《電子技術(shù)》-李中發(fā)主編-前六章問題詳解

wordword/word第1章半導(dǎo)體存器件1.1在如下列圖的各個(gè)電路中，直流電壓V，電阻kΩ，二極管的正向壓降為，求Uo。圖1.4習(xí)題的圖分析Uo的值與二極管的工作狀態(tài)有關(guān)，所以必須先判斷二極管是導(dǎo)通還是截止。假如二極管兩端電壓為正向偏置如此導(dǎo)通，可將其等效為一個(gè)Ｖ的恒壓源；假如二極管兩端電壓為反向偏置如此截止，如此可將其視為開路。解對(duì)圖〔a〕所示電路，由于V，二極管VD承受正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)，故：〔V〕對(duì)圖〔b〕所示電路，由于V，二極管VD承受反向電壓截止，故：〔V〕對(duì)圖〔c〕所示電路，由于V，二極管VD承受正向電壓導(dǎo)通，故：〔V〕1.2在如下列圖的各個(gè)電路中，輸入電壓V，二極管的正向壓降可忽略不計(jì)，試分別畫出各電路的輸入電壓ui和輸出電壓uo的波形。分析在ui和5V電源作用下，分析出在哪個(gè)時(shí)間段二極管正向?qū)?，哪個(gè)時(shí)間段二極管反向截止。在忽略正向壓降的情況下，正向?qū)〞r(shí)可視為短路，截止時(shí)可視為開路，由此可畫出各電路的輸入、輸出電壓的波形。圖1.5習(xí)題的圖解對(duì)圖〔a〕所示電路，輸出電壓uo為：ui≥5V時(shí)二極管VD承受正向電壓導(dǎo)通，UD=0，uo=5V；ui<5V時(shí)二極管VD承受反向電壓截止，電阻R中無電流，uR=0，uo=ui。輸入電壓ui和輸出電壓uo的波形如圖〔a〕所示。圖1.6習(xí)題解答用圖對(duì)圖〔b〕所示電路，輸出電壓uo為：ui≥5V時(shí)二極管VD承受正向電壓導(dǎo)通，UD=0，uo=ui；ui<5V時(shí)二極管VD承受反向電壓截止，電阻R中無電流，uR=0，uo=5V。輸入電壓ui和輸出電壓uo的波形如圖〔b〕所示。對(duì)圖〔c〕所示電路，輸出電壓uo為：ui≥5V時(shí)二極管VD承受反向電壓截止，電阻R中無電流，uR=0，uo=ui；ui<5V時(shí)二極管VD承受正向電壓導(dǎo)通，UD=0，uo=5V。輸入電壓ui和輸出電壓uo的波形如圖〔c〕所示。1.3在如下列圖的電路中，試求如下幾種情況下輸出端F的電位UF與各元件〔R、VDA、VDB〕中的電流，圖中的二極管為理想元件?！?〕V?！?〕，V。〔3〕V。圖1.7習(xí)題的圖分析在一個(gè)電路中有多個(gè)二極管的情況下，一些二極管的電壓可能會(huì)受到另一些二極管電壓的影響，所以，在判斷各個(gè)二極管的工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)全面考慮各種可能出現(xiàn)的因素。一般方法是先找出正向電壓最高和〔或〕反向電壓最低的二極管，正向電壓最高者必然導(dǎo)通，反向電壓最低者必然截止，然后再根據(jù)這些二極管的工作狀態(tài)來確定其他二極管承受的是正向電壓還是反向電壓。解〔1〕因?yàn)閂而UCC=6V，所以兩個(gè)二極管VDA、VDB承受同樣大的正向電壓，都處于導(dǎo)通狀態(tài)，均可視為短路，輸出端F的電位UF為：〔V〕電阻中的電流為：〔mA〕兩個(gè)二極管VDA、VDB中的電流為：〔mA〕〔2〕因?yàn)?，V而UCC=6V，所以二極管VDB承受的正向電壓最高，處于導(dǎo)通狀態(tài)，可視為短路，輸出端F的電位UF為：〔V〕電阻中的電流為：〔mA〕VDB導(dǎo)通后，VDA上加的是反向電壓，VDA因而截止，所以兩個(gè)二極管VDA、VDB中的電流為：〔mA〕〔mA〕〔3〕因?yàn)閂而UCC=6V，所以兩個(gè)二極管VDA、VDB承受同樣大的正向電壓，都處于導(dǎo)通狀態(tài)，均可視為短路，輸出端F的電位UF為：〔V〕電阻中的電流為：〔mA〕兩個(gè)二極管VDA、VDB中的電流為：〔mA〕1.4在如下列圖的電路中，試求如下幾種情況下輸出端F的電位UF與各元件〔R、VDA、VDB〕中的電流，圖中的二極管為理想元件?！?〕V?！?〕V，。〔3〕V。圖1.8習(xí)題的圖分析此題與上題一樣，先判斷出兩個(gè)二極管VDA、VDB的工作狀態(tài)，從而確定出輸出端F的電位，再根據(jù)輸出端F的電位計(jì)算各元件中的電流。解〔1〕因?yàn)閂，所以兩個(gè)二極管VDA、VDB上的電壓均為0，都處于截止?fàn)顟B(tài)，電阻R中無電流，故：〔mA〕輸出端F的電位UF為：〔V〕〔2〕因?yàn)閂，V，所以二極管VDA承受的正向電壓最高，處于導(dǎo)通狀態(tài)，可視為短路，輸出端F的電位UF為：〔V〕電阻中的電流為：〔mA〕VDA導(dǎo)通后，VDB上加的是反向電壓，VDB因而截止，所以兩個(gè)二極管VDA、VDB中的電流為：〔mA〕〔mA〕〔3〕因?yàn)閂，所以兩個(gè)二極管VDA、VDB承受同樣大的正向電壓，都處于導(dǎo)通狀態(tài)，均可視為短路，輸出端F的電位UF為：〔V〕電阻中的電流為：〔mA〕兩個(gè)二極管VDA、VDB中的電流為：〔mA〕1.5在如下列圖的電路中，V，V。試用波形圖表示二極管上的電壓uD。分析設(shè)二極管為理想元件，如此二極管導(dǎo)通時(shí)uD=0，二極管截止時(shí)因電阻R中無電流，，因此，判斷出二極管VD在ui和E作用下哪個(gè)時(shí)間段導(dǎo)通，哪個(gè)時(shí)間段截止，即可根據(jù)uD的關(guān)系式畫出其波形。解設(shè)二極管為理想元件，如此當(dāng)≥0，即e≥V時(shí)二極管導(dǎo)通，uD=0；當(dāng)，即V時(shí)二極管截止，V。由此可畫出uD的波形，如下列圖。圖1.9習(xí)題的圖圖1.10習(xí)題解答用圖1.6在如下列圖的電路中，V，Ω，Ω。穩(wěn)壓管VDZ的穩(wěn)定電壓V，最大穩(wěn)定電流mA。試求穩(wěn)壓管過的電流IZ，并判斷IZ是否超過IZM？如果超過，怎么辦？分析穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)時(shí)，電流雖然在很大圍變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小，所以能起穩(wěn)壓的作用。但與穩(wěn)壓管配合的電阻要適當(dāng)，否如此，要么使穩(wěn)壓管的反向電流超過允許值而過熱損壞，要么使穩(wěn)壓管因?yàn)闆]有工作在穩(wěn)壓區(qū)而不能穩(wěn)壓。圖1.11習(xí)題的圖解設(shè)穩(wěn)壓管VDZ工作正常，如此電阻R1和R2中的電流分別為：〔mA〕〔mA〕穩(wěn)壓管過的電流IZ為：〔mA〕可見。如果IZ超過IZM，如此應(yīng)增大R1，也可減小R2。但R2一般是負(fù)載電阻，不能隨意改變，假如R1不能變，如此應(yīng)限制R2的最大值，或另選穩(wěn)壓管。1.7有兩個(gè)穩(wěn)壓管VDZ1和VDZ2，其穩(wěn)定電壓分別為和，正向壓降都是，如果要得到0.5V、3V、6V、9V和14V幾種穩(wěn)定電壓，這兩個(gè)穩(wěn)壓管〔還有限流電阻〕應(yīng)該如何連接，畫出各個(gè)電路。分析穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)，管子兩端電壓等于其穩(wěn)定電壓；穩(wěn)壓管工作在正向?qū)顟B(tài)時(shí)，管子兩端電壓等于其正向壓降。因此，可通過兩個(gè)穩(wěn)壓管的不同組合來得到不同的穩(wěn)定電壓。解應(yīng)按如圖〔a〕～〔e〕所示各個(gè)電路連接，可分別得到上述幾種不同的穩(wěn)定電壓，圖中的電阻均為限流電阻。圖1.12習(xí)題的圖1.8分析晶體管的類型〔NPN型還是PNP型，硅管還是鍺管〕和管腳可根據(jù)各極電位來判斷。NPN型集電極電位最高，發(fā)射極電位最低，即，；PNP型集電極電位最低，發(fā)射極電位最高，即，。硅管基極電位與發(fā)射極電位大約相差或；鍺管基極電位與發(fā)射極電位大約相差或。解設(shè)晶體管3個(gè)電極分別為1、2、3，即V、V、V。因?yàn)?、3兩腳的電位差為，可判定這是一個(gè)鍺管，且1腳為集電極。由于集電極電位最低，可判定這是一個(gè)PNP型管。又由于2腳電位最高，應(yīng)為發(fā)射極，而3腳為基極。因?yàn)榘l(fā)射極與基極之間的電壓V，基極與集電極之間的電壓V，可見發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管工作在放大狀態(tài)。綜上所述，可知這是一個(gè)PNP型的鍺晶體管。1.9晶體管工作在放大區(qū)時(shí)，要求發(fā)射結(jié)上加正向電壓，集電結(jié)上加反向電壓。試就NPN型和PNP型兩種情況討論：〔1〕UC和UB的電位哪個(gè)高？UCB是正還是負(fù)？〔2〕UB和UE的電位哪個(gè)高？UBE是正還是負(fù)？〔3〕UC和UE的電位哪個(gè)高？UCE是正還是負(fù)？分析晶體管工作在放大區(qū)時(shí)，要求發(fā)射結(jié)上加正向電壓，集電結(jié)上加反向電壓。對(duì)NPN型晶體管，電源的接法應(yīng)使3個(gè)電極的電位關(guān)系為。對(duì)PNP型晶體管，如此應(yīng)使。解〔1〕對(duì)NPN型晶體管，由可知：，，；，，?！?〕對(duì)PNP型晶體管，由可知：，，；，，。1.10一個(gè)晶體管的基極電流μA，集電極電流mA，能否從這兩個(gè)數(shù)據(jù)來確定它的電流放大系數(shù)？為什么？分析晶體管工作在不同狀態(tài)時(shí)，基極電流和集電極電流的關(guān)系不同。工作在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，；工作在放大狀態(tài)時(shí)；工作在飽和狀態(tài)時(shí)。解不能由這兩個(gè)數(shù)據(jù)來確定晶體管的電流放大系數(shù)。這是因?yàn)榫w管的電流放大系數(shù)是放大狀態(tài)時(shí)的集電極電流與基極電流的比值，而題中只給出了基極電流和集電極電流的值，并沒有指明這兩個(gè)數(shù)據(jù)的測(cè)試條件，無法判別晶體管是工作在放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)，所以不能由這兩個(gè)數(shù)據(jù)來確定晶體管的電流放大系數(shù)。1.11分析晶體管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都加正向電壓時(shí)工作在飽和狀態(tài)，IC不隨IB的增大而成比例地增大，晶體管已失去了線性放大作用。解發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都加正向電壓時(shí)對(duì)晶體管的放大作用不是更為有利，而是反而不利。這是因?yàn)檫@時(shí)晶體管工作在飽和狀態(tài)，集電極電流IC雖然比發(fā)射結(jié)加正向電壓、集電結(jié)加反向電壓〔即放大狀態(tài)〕時(shí)更大，但是IC已不再隨IB線性增大，IB對(duì)IC已失去控制作用，所以已沒有放大能力。