(hào)時(shí),輸出電壓為多少?(3)求該放大器的通頻帶。(4)放大器輸入信號(hào)時(shí),是否會(huì)產(chǎn)生頻率失真?請(qǐng)說(shuō)明原因。(5)放大器輸入信號(hào)時(shí),是否會(huì)產(chǎn)生頻率失真?請(qǐng)說(shuō)明原因。答:(1) (2), (3) (4)單一頻率的信號(hào),不會(huì)產(chǎn)生頻率失真 ; (5)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)不同,會(huì)產(chǎn)生頻率失真 6-13 在手冊(cè)上查得某晶體管在,時(shí)的參數(shù)為, ,試求混合型等效電路中的、及、。答:、, 、。推薦精選6-14 在圖P6-14所示電路中,已知,晶體管的, ,試估算該電路下限截止頻率和上限截止頻率,并寫(xiě)出的表達(dá)式。圖P6-14答:,。6-
18、15 已知電路如圖P 6-15所示。已知,晶體管的, ,試估算該放大電路的通頻帶。推薦精選圖P 6-15答:,。6-16 電路如圖P6-16所示,已知晶體管的,。(1) 估算電路的下限頻率;(2)|5mV,且,則|?推薦精選圖P6-16答:,時(shí),|410mv6-17 電路如圖P6-16所示,晶體管的, ,畫(huà)出高頻小信號(hào)等效電路,求上限頻率。答:。6-18 設(shè)某三級(jí)放大器,各級(jí)放大電路的上限截止頻率分別為,中頻增益為100,試求該放大器的上限頻率。答:(小于其他1/4)。習(xí)題7-1 填空題(1)將 輸出 信號(hào)的一部分或全部通過(guò)某種電路 饋送回輸入 端的過(guò)程稱為反饋。(2)反饋放大電路由 基本放大
19、 電路和 反饋 網(wǎng)絡(luò)組成。(3)與未加反饋時(shí)相比,如反饋的結(jié)果使凈輸入信號(hào)變小,則為 負(fù)反饋 ,如反饋的結(jié)果使凈輸入信號(hào)變大,則為 正反饋 。(4)負(fù)反饋放大電路中,若反饋信號(hào)取樣于輸出電壓,則引入的是 電壓負(fù) 反饋,若反饋信號(hào)取樣于輸出電流,則引入的是 電流負(fù) 反饋;若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓方式進(jìn)行比較,則引入的是 串聯(lián)負(fù) 反饋,若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流方式進(jìn)行比較,則引入的是 并聯(lián)負(fù) 反饋。(5)對(duì)于放大電路,若無(wú)反饋網(wǎng)絡(luò),稱為 開(kāi)環(huán) 放大電路;若存在反饋網(wǎng)絡(luò),則稱為 閉環(huán) 放大電路。7-2 判斷圖題7-2所示各電路中是否引入了反饋,若引入了反饋,則判斷是正反饋還是負(fù)反饋,是直流反饋還
20、是交流反饋(設(shè)各電路中,電容對(duì)交流信號(hào)均視為短路)。推薦精選 題7-2圖解:(a) 由、引入負(fù)反饋,交、直流反饋均有;(b) 由引入負(fù)反饋,交、直流反饋均有;(c) 由引入負(fù)反饋,交、直流反饋均有;(d) 由引入負(fù)反饋,交、直流反饋均有。7-3 在圖題7-2 所示各電路中,若引入了交流負(fù)反饋,試判斷是哪種組態(tài)的反饋。解:(a) 、引入了電流并聯(lián)負(fù)反饋;(b) 引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋;(c) 引入了電流并聯(lián)負(fù)反饋;(d) 引入了電壓并聯(lián)負(fù)反饋。推薦精選7-4 判斷圖題7-4所示各電路中是否引入了反饋;若引入了反饋,則判斷是正反饋還是負(fù)反饋,是直流反饋還是交流反饋(設(shè)各電路中,電容對(duì)交流信號(hào)均視為短
21、路)。題7-4圖解:(a) 電路中引入了負(fù)反饋,交、直流均有;(b) 電路中只引入了直流負(fù)反饋;(c) 電路中引入了負(fù)反饋,交、直流均有;(d) 電路引入了負(fù)反饋,交、直流均有。 7-5 在圖題7-4所示各電路中,若引入了交流負(fù)反饋,試判斷是哪種組態(tài)的反饋。解:(a) 引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋; (b) 無(wú)交流負(fù)反饋;(c) 引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋;(d) 引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。7-6 已知某一反饋放大電路的方框圖如圖題7-6所示,圖中,反饋系數(shù)。若輸出電壓,求輸入電壓,反饋電壓和凈輸入電壓的值。推薦精選題7-6圖解:7-7 有集成運(yùn)算放大器組成的同相比例放大電路中,已知運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益,求反饋系