另一方面，晶體管工作在飽和狀態(tài)時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓V，雖然IC更大，但晶體管的輸出電壓反而更小，所以也不能把電流放大作用轉(zhuǎn)換為電壓放大作用。1.12有兩個(gè)晶體管，一個(gè)管子的、μA，另一個(gè)管子的、μA，其他參數(shù)都一樣，哪個(gè)管子的性能更好一些？為什么？分析雖然在放大電路中晶體管的放大能力是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，但并非β越大就意味著管子性能越好。衡量一個(gè)晶體管的性能不能光看一、兩個(gè)參數(shù)，而要綜合考慮它的各個(gè)參數(shù)。在其他參數(shù)都一樣的情況下，β太小，放大作用??；β太大，溫度穩(wěn)定性差。一般在放大電路中，以左右為好。ICBO受溫度影響大，此值越小，溫度穩(wěn)定性越好。ICBO越大、越大的管子，如此ICEO越大，穩(wěn)定性越差。解第二個(gè)管子的性能更好一些。這是因?yàn)樵诜糯箅娐分?，固然要考慮晶體管的放大能力，更主要的是要考慮放大電路的穩(wěn)定性。1.13有一晶體管的mW，mA，V，試問在如下幾種情況下，哪種為正常工作狀態(tài)？〔1〕V，mA。〔2〕V，mA?！?〕V，mA。分析解第〔1〕種情況晶體管工作正常，這是因?yàn)?，，。其余兩種情況晶體管工作不正常1.14某場(chǎng)效應(yīng)管漏極特性曲線如下列圖，試判斷：〔1〕該管屬哪種類型？畫出其符號(hào)?！?〕該管的夾斷電壓UGS(off)大約是多少？〔3〕該管的漏極飽和電流IDSS大約是多少？分析根據(jù)表所示絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極特性曲線可知，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)UGS由正值向負(fù)值變化時(shí)ID減小，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)UGS由正值向負(fù)值變化時(shí)ID增大；耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管在時(shí)，增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管在時(shí)。解由圖可知，因?yàn)樵摴墚?dāng)UGS由正值向負(fù)值變化時(shí)ID減小，且時(shí)，所以該管屬N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管，并且夾斷電壓V，漏極飽和電流mA，其符號(hào)如下列圖。圖1.13習(xí)題的圖圖1.14習(xí)題解答用圖1.15試由如下列圖的場(chǎng)效應(yīng)管漏極特性曲線，畫出V時(shí)的轉(zhuǎn)移特性曲線，并求出管子的跨導(dǎo)gm。分析根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管漏極特性曲線畫轉(zhuǎn)移特性曲線的方法是：首先根據(jù)UDS在漏極特性曲線上作垂線，然后確定出該條垂線與各條漏極特性曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的ID值和UGS值，最后根據(jù)各個(gè)ID值和UGS值畫出轉(zhuǎn)移特性曲線。解根據(jù)V在漏極特性曲線上作垂線，如圖〔a〕所示。該條垂線與各條漏極特性曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的ID值和UGS值如表所示。根據(jù)表畫出的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖〔b〕所示。表1.4習(xí)題解答用表UGS(V)-4-202ID(mA)481216〔a〕漏極特性曲線〔b〕轉(zhuǎn)移特性曲線圖1.15習(xí)題解答用圖第2章單級(jí)交流放大電路2.1根據(jù)組成放大電路時(shí)必須遵循的幾個(gè)原如此，分析如圖2.7所示各電路能否正常放大交流信號(hào)？為什么？假如不能，應(yīng)如何改正？分析判斷電路能否正常放大交流信號(hào)，只要判斷是否滿足組成放大電路時(shí)必須遵循的幾個(gè)原如此。對(duì)于定性分析，只要判斷晶體管是否滿足發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏的條件，以與有無完善的直流通路和交流通路即可。解如圖2.7所示各電路均不能正常放大交流信號(hào)。原因和改良措施如下：圖2.7〔a〕中沒有完善的交流通路。這是因?yàn)?，恒定，所以輸入端?duì)交流信號(hào)短路，輸入信號(hào)不能送入。應(yīng)在電源UBB支路中串聯(lián)電阻RB。圖2.7〔b〕中沒有完善的直流通路。這是因?yàn)殡娙軨1的隔直作用，晶體管無法獲得偏流，。應(yīng)將C1改接在交流信號(hào)源與RB之間。圖2.7〔c〕中發(fā)射結(jié)零偏，，晶體管無法獲得偏流，。應(yīng)將RB接電源UCC與晶體管基極之間。圖2.7〔d〕中電容C1接在電源UCC與晶體管基極之間帶來兩個(gè)問題：一是由于C1的隔直作用，晶體管無法獲得偏流，；二是由于C1對(duì)交流信號(hào)短路，輸入信號(hào)不能送入。應(yīng)將C1改接成電阻。圖2.7〔e〕中電源UCC和電容C1、C2的極性連接錯(cuò)誤。應(yīng)將它們的極性對(duì)調(diào)。圖2.7〔f〕中電容C2連接錯(cuò)誤。應(yīng)將C2由與負(fù)載并聯(lián)改成與負(fù)載串聯(lián)。2.2在如圖2.8〔a〕所示的放大電路中，V，kΩ，kΩ，三極管的。〔1〕試用直流通路估算靜態(tài)值IB、IC、UCE。值〔3〕在靜態(tài)時(shí)C1和C2上的電壓各為多少？并標(biāo)出極性。分析解〔1〕用估算法求靜態(tài)值，得：〔2〕用圖解法求靜態(tài)值。在圖2.8〔b〕中，根據(jù)mA、V作直流負(fù)載線，與μA的特性曲線相交得靜態(tài)工作點(diǎn)Q，根據(jù)點(diǎn)Q查坐標(biāo)得：mAV〔3〕靜態(tài)時(shí)，V。C1和C2的極性。分析設(shè)計(jì)放大電路的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是RB、RC等元件RB、RC是根據(jù)晶體管的參數(shù)β等和希望設(shè)置的靜態(tài)工作點(diǎn)〔靜態(tài)值IC、UCE〕計(jì)算出RB、RC的阻值。2.4在如圖2.8〔a〕所示電路中，假如三極管的，其他參數(shù)與2.2題一樣，重新計(jì)算電路的靜態(tài)值，并與2.2題的結(jié)果進(jìn)展比擬，說明三極管β值的變化對(duì)該電路靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。分析影響靜態(tài)工作點(diǎn)的有電路參數(shù)RB、RC和UCC以與晶體管的參數(shù)ICBO、β和UBE。在其他參數(shù)不變的情況下，β增大將使晶體管集電極電流的靜態(tài)值IC增大，靜態(tài)工作點(diǎn)上移。解用估算法求靜態(tài)值，得：集電結(jié)和發(fā)射結(jié)都加正向電壓，晶體管飽和。實(shí)際上這時(shí)UCE和IC分別為：與2.2題的結(jié)果比擬可知，在其他參數(shù)不變的情況下，三極管β值由40變?yōu)?00時(shí)，IB不變，但I(xiàn)C和UCE分別由2mA和6V變?yōu)?mA和0.3V，靜態(tài)工作點(diǎn)從放大區(qū)進(jìn)入了飽和區(qū)。2.5在如圖2.8〔a〕所示電路中，V，三極管的。假如要使V，mA，試確定R-C、RB的值。解由得：由得：2.6在如圖2.8〔a〕所示電路中，假如輸出電壓uo波形的正半周出現(xiàn)了平頂畸變，試用圖解法說明產(chǎn)生失真的原因，并指出是截止失真還是飽和失真。分析如圖2.8〔a〕所示電路的輸出電壓uo〔uCE的交流分量uce〕與輸入電壓ui〔uBE的交流分量ube〕反相，而ib、ic與ui同相，所以u(píng)o與ib反相。解由于uo與ib反相，所以u(píng)o波形的正半周出現(xiàn)平頂畸變時(shí)，iB波形的負(fù)半周出現(xiàn)平頂畸變，可見這是由于靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置得太低，致使iB的負(fù)半周進(jìn)入輸入特性曲線的死區(qū)，使iB波形的負(fù)半周不能正常放大而引起失真，屬于截止失真。圖解過程如圖2.10所示?！瞐〕輸入回路〔b〕輸出回路2.7畫出如圖2.11所示各電路的直流通路、交流通路和微變等效電路，圖中各電路的容抗均可忽略不計(jì)。假如V，kΩ，kΩ，三極管的，求出各電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。分析放大電路的直流通路是直流電源單獨(dú)作用時(shí)的電流通路，在直流通路中電容可視為開路。放大電路的交流通路是交流信號(hào)源單獨(dú)作用時(shí)的電流通路，在交流通路中電容和直流電源可視作短路。將交流通路中的晶體管用其微變等效電路代替，便可得到放大電路的微變等效電路。解如圖2.11〔a〕所示電路的直流通路、交流通路和微變等效電路分別如圖2.12所示。由直流通路列KVL方程，得：將代入上式，解之得：〔a〕〔b〕〔c〕如圖2.11〔b〕所示電路的直流通路、交流通路和微變等效電路分別如圖2.13所示。由直流通路列KVL方程，得：將代入上式，解之得：(mA)〔a〕〔b〕〔c〕2.8在如圖2.14所示的電路中，三極管是PNP型鍺管。請(qǐng)回答如下問題：〔1〕UCC和C1、C2的極性如何考慮？請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出?！?〕設(shè)V，kΩ，，如果要將靜態(tài)值IC調(diào)到1.5mA，問RB應(yīng)調(diào)到多大？〔3〕在調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，如不慎將RB調(diào)到零，對(duì)晶體管有無影響？為什么？通常采取何種措施來防止發(fā)生這種情況？分析PNP型三極管與NPN型三極管工作原理相似，不同之處僅在于使用時(shí)工作電源極性相反，相應(yīng)地，電容的極性也相反。解〔1〕UCC和C1、C2的極性如圖2.15所示?！?〕〔3〕如不慎將RB調(diào)到零，如此12V電壓全部加到晶體管的基極與發(fā)射極之間，使IB大大增加，會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)發(fā)熱而損壞。通常與RB串聯(lián)一個(gè)較小的固定電阻來防止發(fā)生這種情況。2.9在如圖2.8〔a〕所示的放大電路中，V，kΩ，kΩ，三極管的。試分別計(jì)算空載和接上負(fù)載〔kΩ〕兩種情況下電路的電壓放大倍數(shù)。分析電路的電壓放大倍數(shù)與RC、RL、β與IE等因數(shù)有關(guān)。RC或RL增大，電壓放大倍數(shù)也增大?？蛰d時(shí)電壓放大倍數(shù)最大。解三極管基極電流靜態(tài)值和集電極電流靜態(tài)值分別為：三極管的輸入電阻為：〔Ω〕空載時(shí)電路的電壓放大倍數(shù)為：接上kΩ負(fù)載時(shí)電路的電壓放大倍數(shù)為：其中kΩ。2.10在如圖2.16所示的放大電路中，V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，三極管的，?！?〕求靜態(tài)值IB、IC、UCE。〔2〕畫出微變等效電路?！?〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro?！?〕求電壓放大倍數(shù)和源電壓放大倍數(shù)。分析分壓式偏置放大電路可以保持靜態(tài)工作點(diǎn)根本穩(wěn)定。這種電路穩(wěn)定工作點(diǎn)的實(shí)質(zhì)，是由于輸出電流IC的變化通過發(fā)射極電阻RE上電壓降〔〕的變化反映出來，而后引回到輸入回路，和UB比擬，使UBE發(fā)生變化來抑制IC的變化。RE越大，靜態(tài)工作點(diǎn)越穩(wěn)定。但RE會(huì)對(duì)變化的交流信號(hào)產(chǎn)生影響，使電壓放大倍數(shù)下降。用電容CE與RE并聯(lián)可以消除RE對(duì)交流信號(hào)的影響。解〔1〕求靜態(tài)值IB、IC、UCE。〔mA〕〔mA〕〔V〕〔2〕微變等效電路如圖2.17所示?！?〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro?！拨浮场瞜Ω〕〔kΩ〕〔4〕求電壓放大倍數(shù)和源電壓放大倍數(shù)。2.11在如圖2.18所示的放大電路中，V，kΩ，kΩ，kΩ，Ω，kΩ，Ω，kΩ，三極管的，?！?〕求靜態(tài)值IB、IC、UCE?！?〕畫出微變等效電路?！?〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro?！?〕求電壓放大倍數(shù)和源電壓放大倍數(shù)。分析由于電阻RE1沒有與電容并聯(lián)，所以RE1中既有直流電流通過，又有交流電流通過，對(duì)電路的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能都有影響。解〔1〕求靜態(tài)值IB、IC、UCE?！睼〕〔mA〕〔mA〕〔V〕〔2〕微變等效電路如圖2.19所示。〔3〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro。〔kΩ〕〔kΩ〕〔kΩ〕〔4〕求電壓放大倍數(shù)和源電壓放大倍數(shù)。2.12在如圖2.20所示的放大電路中，V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，三極管的?！?〕求靜態(tài)值IB、IC、UCE?！?〕畫出微變等效電路?！?〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro?！?〕求電壓放大倍數(shù)。分析與上題一樣，由于電阻RE沒有與電容并聯(lián)，所以RE中既有直流電流通過，又有交流電流通過，對(duì)電路的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能都有影響。解〔1〕求靜態(tài)值IB、IC、UCE。根據(jù)圖2.20可畫出該放大電路的直流通路，如圖2.21〔a〕所示。由圖2.21〔a〕可得：而：所以，基極電流的靜態(tài)值為：〔mA〕集電極電流的靜態(tài)值為：〔mA〕集-射極電壓的靜態(tài)值為：〔V〕〔2〕畫出微變等效電路。根據(jù)圖2.20可畫出該放大電路的交流通路和微變等效電路，如圖2.21〔b〕、〔c〕所示?！?〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro。晶體管的輸入電阻為：〔kΩ〕由圖2.21〔c〕可得：所以輸入電阻為：〔kΩ〕計(jì)算輸出電阻ro的等效電路如圖2.21〔d〕所示。由于，有，，所以輸出電阻為：〔kΩ〕〔4〕求電壓放大倍數(shù)。由圖2.21〔c〕可得：式中：所以，電壓放大倍數(shù)為：〔a〕直流通路〔b〕交流通路〔c〕微變等效電路〔d〕計(jì)算ro的電路2.13在如圖2.22所示的放大電路中，V，kΩ，kΩ，kΩ，三極管的。〔1〕求靜態(tài)值IB、IC、UCE。〔2〕畫出微變等效電路。〔3〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro?！?〕求電壓放大倍數(shù)。分析此題電路為解〔1〕求靜態(tài)值IB、IC和UCE，為：〔mA〕〔mA〕〔V〕〔2〕微變等效電路如圖2.23所示?！?〕求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻ri和輸出電阻ro，為：〔kΩ〕式中：〔kΩ〕〔kΩ〕〔Ω〕式中：〔Ω〕分析對(duì)于負(fù)載而言，解根據(jù)如圖2.24〔a〕所示放大電路的微變等效電路，應(yīng)用戴維南定理將其等效變化為如圖2.24〔b〕所示的電路，由此可得〔V〕2.15比擬共源極場(chǎng)效應(yīng)管放大電路和共發(fā)射極晶體管放大電路，在電路結(jié)構(gòu)上有何相似之處。為什么前者的輸入電阻較高？解如果共源極場(chǎng)效應(yīng)管放大電路采用分壓式偏置電路，如此和分壓式偏置電路的共發(fā)射極晶體管放大電路在結(jié)構(gòu)上根本相似，惟一不同之處是為了提高輸入電阻而在場(chǎng)效應(yīng)管柵極接了電阻RG。但因場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型器件，柵極無電流，故其輸入電阻很高，而電阻RG也可以選得很大，因此場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的輸入電阻較高?！瞐〕微變等效電路〔b〕圖〔a〕的等效電路2.16在如圖2.25所示的共源極放大電路中，，kΩ，kΩ，kΩ，MΩ，kΩ，kΩ，。〔1〕求靜態(tài)值ID、UDS?！?〕畫出微變等效電路?！?〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro?！?〕求電壓放大倍數(shù)。分析場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路的與晶體管放大電路的分析方法完全一樣。靜態(tài)分析采用估算法，可認(rèn)為，從而求出ID和UDS；動(dòng)態(tài)分析如此根據(jù)放大電路的微變等效電路來求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解〔1〕求靜態(tài)值ID和UDS，為：〔V〕〔mA〕〔V〕〔2〕微變等效電路如圖2.26所示?！?〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro，為：〔kΩ〕〔kΩ〕〔4〕求電壓放大倍數(shù)，為：〔kΩ〕電路中，V，MΩ，MΩ，kΩ，kΩ，場(chǎng)效應(yīng)管的mA/V?！?〕求靜態(tài)值ID、UDS?！?〕畫出微變等效電路?！?〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro。〔4〕求電壓放大倍數(shù)。分析此題電路與上題相比僅少了電阻RG，因RG可以選得很大，故此題電路的輸入電阻與上題相比要小得多。解〔1〕求靜態(tài)值ID和UDS，為：〔V〕〔mA〕〔V〕〔2〕微變等效電路如圖2.28所示?！?〕求輸入電阻ri和輸出電阻ro?！瞜Ω〕〔kΩ〕〔4〕電壓放大倍數(shù)為：〔kΩ〕分析此題電路為共漏極放大電路，求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)同樣可用微變等效電路法。解微變等效電路，有：式中所以，電壓放大倍數(shù)為：輸入電阻為：〔MΩ〕求輸出電阻的電路如圖2.30〔b〕所示，由圖可得：〔a〕微變等效電路〔b〕求ro的電路而：所以：輸出電阻為：〔kΩ〕第3章多級(jí)放大電路3.1如圖3.7所示為兩級(jí)阻容耦合放大電路，V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，，V。〔1〕求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值?！?〕畫出微變等效電路。〔3〕求各級(jí)電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。分析各級(jí)電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算，。解〔1〕各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。第一級(jí)：〔V〕〔mA〕〔mA〕〔V〕第二級(jí)：〔V〕〔mA〕〔mA〕〔V〕〔2〕微變等效電路如圖3.8所示?！?〕求各級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。三極管V1的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：(Ω)三極管V2的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：(Ω)第二級(jí)輸入電阻為：〔kΩ〕第一級(jí)等效負(fù)載電阻為：〔kΩ〕第二級(jí)等效負(fù)載電阻為：〔kΩ〕第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為：第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為：兩級(jí)總電壓放大倍數(shù)為：3.2在如圖3.9所示的兩級(jí)阻容耦合放大電路中，V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，，V?！?〕求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值?！?〕畫出微變等效電路。〔3〕求各級(jí)電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。〔4〕后級(jí)采用射極輸出器有何好處？分析解〔1〕各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。第一級(jí)：〔V〕〔mA〕〔mA〕〔V〕第二級(jí)：〔mA〕〔mA〕〔V〕〔2〕微變等效電路如圖3.10所示?！?〕求各級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。