22、數(shù)和閉環(huán)電壓增益。解:同相比例放大電路引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋,則7-8 某負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)增益為40dB,當(dāng)基本放大器的增益變化10%時(shí),反饋放大器的閉環(huán)增益相應(yīng)變化1%,問(wèn)電路原來(lái)的開(kāi)環(huán)增益為多少?解: 由可知,推薦精選7-9 已知某一放大電路的電壓增益,當(dāng)它接成負(fù)反饋放大電路時(shí),其閉環(huán)增益,若變化10%,問(wèn)變化多少?解:7-10 已知交流負(fù)反饋有四種組態(tài):a. 電壓串聯(lián)負(fù)反饋; b.電壓并聯(lián)負(fù)反饋;c. 電流串聯(lián)負(fù)反饋; d.電流并聯(lián)負(fù)反饋;(1)為了穩(wěn)定放大電路的輸出電壓,增大輸入電阻,應(yīng)引入 a ;(2)為了增大放大電路的輸出電阻,減小輸入電阻,應(yīng)引入 d ;(3)欲減小電路從信號(hào)源
23、索取的電流,增大帶負(fù)載能力,應(yīng)引入 a ;(4)欲從信號(hào)源獲得更大的電流,并穩(wěn)定輸出電流,應(yīng)引入 d 。7-11 電路如圖題7-11所示,(1)試判斷該放大電路引入了哪種反饋組態(tài);(2)現(xiàn)希望對(duì)電路的性能進(jìn)行改善,提高該電路的輸入電阻,降低輸出電阻,電路連線應(yīng)作何改進(jìn)?(3)比較改進(jìn)前后閉環(huán)增益是否相同?題7-11圖解:(1) 引入了電壓并聯(lián)負(fù)反饋;(2) 若要使電路提高輸入電阻,降低輸出電阻,需引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋。連線可以做如下改動(dòng):將的基極與的集電極相連,同時(shí)將的一端從基極移到的基極;或?qū)⒌幕鶚O通過(guò)推薦精選接,的基極通過(guò)接地。(3) 改接前 改接后 7-12在圖題7-12所示放大電路中,
24、和均為反饋元件。(1) 為穩(wěn)定輸出電壓,正確引入負(fù)反饋;(2) 若使閉環(huán)電壓增益,確定題7-12圖解:(1) 為穩(wěn)定輸出電壓,輸出電阻應(yīng)盡可能小,需引入電壓負(fù)反饋;輸入端為電壓輸入,輸入電阻應(yīng)盡可能大,需引入串聯(lián)負(fù)反饋;因此,電路中應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋,反饋元件應(yīng)接在集成運(yùn)放的反相輸入端和電路輸出端之間。 (2) 7-13 圖題7-13所示電路中集成運(yùn)放是理想的,其最大輸出電壓幅值為14V。由圖可知: 電路引入了 電壓串聯(lián) (填入反饋組態(tài))交流負(fù)反饋, 電路的輸入電阻趨近于 , 電壓放大倍數(shù) 11 。設(shè) ,則 11 V;若開(kāi)路,則變?yōu)?1 推薦精選V;若 短路, 則變?yōu)?14 V; 若開(kāi)路, 則變?yōu)?14 V; 若短路,則變?yōu)?1 V。題7-13圖7-14 反饋放大電路如圖題7-14所示。(1)哪些元件構(gòu)成了反饋網(wǎng)絡(luò)(交流反饋)?(2)判斷電路中交流反饋的類型。(3)求反饋系數(shù)。(4)計(jì)算閉環(huán)電壓放大倍數(shù) 。題7-14圖 解:(1) 由構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò); (2) 引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋;(3)(4) 7-15 判斷圖題7-15中的反饋類型和極性;若,求假設(shè)集成運(yùn)放是
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