三極管V1的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：(Ω)三極管V2的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：(Ω)第二級(jí)輸入電阻為：〔kΩ〕第一級(jí)等效負(fù)載電阻為：〔kΩ〕第二級(jí)等效負(fù)載電阻為：〔kΩ〕第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為：第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為：兩級(jí)總電壓放大倍數(shù)為：〔4〕后級(jí)采用射極輸出器是由于3.3在如圖3.11所示的兩級(jí)阻容耦合放大電路中，V，MΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，?！?〕求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值?！?〕畫出微變等效電路。〔3〕求各級(jí)電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。〔4〕前級(jí)采用射極輸出器有何好處？分析解〔1〕各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。第一級(jí)：〔mA〕〔mA〕〔V〕第二級(jí)：〔V〕〔mA〕〔mA〕〔V〕〔2〕微變等效電路如圖3.12所示。〔3〕求各級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。三極管V1的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：(Ω)三極管V2的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：(Ω)第二級(jí)輸入電阻為：〔kΩ〕第一級(jí)等效負(fù)載電阻為：〔kΩ〕第二級(jí)等效負(fù)載電阻為：〔kΩ〕第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為：第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為：兩級(jí)總電壓放大倍數(shù)為：〔4〕前級(jí)采用射極輸出器是由于3.4如圖3.13所示是兩級(jí)放大電路，前級(jí)為場(chǎng)效應(yīng)管放大電路，后級(jí)為晶體管放大電路。mA/Ｖ，Ｖ，?！?〕求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值?！?〕畫出微變等效電路?！?〕求各級(jí)電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)?！?〕求放大電路的輸入電阻和輸出電阻。分析場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管的混合型放大電路，解：〔1〕各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。第一級(jí)：〔V〕〔mA〕〔V〕第二級(jí)：〔V〕〔mA〕〔mA〕〔V〕〔2〕微變等效電路如圖3.14所示?！?〕求各級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。三極管V2的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：(Ω)第二級(jí)輸入電阻為：〔kΩ〕第一級(jí)等效負(fù)載電阻為：〔kΩ〕第二級(jí)等效負(fù)載電阻為：〔kΩ〕第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為：第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為：兩級(jí)總電壓放大倍數(shù)為：〔4〕求放大電路的輸入電阻和輸出電阻?！瞜Ω〕〔kΩ〕3.5如圖3.15所示雙端輸入雙端輸出差動(dòng)放大電路，V，V，kΩ，kΩ，，V，輸入電壓mV，mV?！?〕計(jì)算放大電路的靜態(tài)值IB、IC與UC。〔2〕把輸入電壓ui1、ui2分解為共模分量uic和差模分量uid。〔3〕求單端共模輸出uoc1和uoc2〔共摸電壓放大倍數(shù)為〕?！?〕求單端差模輸出uod1和uod2?！?〕求單端總輸出uo1和uo2?！?〕求雙端共摸輸出uoc、雙端差模輸出uod和雙端總輸出uo。分析雙端輸入雙端輸出差動(dòng)放大電路進(jìn)展靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。靜態(tài)分析時(shí)，由于電路對(duì)稱，計(jì)算一個(gè)管子的靜態(tài)值即可。解〔1〕計(jì)算放大電路的靜態(tài)值IB、IC與UC。靜態(tài)時(shí)由于，由直流通路列KVL方程，得：所以：〔mA〕〔mA〕〔V〕〔2〕把輸入電壓ui1、ui2分解為共模分量uic和差模分量uid，為：〔mV〕〔mV〕〔3〕求單端共模輸出uoc1和uoc2?！瞞V〕〔4〕求單端差模輸出uod1和uod2?！拨浮场瞞V〕〔mV〕〔5〕求單端總輸出uo1和uo2?！瞞V〕〔mV〕〔6〕求雙端共摸輸出uoc、雙端差模輸出uod和雙端總輸出uo?！瞞V〕〔mV〕〔mV〕或：〔mV〕3.6如圖3.16所示為單端輸入單端輸出差動(dòng)放大電路，V，V，kΩ，kΩ，，V，試計(jì)算靜態(tài)值IC、UC和差模電壓放大倍數(shù)。分析單端輸入單端輸出差動(dòng)放大電路進(jìn)展靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。由于差動(dòng)放大電路的對(duì)稱性，信號(hào)從單端輸入時(shí)，只要RE阻值足夠大，作用在兩個(gè)晶體管V1和V2的發(fā)射結(jié)上的電壓仍是差模信號(hào)，即，與雙端輸入時(shí)一樣，同樣具有電壓放大作用。解〔1〕計(jì)算靜態(tài)值IC、UC。靜態(tài)時(shí)，由直流通路列KVL方程，得：所以：〔mA〕〔V〕〔2〕計(jì)算差模電壓放大倍數(shù)Ad?！拨浮?.7OCL電路如圖3.17所示，V，Ω，假如晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓為V，求電路可能的最大輸出功率。分析可見，要使輸出功率達(dá)到最大，就必須使達(dá)到最大。解根據(jù)KVL，顯然，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時(shí)uCE最小，為：達(dá)到最大，為：所以，電路的最大輸出功率為：〔W〕3.8OTL電路如圖3.18所示，V，Ω，假如晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓為V，求電路可能的最大輸出功率。分析OTLC上的電壓根本維持在UCC/2不變。解根據(jù)KVL，顯然，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時(shí)uCE最小，為：達(dá)到最大，為：所以，電路的最大輸出功率為：〔W〕3.9一負(fù)反應(yīng)放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)A的相對(duì)誤差為±25％時(shí)，閉環(huán)放大倍數(shù)Af的相對(duì)誤差為100±1％，試計(jì)算開環(huán)放大倍數(shù)A與反應(yīng)系數(shù)F。解由得：由得：解得：3.10一負(fù)反應(yīng)放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)，反應(yīng)系數(shù)，假如A減小了10%，求閉環(huán)放大倍數(shù)Af與其相對(duì)變化率。解反應(yīng)深度為：閉環(huán)放大倍數(shù)為：閉環(huán)放大倍數(shù)的相對(duì)變化率為：3.11指出如圖3.19所示各放大電路中的反應(yīng)環(huán)節(jié)，判別其反應(yīng)極性和類型。分析在判別反應(yīng)極性和類型之前，首先要判斷放大電路是否存在反應(yīng)。如果電路中存在既同輸入電路有關(guān)，又同輸出電路有關(guān)的元件或網(wǎng)絡(luò)，如此電路存在反應(yīng)，否如此不存在反應(yīng)。在運(yùn)用瞬時(shí)極性法判別反應(yīng)極性時(shí)，注意晶體管的基極和發(fā)射極瞬時(shí)極性一樣，而與集電極瞬時(shí)極性相反。解與沒有反應(yīng)時(shí)相比減小了，故為負(fù)反應(yīng)。其次，由于反應(yīng)電路不是直接從輸出端引出的，假如輸出端交流短路〔即〕，反應(yīng)信號(hào)uf仍然存在〔〕，故為電流反應(yīng)。此外，由于反應(yīng)信號(hào)與輸入信號(hào)加在兩個(gè)不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反應(yīng)。對(duì)圖3.19〔b〕所示電路，引入反應(yīng)的是電阻RE，為電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，理由如下：首先，如圖3.20〔b〕所示，設(shè)ui為正，如此uf亦為正，凈輸入信號(hào)與沒有反應(yīng)時(shí)相比減小了，故為負(fù)反應(yīng)。其次，由于反應(yīng)電路是直接從輸出端引出的，假如輸出端交流短路〔即〕，反應(yīng)信號(hào)uf消失〔〕，故為電壓反應(yīng)。此外，由于反應(yīng)信號(hào)與輸入信號(hào)加在兩個(gè)不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反應(yīng)。對(duì)圖3.19〔c〕所示電路，引入反應(yīng)的是電阻RB，為電壓并聯(lián)負(fù)反應(yīng)，理由如下：首先，如圖3.20〔c〕所示，設(shè)ui為正，如此ii為正，uo為負(fù)，if為正，凈輸入信號(hào)與沒有反應(yīng)時(shí)相比減小了，故為負(fù)反應(yīng)。其次，由于反應(yīng)電路是直接從輸出端引出的，假如輸出端交流短路〔即〕，反應(yīng)信號(hào)if消失〔〕，故為電壓反應(yīng)。此外，由于反應(yīng)信號(hào)與輸入信號(hào)加在同一個(gè)輸入端，兩者以電流并聯(lián)方式疊加，故為并聯(lián)反應(yīng)。3.12指出如圖3.21所示各放大電路中的反應(yīng)環(huán)節(jié)，判別其反應(yīng)極性和類型。分析此題電路由兩級(jí)運(yùn)算反應(yīng)極性和類型的判別方法與晶體管放大電路的判別方法一樣，反應(yīng)極性運(yùn)用瞬時(shí)極性法判別，電壓反應(yīng)和電流反應(yīng)的判別看反應(yīng)電路是否直接從輸出端引出，并聯(lián)反應(yīng)和串聯(lián)反應(yīng)的判別看反應(yīng)信號(hào)與輸入信號(hào)是否加在同一個(gè)輸入端。解對(duì)圖3.21〔a〕所示電路，引入反應(yīng)的是電阻R4，為電流串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，理由如下：首先，如圖3.22〔a〕所示，設(shè)ui為正，如此第一級(jí)運(yùn)放的輸出為負(fù)，第二級(jí)運(yùn)放的輸出為正，uf亦為正，凈輸入信號(hào)與沒有反應(yīng)時(shí)相比減小了，故為負(fù)反應(yīng)。其次，由于反應(yīng)電路不是直接從輸出端引出的，假如輸出端交流短路〔即〕，反應(yīng)信號(hào)uf仍然存在〔〕，故為電流反應(yīng)。此外，由于反應(yīng)信號(hào)與輸入信號(hào)加在兩個(gè)不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反應(yīng)。對(duì)圖3.21〔b〕所示電路，引入反應(yīng)的是電阻RL，為電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，理由如下：首先，如圖3.22〔b〕所示，設(shè)ui為正，如此第一級(jí)運(yùn)放的輸出為負(fù)，第二級(jí)運(yùn)放的輸出為正，uf亦為正，凈輸入信號(hào)與沒有反應(yīng)時(shí)相比減小了，故為負(fù)反應(yīng)。其次，由于反應(yīng)電路是直接從輸出端引出的，假如輸出端交流短路〔即〕，反應(yīng)信號(hào)uf消失〔〕，故為電壓反應(yīng)。此外，由于反應(yīng)信號(hào)與輸入信號(hào)加在兩個(gè)不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反應(yīng)。3.13指出如圖3.23所示放大電路中的反應(yīng)環(huán)節(jié)，判別其反應(yīng)極性和類型。分析此題電路由兩級(jí)共發(fā)射極分壓式放大電路本級(jí)反應(yīng)；兩級(jí)之間存在的反應(yīng)級(jí)間反應(yīng)。在既有本級(jí)反應(yīng)也有級(jí)間反應(yīng)的多級(jí)放大電路中，起主要作用的是級(jí)間反應(yīng)。解第一級(jí)引入反應(yīng)的是電阻RE1，為電流串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，交流負(fù)反應(yīng)與直流負(fù)反應(yīng)同時(shí)存在。第二級(jí)引入反應(yīng)的是電阻RE2，也是電流串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，并且只有直流負(fù)反應(yīng)。引入級(jí)間反應(yīng)的是電阻RE1和Rf，為電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，并且只有交流負(fù)反應(yīng)。3.14指出如圖3.24所示放大電路中的反應(yīng)環(huán)節(jié)，判別其反應(yīng)極性和類型。解第一級(jí)引入反應(yīng)的是電阻RE1，為電流串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，并且只有直流負(fù)反應(yīng)。第二級(jí)引入反應(yīng)的是電阻RE2，也是電流串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，交流負(fù)反應(yīng)與直流負(fù)反應(yīng)同時(shí)存在。引入級(jí)間反應(yīng)的是電阻RE2和Rf，為電流并聯(lián)負(fù)反應(yīng)，并且也是交流負(fù)反應(yīng)與直流負(fù)反應(yīng)同時(shí)存在。3.15為了增加運(yùn)算放大器的輸出功率，通常在其后面加接互補(bǔ)對(duì)稱電路來作輸出級(jí)，如圖3.25〔a〕、〔b〕所示。分析圖中各電路負(fù)反應(yīng)的類型，并指出能穩(wěn)定輸出電壓還是輸出電流？輸入電阻、輸出電阻如何變化？分析電壓負(fù)反應(yīng)使輸出電阻減小，故能穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反應(yīng)使輸出電阻增大，故能穩(wěn)定輸出電流。解如圖3.25〔a〕所示電路引入的是電壓并聯(lián)負(fù)反應(yīng)，故能穩(wěn)定輸出電壓，輸入電阻和輸出電阻均減小。如圖3.25〔b〕所示電路引入的是電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，故能穩(wěn)定輸出電壓，輸入電阻增大，輸出電阻減小。3.16在如圖3.26所示的兩級(jí)放大電路中，試回答：〔1〕哪些是直流反應(yīng)？〔2〕哪些是交流反應(yīng)？并說明其反應(yīng)極性與類型?！?〕如果Rf不接在V2的集電極，而是接在C2與RL之間，兩者有何不同？〔4〕如果Rf的另一端不是接在V1的發(fā)射極，而是接在V1的基極，有何不同？是否會(huì)變成正反應(yīng)？分析直流反應(yīng)是直流通路中存在的反應(yīng)，其作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。交流反應(yīng)是交流通路中存在的反應(yīng)，其作用是改善放大電路的動(dòng)態(tài)性能。必須注意的是，在負(fù)反應(yīng)放大電路中，往往直流反應(yīng)和交流反應(yīng)同時(shí)存在。解〔1〕直流反應(yīng)有：由RE1和RE2分別構(gòu)成第一級(jí)和第二級(jí)的電流串聯(lián)負(fù)反應(yīng)；由RE1和Rf構(gòu)成級(jí)間的電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)?！?〕交流反應(yīng)有：由RE1構(gòu)成第一級(jí)的電流串聯(lián)負(fù)反應(yīng)；由RE1和Rf構(gòu)成級(jí)間的電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)?！?〕如果Rf接在C2與RL之間，如此只產(chǎn)生級(jí)間的交流電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，不產(chǎn)生級(jí)間的直流電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)?！?〕如果Rf的另一端接在V1的基極，如此構(gòu)成電壓并聯(lián)正反應(yīng)。3.17試說明對(duì)于如圖3.27所示放大電路欲達(dá)到下述目的，應(yīng)分別引入何種方式的負(fù)反應(yīng)，并分別畫出接線圖。〔1〕增大輸入電阻?！?〕穩(wěn)定輸出電壓?！?〕穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)Au?！?〕減小輸出電阻但不影響輸入電阻。分析解〔1〕要增大輸入電阻，需要引入。〔2〕要穩(wěn)定輸出電壓，需要引入電壓?！?〕穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)Au就是要穩(wěn)定輸出電壓，需要引入電壓。〔4〕要減小輸出電阻但又不影響輸入電阻，只能在第二級(jí)引入電壓。接線圖如圖3.28所示，該電路能同時(shí)滿足題中的4個(gè)要求。第4章集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用4.1在如圖4.2所示電路中，穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓V，電阻kΩ，電位器kΩ，試求調(diào)節(jié)Rf時(shí)輸出電壓uo的變化圍，并說明改變電阻RL對(duì)uo有無影響。分析此題電路由一個(gè)反相輸入比例運(yùn)算電路和一個(gè)穩(wěn)壓電路組成，反相輸入比例運(yùn)算電路的輸入電壓從穩(wěn)壓管兩端取得，即。解根據(jù)反相輸入比例運(yùn)算電路的電壓傳輸關(guān)系，得：由上式可知輸出電壓uo與負(fù)載電阻RL無關(guān)，所以改變電阻RL對(duì)uo沒有影響。當(dāng)時(shí)，有：當(dāng)kΩ時(shí)，有：〔V〕所以，調(diào)節(jié)Rf時(shí)輸出電壓uo可在V圍變化。4.2在如圖4.3所示電路中，穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓V，電阻kΩ，電位器kΩ，試求調(diào)節(jié)Rf時(shí)輸出電壓uo的變化圍，并說明改變電阻RL對(duì)uo有無影響。分析此題電路由一個(gè)同相輸入比例運(yùn)算電路和一個(gè)穩(wěn)壓電路組成，同相輸入比例運(yùn)算電路的輸入電壓從穩(wěn)壓管兩端取得，即。解根據(jù)同相輸入比例運(yùn)算電路的電壓傳輸關(guān)系，得：由上式可知輸出電壓uo與負(fù)載電阻RL無關(guān)，所以改變電阻RL對(duì)uo沒有影響。當(dāng)時(shí)，有：〔V〕當(dāng)kΩ時(shí)，有：〔V〕所以，調(diào)節(jié)Rf時(shí)輸出電壓uo可在6~12V圍變化。4.3如圖4.4所示是由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的低阻微安表電路，試說明其工作原理，并確定它的量程。分析此題電路是一個(gè)反相輸入電路，輸入電流I就是待測(cè)量的電流。由于電阻R引入了電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，所以集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，可以應(yīng)用“虛斷〞和“虛短〞兩條分析依據(jù)分析。解由于集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，故，流過微安表的電流If就是待測(cè)量的電流I，即：所以微安表的量程就是該電流表的量程，為50μA。4.4如圖4.5所示是由集成運(yùn)算放大器和普通電壓表構(gòu)成的線性刻度歐姆表電路，被測(cè)電阻Rx作反應(yīng)電阻，電壓表滿量程為2V。〔1〕試證明Rx與uo成正比。〔2〕計(jì)算當(dāng)Rx的測(cè)量圍為0～10kΩ時(shí)電阻R的阻值。分析此題電路是一個(gè)反相輸入比例運(yùn)算電路，輸入電壓V，反應(yīng)電阻Rf就是被測(cè)電阻Rx，即。解〔1〕根據(jù)反相輸入比例運(yùn)算電路的電壓傳輸關(guān)系，得：所以：可見被測(cè)電阻Rx與輸出電壓uo成正比?！?〕當(dāng)Rx最大〔10kΩ〕時(shí)電壓表滿量程〔2V〕，因此得：〔kΩ〕4.5如圖4.6所示為一電壓-電流變換電路，試求輸出電流io與輸入電壓ui的關(guān)系，并說明改變負(fù)載電阻RL對(duì)io有無影響。分析此題電路是一個(gè)同相輸入電路，由于電阻R引入了電流串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，所以集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，可以應(yīng)用“虛斷〞和“虛短〞兩條分析依據(jù)分析。解設(shè)電阻R上的電壓為uR，其參考方向?yàn)樯险仑?fù)，且與電流iR參考方向關(guān)聯(lián)，如圖4.7所示。由于集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，故，。因，故電阻R1上無電壓降，于是得：由上式可知輸出電流io與負(fù)載電阻RL無關(guān)，所以改變RL對(duì)io沒有影響。如-試，并說明改變負(fù)載電阻RL對(duì)io有無影響分析此題電路由一個(gè)同相輸入的集成運(yùn)算放大器和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管組成，由于電阻R引入了電流串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，所以集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，可以應(yīng)用“虛斷〞和“虛短〞兩條分析依據(jù)分析。解設(shè)電阻R上的電壓uR參考方向如圖4.9所示，且與電流iR參考方向關(guān)聯(lián)。由于集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，故，。因，故電阻R1上無電壓降，于是得：由于場(chǎng)效應(yīng)管柵極電流為0，所以：由上式可知輸出電流io與負(fù)載電阻RL無關(guān)，所以改變RL對(duì)io沒有影響。4.7如圖4.10所示為一恒流電路，試求輸出電流io與輸入電壓U的關(guān)系。分析此題電路也是一個(gè)同相輸入電路，并引入了負(fù)反應(yīng)，所以集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，可以應(yīng)用“虛斷〞和“虛短〞兩條分析依據(jù)分析。解設(shè)電阻R上的電壓uR參考方向如圖4.11所示，且與電流iR參考方向關(guān)聯(lián)。由于集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，故，，可得：uo與ui的關(guān)系。分析此題電路在負(fù)反應(yīng)回路中引入了由Rf1、Rf2和Rf3組成的T型電阻網(wǎng)絡(luò)來代替反相輸入比例運(yùn)算電路中的反應(yīng)電阻Rf，其目的是使電路在增大輸入電阻的同時(shí)，也能滿足一定放大倍數(shù)的要求，同樣可以應(yīng)用“虛斷〞和“虛短〞這兩條分析依據(jù)分析計(jì)算。解設(shè)電阻R1、Rf1、Rf2、Rf3中電流i1、if1、if2、if3的參考方向如圖4.13所示，連接Rf1、Rf2、Rf3的節(jié)點(diǎn)為A，根據(jù)運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩條分析依據(jù)，即，可知，因，故電阻R1上無電壓降，于是得：于是得：所以：整理，得：4.9電路與ui1、ui2的波形如圖4.14所示，試對(duì)應(yīng)畫出uo的波形。分析此題電路是加法運(yùn)算電路，可根據(jù)加法運(yùn)算電路原理分段相加。運(yùn)用這種方法可將一些常規(guī)的波形變換為所需要的波形。解根據(jù)加法運(yùn)算電路原理可得：當(dāng)時(shí)，ui1由0跳變到3V，ui2由-3V跳變到0，故uo由3V跳變到-3V。當(dāng)時(shí)，ui1由3V跳變到0，ui2由-3V跳變到0，故。在期間，，一條直線。在期間，，一條直線。當(dāng)時(shí)，重復(fù)時(shí)刻的狀態(tài)。以此類推，可畫出uo波形如圖4.15所示。4.10電路與ui1、ui2的波形如圖4.16所示，試對(duì)應(yīng)畫出uo的波形。分析此題電路是減法運(yùn)算電路，可根據(jù)減法運(yùn)算電路原理分段相加。運(yùn)用這種方法也可將一些常規(guī)的波形變換為所需要的波形。解根據(jù)減法運(yùn)算電路原理可得：當(dāng)時(shí)，ui1由0跳變到3V，ui2由3V跳變到0，故uo由6V跳變到-6V。當(dāng)時(shí)，ui1由3V跳變到0，ui2由3V跳變到0，故。在期間，，一條直線。在期間，，一條直線。當(dāng)時(shí)，重復(fù)時(shí)刻的狀態(tài)。以此類推，可畫出uo波形如圖4.17所示。uo與ui的關(guān)系。分析在分析計(jì)算多級(jí)運(yùn)算放大電路時(shí)，重要的是找出各級(jí)之間的相互關(guān)系。首先分析第一級(jí)輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，再分析第二級(jí)輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，逐級(jí)類推，最后確定整個(gè)電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系。此題電路是兩級(jí)反相輸入比例運(yùn)算電路，第二級(jí)的輸入電壓ui2就是第一級(jí)的輸出電壓uo1，整個(gè)電路的輸出電壓。解第一級(jí)的輸出電壓為：第二級(jí)的輸出電壓為：所以：uo與ui的關(guān)系。分析此題電路第一級(jí)為電壓跟隨器，第二級(jí)為同相輸入比例運(yùn)算電路，整個(gè)電路的輸出電壓。解第一級(jí)的輸出電壓為：第二級(jí)的輸出電壓為：4.13按如下運(yùn)算關(guān)系設(shè)計(jì)運(yùn)算電路，并計(jì)算各電阻的阻值。〔1〕〔kΩ〕?！?〕〔kΩ〕?！?〕〔kΩ〕?！?〕〔kΩ〕?！?〕〔μF〕。分析運(yùn)算放大電路的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)根據(jù)的運(yùn)算關(guān)系式確定待設(shè)計(jì)電路的性質(zhì)，其次再計(jì)算滿足該關(guān)系式的電路元件參數(shù)。解〔1〕根據(jù)運(yùn)算關(guān)系式，可知待設(shè)計(jì)電路為反相輸入比例運(yùn)算電路，如圖4.20〔a〕所示。所以：〔kΩ〕平衡電阻為：〔kΩ〕〔2〕根據(jù)運(yùn)算關(guān)系式，可知待設(shè)計(jì)電路為同相輸入比例運(yùn)算電路，如圖4.20〔b〕所示。所以：〔kΩ〕平衡電阻為：〔kΩ〕〔3〕根據(jù)運(yùn)算關(guān)系式，可知待設(shè)計(jì)電路為反相輸入加法運(yùn)算電路，如圖4.20〔c〕所示。所以：〔kΩ〕〔kΩ〕〔kΩ〕平衡電阻為：〔kΩ〕〔4〕根據(jù)運(yùn)算關(guān)系式，可知待設(shè)計(jì)電路為減法運(yùn)算電路，如圖4.20〔d〕所示。所以：〔kΩ〕〔kΩ〕?。骸瞜Ω〕如此：〔kΩ〕〔5〕根據(jù)運(yùn)算關(guān)系式，可知待設(shè)計(jì)電路為反相輸入積分加法運(yùn)算電路，如圖4.20〔e〕所示。應(yīng)用“虛斷〞和“虛短〞這兩條分析依據(jù)得：解之得：與關(guān)系式對(duì)照可得：〔kΩ〕〔kΩ〕平衡電阻為：〔kΩ〕〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕〔e〕在設(shè)計(jì)過程中，有時(shí)并不是一種運(yùn)算關(guān)系式僅有一種電路，有的關(guān)系式可用不同形式的電路來實(shí)現(xiàn)。uo與ui1、ui2的關(guān)系。分析此題兩級(jí)電路第一級(jí)為兩個(gè)電壓跟隨器，第二級(jí)為加法運(yùn)算電路。解第一級(jí)兩個(gè)電壓跟隨器的輸出電壓為：第二級(jí)的輸出電壓為：uo與ui1、ui2的關(guān)系。分析此題兩級(jí)電路第一級(jí)為同相輸入比例運(yùn)算電路，第二級(jí)為減法運(yùn)算電路。解第一級(jí)的輸出電壓為：第二級(jí)的輸出電壓為：uo與ui1、ui2的關(guān)系。分析此題兩級(jí)電路第一級(jí)為兩個(gè)電壓跟隨器，第二級(jí)為一個(gè)電壓跟隨器，求第二級(jí)電壓跟隨器輸入電壓最簡(jiǎn)便的方法是利用疊加定理。解第一級(jí)的輸出電壓為：利用疊加定理，得第二級(jí)的輸出電壓為：uo與ui1、ui2、ui3的關(guān)系。分析此題兩級(jí)電路第一級(jí)由一個(gè)加法運(yùn)算電路和一個(gè)反相輸入比例運(yùn)算電路組成，第二級(jí)為減法運(yùn)算電路。解第一級(jí)的輸出電壓為：第二級(jí)的輸出電壓為：4.18電路如圖4.25所示，運(yùn)算放大器最大輸出電壓V，V，分別求s、2s、3s時(shí)電路的輸出電壓uo。分析此題兩級(jí)電路第一級(jí)為反相輸入比例運(yùn)算電路組成，第二級(jí)為積分電路。計(jì)算時(shí)注意集成運(yùn)算放大器的輸出電壓不會(huì)超過最大輸出電壓UOM。解第一級(jí)的輸出電壓為：〔V〕第二級(jí)的輸出電壓為：s時(shí)電路的輸出電壓uo?！睼〕s時(shí)電路的輸出電壓uo。〔V〕s時(shí)電路的輸出電壓uo?！睼〕這時(shí)輸出電壓uo已超過運(yùn)算放大器的最大輸出電壓UOM，這是不可能的。實(shí)際上uo等于UOM時(shí)運(yùn)算放大器已經(jīng)工作在飽和狀態(tài)，此后uo不會(huì)再增大，所以，s時(shí)電路的輸出電壓uo仍為12V。4.19在自動(dòng)控制系統(tǒng)中需要有調(diào)節(jié)器〔或稱校正電路〕，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制的精度。如圖4.26所示的電路為比例—積分調(diào)節(jié)器〔簡(jiǎn)稱PI調(diào)節(jié)器〕，試求PI調(diào)節(jié)器的uo與ui的關(guān)系式。分析此題電路引入了電壓并聯(lián)負(fù)反應(yīng)，集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，可應(yīng)用“虛短〞和“虛斷〞兩條分析依據(jù)分析計(jì)算。解設(shè)電流i1、if的參考方向如圖4.27所示，且電容C兩端電壓uC與流過的電流if參考方向關(guān)聯(lián)，根據(jù)運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩條分析依據(jù)，即，可得：所以：4.20如圖4.28所示的電路為比例—微分調(diào)節(jié)器〔簡(jiǎn)稱PD調(diào)節(jié)器〕，也用于控制系統(tǒng)中，使調(diào)節(jié)過程起加速作用。試求PD調(diào)節(jié)器的uo與ui的關(guān)系式。分析此題電路也引入了電壓并聯(lián)負(fù)反應(yīng)，集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，可應(yīng)用“虛短〞和“虛斷〞兩條分析依據(jù)分析計(jì)算。解設(shè)電流i1、if的參考方向如圖4.29所示，且電容C兩端電壓uC與流過的電流if參考方向關(guān)聯(lián)，根據(jù)運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩條分析依據(jù)，即，可得：所以：4.21求如圖4.30〔a〕、〔b〕所示有源濾波電路的頻率特性，說明兩個(gè)濾波電路各屬于何種類型，并畫出幅頻特性曲線。分析此題兩個(gè)電路都引入了電壓并聯(lián)負(fù)反應(yīng)，集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，可應(yīng)用“虛短〞和“虛斷〞兩條分析依據(jù)分析計(jì)算。解設(shè)輸入電壓ui為正弦信號(hào)，如此電流電壓均可用相量表示。由于集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，故，。對(duì)圖4.30〔a〕所示電路，有：所以，電路的電壓放大倍數(shù)為：式中為截止角頻率。電壓放大倍數(shù)的幅頻特性為：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，幅頻特性曲線如圖4.31〔a〕所示?？梢娙鐖D4.30〔a〕所示電路具有高通濾波特性，即的信號(hào)可以通過，而的信號(hào)被阻止，所以如圖4.30〔a〕所示電路是一個(gè)高通濾波電路。對(duì)圖4.30〔b〕所示電路，有：所以，電路的電壓放大倍數(shù)為：式中為截止角頻率。電壓放大倍數(shù)的幅頻特性為：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，幅頻特性曲線如圖4.31〔b〕所示。可見如圖4.30〔b〕所示電路具有全通濾波特性，即在0~∞圍所有頻率的信號(hào)均可以通過，所以如圖4.30〔b〕所示電路是一個(gè)全通濾波電路?！瞐〕〔b〕4.22分析輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系此題兩個(gè)電路都是電壓比擬器，集成運(yùn)算放大器都處于開環(huán)狀態(tài)，因此都工作在非線性區(qū)。在沒有限幅電路的情況下，工作在非線性區(qū)的集成運(yùn)算放大器的分析依據(jù)是：，且時(shí)，時(shí)，其中為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。當(dāng)有限幅電路時(shí)，電壓比擬器的輸出電壓值由限幅電路確定。解如穩(wěn)壓管處于反向擊穿狀態(tài)，穩(wěn)壓管正向?qū)?，?.23在如圖4.34〔a〕所示的電路中，運(yùn)算放大器的V，雙向穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ為6V，參考電壓UR為2V，輸入電壓ui的波形如圖4.34〔b〕所示，試對(duì)應(yīng)畫出輸出電壓uo的波形與電路的電壓傳輸特性曲線。分析電壓比擬器可將其他波形的交流電壓變換為矩形波輸出，而輸出電壓的幅值如此取決于限幅電路。解經(jīng)限幅電路限幅之后，輸出電壓經(jīng)限幅電路限幅之后，輸出電壓輸入電壓ui和輸出電壓uo的波形如電路的電壓傳輸特性曲線如〔a〕輸入電壓ui和輸出電壓uo的波形〔b〕電壓傳輸特性曲線4.24如圖4.36所示是監(jiān)控報(bào)警裝置，如需對(duì)某一參數(shù)〔如溫度、壓力等〕進(jìn)展監(jiān)控時(shí)，可由傳感器取得監(jiān)控信號(hào)ui，UR是參考電壓。當(dāng)ui超過正常值時(shí)，報(bào)警燈亮，試說明電路的工作原理與二極管VD和電阻R3的作用。分析報(bào)警指示燈的亮滅取決于晶體管是否導(dǎo)通，而晶體管是否導(dǎo)通如此取決于電壓比擬器的輸出電壓。解電壓比擬器的二極管截止，晶體管的晶體管因正向偏置而導(dǎo)通，報(bào)警指示燈亮，說明監(jiān)控信號(hào)ui已超過正常值，此時(shí)電阻R3起限制晶體管基極電流、保護(hù)晶體管的作用。二極管導(dǎo)通，晶體管的晶體管因反向偏置而截止，報(bào)警指示燈熄滅，說明監(jiān)控信號(hào)ui仍在正常值圍之，此時(shí)二極管VD起限制晶體管反向偏置電壓、保護(hù)晶體管的作用，電阻R3起限制二極管電流、保護(hù)二極管和集成運(yùn)算放大器輸出端的作用。4.25電路如圖4.37所示，在正弦波振蕩器的輸出端接一個(gè)電壓比擬器。問應(yīng)將a、b、c、d四點(diǎn)應(yīng)如何連接，正弦波振蕩器才能產(chǎn)生正弦波振蕩？并畫出正弦波振蕩器輸出uo1和電壓比擬器輸出uo2的波形。假如μF，Ω，kΩ，求正弦波振蕩頻率并確定反應(yīng)電阻Rf的值。分析一個(gè)電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩，其首要條件是電路是否引入了正反應(yīng)，即電路是否滿足自激振蕩的相位條件。解正反應(yīng)才能滿足自激振蕩的相位條件，所以應(yīng)將a接c、b接d才能產(chǎn)生正弦波振蕩。振蕩頻率為：〔kHz〕反應(yīng)電阻Rf的值為：〔kΩ〕正弦波振蕩器輸出電壓uo1和電壓比擬器輸出電壓uo2的波形如圖4.38所示。第5章直流穩(wěn)壓電源5.1如果要求某一單相橋式整流電路的輸出直流電壓Uo為36V，直流電流Io為1.5A，試選用適宜的二極管。分析二極管中流過的電流平均值ID和二極管承受的最高反向電壓UDRM是選用二極管的主要技術(shù)參數(shù)。解流過整流二極管的平均電流為：〔A〕變壓器副邊電壓有效值為：〔V〕整流二極管承受的最高反向電壓為：〔V〕因此，可選用4只型號(hào)為2CZ11A的整流二極管，其最大整流電流為1A，最高反向工作電壓為100V。分析解〔1〕流過整流二極管的平均電流為，流過整流二極管的平均電流為，由于兩。5.3欲得到輸出直流電壓V，直流電流mA的電源，問應(yīng)采用哪種整流電路？畫出電路圖，并計(jì)算電源變壓器的容量〔計(jì)算U2和I2〕，選定相應(yīng)的整流二極管〔計(jì)算二極管的平均電流ID和承受的最高反向電壓URM〕。分析在各種單相整流電路中，半波整流電路的輸出電壓相對(duì)較低，且脈動(dòng)大；兩管全波整流電路如此需要變壓器的副邊繞組具有中心抽頭，且兩個(gè)整流二極管承受的最高反向電壓相對(duì)較大，所以這兩種電路應(yīng)用較少。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，電壓脈動(dòng)較小，整流二極管所承受的最高反向電壓較低，同時(shí)因整流變壓器在正負(fù)半周都有電流供應(yīng)負(fù)載，整流變壓器得到了充分的利用，效率較高，因此單相橋式整流電路在半導(dǎo)體整流電路的應(yīng)用最為廣泛。解應(yīng)采用橋式整流電路，如圖5.4所示。圖5.4單相橋式整流電路變壓器副邊電流有效值為：〔mA〕變壓器副邊電壓有效值為：〔V〕變壓器的容量為：〔VA〕流過整流二極管的平均電流為：〔mA〕整流二極管承受的最高反向電壓為：〔V〕在如圖5.5所示的電路中，kΩ，直流電壓表V2的讀數(shù)為110V，二極管的正向壓降忽略不計(jì)，求：〔1〕直流電流表A的讀數(shù)?！?〕整流電流的最大值?！?〕交流電壓表V1的讀數(shù)。分析直流電壓表V2的讀數(shù)即為輸出直流電壓Uo，直流電流表A的讀數(shù)即為輸出直流電流Io，交流電壓表V1的讀數(shù)即為變壓器副邊電壓有效值U2，而整流電流的最大值可由其與輸出直流電流Io的關(guān)系求出。解〔1〕直流電壓表V2的讀數(shù)即為輸出直流電壓Uo，直流電流表A的讀數(shù)即為輸出直流電流Io，所以：〔mA〕〔2〕因?yàn)檎麟娏鞯钠骄怠布摧敵鲋绷麟娏鱅o〕為：所以，整流電流的最大值為：〔mA〕〔3〕交流電壓表V1的讀數(shù)即為變壓器副邊電壓有效值，為：〔V〕5.5如圖5.6所示電路為單相全波整流電路。V，Ω?！?〕求負(fù)載電阻RL上的電壓平均值Uo與電流平均值Io，并在圖中標(biāo)出uo、io的實(shí)際方向?！?〕如果VD2脫焊，Uo、Io各為多少？〔3〕如果VD2接反，會(huì)出現(xiàn)什么情況？〔4〕如果在輸出端并接一濾波電解電容，試將它按正確極性畫在電路圖上，此時(shí)輸出電壓Uo約為多少？分析當(dāng)u2極性為上正下負(fù)時(shí)，二極管VD1因承受反向電壓而截止，VD2因承受正向電壓而導(dǎo)通，此時(shí)有電流由下而上流過負(fù)載，在負(fù)載兩端產(chǎn)生的輸出電壓極性為上負(fù)下正；當(dāng)u2極性為上負(fù)下正時(shí)，二極管VD2因承受反向電壓而截止，VD1因承受正向電壓而導(dǎo)通，此時(shí)也有電流由下而上流過負(fù)載，在負(fù)載兩端產(chǎn)生的輸出電壓極性也是上負(fù)下正。解〔1〕由于是單相全波整流，所以負(fù)載電阻RL上的電壓平均值Uo與電流平均值Io各為：〔V〕〔mA〕uo、io的實(shí)際方向如圖5.7所示。〔2〕如果VD2脫焊，如此只有當(dāng)u2極性為上負(fù)下正時(shí)，VD1因承受正向電壓而導(dǎo)通，u2極性為上正下負(fù)時(shí)，二極管VD1因承受反向電壓而截止，所以VD2脫焊時(shí)由VD1構(gòu)成半波整流電路，Uo、Io各為：〔V〕〔mA〕〔3〕如果VD2接反，如此當(dāng)u2極性為上正下負(fù)時(shí)電路不通，VD1和VD2均因承受反向電壓而截止，u2極性為上負(fù)下正時(shí)VD1和VD2均因承受正向電壓而導(dǎo)通，由變壓器兩個(gè)副繞組以與VD1和VD2構(gòu)成的回路中會(huì)有很大的電流通過，會(huì)燒壞變壓器和VD1、VD2。〔4〕如果在輸出端并接一濾波電解電容，其極性應(yīng)為上負(fù)下正，如圖5.7所示，此時(shí)輸出電壓Uo約為：〔V〕5.6在如圖5.8所示電路中，變壓器副邊電壓最大值U2M大于電池電壓UGB，試畫出uo與io的波形。分析此題電路是單相橋式整流電路，不過負(fù)載不是電阻，而是理想直流電壓源和電阻串聯(lián)的組合，分析依據(jù)仍然是看哪個(gè)二極管承受正向電壓，決定其是否導(dǎo)通。解當(dāng)u2的極性為上正下負(fù)且時(shí)，二極管VD1、VD3因承受正向電壓而導(dǎo)通，VD2、VD4因承受反向電壓而截止，忽略二極管的正向壓降，如此輸出電壓uo等于變壓器副邊電壓u2，即，輸出電流。當(dāng)u2的極性為上正下負(fù)且，以與u2的極性為上負(fù)下正時(shí)，4個(gè)二極管均因承受反向電壓而截止，忽略二極管的反向電流，如此輸出電流，輸出電壓。根據(jù)以上分析，可畫出u2、uo與io的波形，如圖5.9所示。5.7在如圖5.10所示橋式整流電容濾波電路中，V，Ω，μF，試問：〔1〕正常時(shí)Uo為多大？〔2〕如果測(cè)得Uo為：①V；②V；③V；④V。電路分別處于何種狀態(tài)？〔3〕如果電路中有一個(gè)二極管出現(xiàn)如下情況：①開路；②短路；③接反。電路分別處于何種狀態(tài)？是否會(huì)給電路帶來什么危害？分析單相橋式整流電容濾波電路正常工作時(shí)，負(fù)載電阻RL開路時(shí)，濾波電容C開路時(shí)。單相半波整流電容濾波電路正常工作時(shí)，負(fù)載電阻RL開路時(shí)，濾波電容C開路時(shí)。解〔1〕正常時(shí)Uo的值為：〔V〕〔2〕，這時(shí)電路中的濾波電容開路；，這時(shí)電路中的負(fù)載電阻RL開路；，這時(shí)電路中有1~3個(gè)二極管和濾波電容同時(shí)開路，成為半波整流電路；，這時(shí)電路處于正常工作狀態(tài)。〔3〕5.8電容濾波和電感濾波電路的特性有什么區(qū)別？各適用于什么場(chǎng)合？解電容濾波電路本錢低，輸出電壓平均值較高，但輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)波動(dòng)較大，二極管導(dǎo)通時(shí)間短，電流峰值大，容易損壞二極管，適用于負(fù)載電流較小且負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。電感濾波電路輸出電壓較低，峰值電流很小，輸出特性較平坦，負(fù)載改變時(shí)，對(duì)輸出電壓的影響也較小，但制作復(fù)雜、體積大、笨重，制作本錢高，存在電磁干擾，適用于負(fù)載電壓較低、電流較大以與負(fù)載變化較大的場(chǎng)合。5.9單相橋式整流、電容濾波電路，交流電源頻率Hz，要求輸出直流電壓為V，輸出直流電流為mA，試選擇二極管與濾波電容。分析選擇二極管需計(jì)算二極管的平均電流ID和承受的最高反向電壓URM，選擇濾波電容需計(jì)算電容C的值與其耐壓值。解流過整流二極管的平均電流為：〔mA〕變壓器副邊電壓有效值為：〔V〕整流二極管承受的最高反向電壓為：〔V〕負(fù)載電阻RL為：〔Ω〕取：〔s〕如此電容C的值為：〔μF〕其耐壓應(yīng)大于變壓器副邊電壓u2的最大值V。5.10根據(jù)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)，試分析這兩種電路各適用于什么場(chǎng)合？解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但受穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流的限制，負(fù)載電流不能太大，輸出電壓不可調(diào)且穩(wěn)定性不夠理想，適用于要求不高且輸出功率較小的場(chǎng)合。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路采用電壓負(fù)反應(yīng)來使輸出電壓得到穩(wěn)定，輸出電壓穩(wěn)定性高且連續(xù)可調(diào)，脈動(dòng)較小，調(diào)整方便，適用于要求較高且輸出功率較大的場(chǎng)合。5.11如圖5.11所示橋式整流電路，設(shè)V，試分別畫出如下情況下輸出電壓uAB的波形?！?〕S1、S2、S3打開，S4閉合?！?〕S1、S2閉合，S3、S4打開?！?〕S1、S4閉合，S2、S3打開?！?〕S1、S2、S4閉合，S3打開。〔5〕S1、S2、S3、S4全部閉合。分析在各種不同的情況下，電路的結(jié)構(gòu)和完成的功能不同。需仔細(xì)分析不同情況下的電路結(jié)構(gòu)，才能了解電路所完成的功能，從而畫出輸出電壓uAB的波形。解〔1〕S1、S2、S3打開而S4閉合時(shí)電路為半波整流電路，且只有在u2的極性為上負(fù)下正即時(shí)，才有電流由A至B流過負(fù)載電阻RL，輸出電壓uAB的波形如圖5.12〔a〕所示?！?〕S1、S2閉合而S3、S4打開時(shí)電路為橋式整流電容濾波電路，由于負(fù)載電阻RL開路，所以輸出電壓uAB的波形如圖5.12〔b〕所示?！?〕S1、S4閉合而S2、S3打開時(shí)電路為橋式整流電路，輸出電壓uAB的波形如圖5.12〔c〕所示?！?〕S1、S2、S4閉合，S3打開時(shí)電路為橋式整流電容濾波電路，輸出電壓uAB的波形如圖5.12〔d〕所示?！?〕S1、S2、S3、S4全部閉合時(shí)u2經(jīng)橋式整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后輸出，輸出電壓uAB的波形如圖5.12〔e〕所示。。〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕〔e〕〔1〕輸出電壓Uo的最大值、最小值各為多少？〔2〕分析，時(shí)輸出電壓Uo最大，時(shí)輸出電壓Uo最小。解〔1〕輸出電壓Uo的最大值和最小值分別為：〔V〕〔V〕〔2〕要求輸出電壓可在6V到12V之間調(diào)節(jié)，即有：聯(lián)立以上兩式求解，得：5.13試設(shè)計(jì)一臺(tái)直流穩(wěn)壓電源，其輸入為220V、50Hz交流電源，輸出直流電壓為+12V，最大輸出電流為500mA，試采用橋式整流電路和三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成，并加有電容濾波電路〔設(shè)三端穩(wěn)壓器的壓差為5V〕，要求：〔1〕畫出電路圖。確定電源變壓器的變比，整流二極管、濾波電容器的參數(shù)，三端穩(wěn)壓器的型號(hào)。分析單相橋式整流電容濾波電路輸出電壓平均值，每個(gè)二極管承受的最高反向電壓，通過每個(gè)二極管的電流平均值。解〔1〕由于采用橋式整流、電容濾波和三端集成穩(wěn)壓器來構(gòu)成該臺(tái)直流穩(wěn)壓電源，所以電路圖如圖5.14所示，圖中電容μF，μF?！?〕由于輸出直流電壓為+12V，所以三端集成穩(wěn)壓器選用W7812型。由于三端穩(wěn)壓器的壓差為5V，所以橋式整流并經(jīng)電容濾波的電壓為：〔V〕變壓器副邊電壓有效值為：〔V〕變壓器的變比為：〔V〕流過整流二極管的平均電流為：〔mA〕整流二極管承受的最高反向電壓為：〔V〕負(fù)載電阻RL為：〔Ω〕?。骸瞫〕如此電容C的值為：〔μF〕取μF，連接如圖5.14中所示。其耐壓應(yīng)大于變壓器副邊電壓u2的最大值V。5.14如圖5.15所示電路是由W78××穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路，為—種高輸入電壓畫法，試分析其工作原理。分析三端集成穩(wěn)壓器的輸入電壓應(yīng)等于輸出電壓Uo加上穩(wěn)壓器的壓差，假如輸入電壓超過這個(gè)值，就要在輸入端想方法提高輸入電壓。解R、穩(wěn)壓管VDZ和晶體管組成了最簡(jiǎn)單的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，它是在并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的根底上加上射極輸出器構(gòu)成的。由電路的構(gòu)成可知，較高的輸入電壓Ui經(jīng)過該串聯(lián)型穩(wěn)壓電路后，降壓變?yōu)檫m合集成穩(wěn)壓器的工作的電壓，所以如圖5.15所示電路能提高輸入電壓。5.15如圖5.16所示電路是W78××穩(wěn)壓器外接功率管擴(kuò)大輸出電流的穩(wěn)壓電路，具有外接過流保護(hù)環(huán)節(jié)，用于保護(hù)功率管V1，試分析其工作原理。分析1用于擴(kuò)大輸出電流，它的功率消耗非?？捎^，假如不加以保護(hù)，勢(shì)必會(huì)損壞功率管。保護(hù)原理是，一旦發(fā)生過流，過流保護(hù)環(huán)節(jié)立即工作，使輸出電流下降到較低的數(shù)值。解2和檢測(cè)電阻R2組成，并利用R2兩端的電壓來控制V1基極與發(fā)射極之間的電壓UBE1，從而控制V1的基極電流IB1，達(dá)到控制V1的集電極電流IC1的目的。電路正常工作時(shí)，流過R2的電流較小，晶體管V2截止，保護(hù)電路不工作。當(dāng)發(fā)生過流時(shí)，流過R2的電流較大，晶體管V2導(dǎo)通并迅速達(dá)到飽和，使UBE1減小，IB1減小，IC1減小，達(dá)到了保護(hù)V1的目的。5.16試說明開關(guān)型穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)、組成以與各局部的作用。在如下各種情況下，應(yīng)分別采用線性穩(wěn)壓電路還是開關(guān)型穩(wěn)壓電路？〔1〕希望穩(wěn)壓電路的效率比擬高?！?〕希望輸出電壓的紋波和噪聲盡量小?！?〕希望穩(wěn)壓電路的重量輕、體積小。〔4〕希望穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，使用的元件少，調(diào)試方便。解開關(guān)型穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)是調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，因而具有效率高、體積小、重量輕以與對(duì)電網(wǎng)電壓要求不高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、通信與空間技術(shù)等領(lǐng)域，主要缺點(diǎn)是控制電路比擬復(fù)雜，輸出電壓中紋波和噪聲成分較大。串聯(lián)式開關(guān)型穩(wěn)壓電路主要由開關(guān)調(diào)整管、濾波電路、脈沖調(diào)制電路、比擬放大器、基準(zhǔn)電源和采樣電路等局部組成?；鶞?zhǔn)電源產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電壓，采樣電路將輸出電壓變化量的一局部送到比擬放大電路，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)展比擬，并將二者的差值放大后送至脈沖調(diào)制電路，使脈沖波形的占空比發(fā)生變化，此脈沖信號(hào)作為開關(guān)調(diào)整管的輸入信號(hào)，使調(diào)整管導(dǎo)通和截止時(shí)間的比例也隨之發(fā)生變化，從而使濾波以后輸出電壓的平均值根本保持不變。綜上所述，假如希望穩(wěn)壓電路的重量輕、體積小、效率比擬高時(shí)，應(yīng)采用開關(guān)型穩(wěn)壓電路；假如希望穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單、使用的元件少、調(diào)試方便、輸出電壓的紋波和噪聲盡量小時(shí)，應(yīng)采用線性穩(wěn)壓電路。第6章可控整流電路6.1解晶閘管、都可以作為單方向?qū)щ姷拈_關(guān)。然而，即使作為開關(guān)使用，它們之間卻也存在著很大的差異。與二極管比擬，晶閘管具有可控性，即在陽極和陰極之間加上正向電壓的時(shí)候，并且在控制極和陰極之間也加上正向電壓晶閘管才能導(dǎo)通。二極管沒有可控性，只要在陽極和陰極之間加上正向電壓二極管就會(huì)導(dǎo)通。此外，晶閘管導(dǎo)通后可以通過幾十至上千安培的電流，比二極管大得多。與比擬，晶閘管不具有放大作用，只有當(dāng)控制極電流達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，陽極與陰極