电子技术基础模拟部分

1、.电子技术基础模拟部分第一章 绪论1、写出下列正弦电压信号的表达式（设初始相角为零）：（1）峰 - 峰值 10V，频率 10 kHz;（2）有效值 220 V ，频率 50 Hz;（3）峰 - 峰值 100 mV，周期 1 ms；（4）峰 - 峰值 0.25 V ，角频率 1000 rad/s;解: 正弦波电压表达式为 v(t) = V m sin( t) ，由于0 ，于是得到：（1） v (t) = 5sin(210 4t ) V ；（2） v(t) = 220 2sin 100t V ；（3） v(t) = 0.05sin2000t V ；（4） v(t) = 0.125sin1000 t

2、 V ；2、电压放大电路模型如图 (主教材图 1.4.2a ) 所示，设输出开路电压增益Avo10 。试分别计算下列条件下的源电压增益Avss :( 1 )Ri10Rsi， RL10R ；( 2)RiRsi， RiR ；( 3)RiRsi10 ，RLR 10；( 4 )Ri10Rsi， RLR 10。.电压放大电路模型解：由图可知， vsvi ( RsiRi ) ， vRLAv i ，所以可得以下结果 :RiRRL（1） Ri10Rsi ，RL10R 时，vsvi ( RsiRi )11 vi ，vRLAv i10 10vi ，Ri10RRL11则源电压增益为 Avsv100vi11vs11v

3、i8.26 。10同理可得：（2） Avsv5vi2.5vs2vi（3） Avsv10vi11vs0.082611vi（4） Avsv10vi11vs11vi0.826103、在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰- 峰值分别为 5A 和 5mV，输出端接 2k电阻负载，测量到正弦电压信号峰- 峰值为 1V。试计算该放大电路的电压增益 Av 、电流增益 Ai 、功率增益 Ap ，并分别换算成dB数 。解：电压增益v1VAv200vi0.005V20lg Av20 lg 200 20 lg(2 102 ) 20(lg 2 lg 102 ) 46dB电流增益Aii1V2000ii100

4、510 6A.20 lg Ai20 lg10040dB功率增益ApP(1V )2200020000Pi510 3V510 6A10 lgAP 10lg 2000043dB4、当负载电阻 RL1k时，电压放大电路输出电压比负载开路(RL) 时输出电压减少 20%，求该放大电路的输出电阻R 。解: 设负载开路时输出电压为v' ，负载电阻 RL1k时输出电压为 v ，根据题意v(120%)v'0.8v'而v'RL(R RL)v则R( '1)RL(1 0.81)1 103250v v5、一电压放大电路输出端接1k负载电阻时，输出电压为 1V，负载电阻断开时，输出

5、电压上升到 1.1V ，求该放大电路的输出电阻 R 。解: 设 v' 为负载电阻断开时输出电压，即 v' 1.1V ;负载电阻RkL1 时，输出电压为 v 1V 。根据 vv'RL( RRL ) ，则输出电阻为R(v'v1) RL(1.1V 1V 1) 1 1031006、某放大电路输入电阻 Ri 10k ，如果用 1 A电流源 ( 内阻为 ) 驱动，放大电路输出短路电流为 10mA，开路输出电压为 10V。求放大电路接 4k负载电阻时的电压增益 Av 、电流增益 Ai 、功率增益 AP ，并分别换算成 dB 数表示。解: 根据题意可得输出电阻.R10V(101

6、03A)1k由于放大电路开路输出电压为v'10V，电流信号源电流 is1A ，负载电阻 RL4k,于是可得Avvv'RL (RRL )104103 (11034 103)800viis Ri1 10610 10320lg Av20 lg 80058dBAiiv'( RRL )10 (1 1034 103)2000i sis110 620 lg Ai20lg 200066dBApPv2RLv' RL ( R RL ) 2 RLPii 2sRii 2sRi104 103(11034103) 24 1031.6106(110 6)21010310lg AP10lg(1

7、.6106 )62dB7、有以下三种放大电路备用:（ ）高输入电阻型：Ri11， A10，R110k；1Mv 1（ ）高增益型：Rk，100，R 2；低输出电阻型： Rk，1，2i 210Av 21k (3 )i310Av 3R 320 。用这三种放大电路组合，设计一个能在100负载电阻上提供至少 0.5W 功率的放大器。已知信号源开路电压为30mV(有效值 ) ，内阻为 Rsi0.5M。解: 由于高输入电阻放大电路对电压信号源衰减小， 所以输入级 ( 第一级 ) 宜采用高输入电阻型放大电路 ; 低输出电阻放大电路带负载能力强， 所以输出级 ( 第三级 ) 宜采用低输出电阻型放大电路 ; 中间

8、级 ( 第二级 ) 用高增益型。于是三种放大电路模型互联组成的放大电路如图解所示 。.在该放大器中， 输入信号源为 Vs30mV 、内阻 Rsi0.5M的电压源 ; 前级放大电路的受控源及输出电阻是后级放大电路的信号源和内阻，而后级放大电路的输入电阻则是前级放大电路的负载电阻。设三个放大电路模型的输入电压分别为Vi1 、 Vi 2和Vi 3 ，于是Vi1Ri1Vs1 1066 0.03V 0.02VRsi(1 0.5) 10Ri1Vi 2Ri 2Av 1Vi 110 1033 100.02V0.1VR 1(10 10)Ri 210Vi 3Ri 3Av 2Vi 210 10331000.1V10

9、0VR 2Ri 3(110)1011VRLAv 3Vi 31001100 V1000 VR3 RL2010011132放大器输入功率PVo2 RL(1000 132)2 100W0.574W0.5W8、如图所示电流放大电路的输出端直接与输入端相连，求输入电阻Ri 。.解: 根据电路可得i ii1i 2i1i1(1)i1(1) vs Ri则Rivs iiRi (1)9、在电压放大电路的上限频率点处，电压增益比中频区增益下降了3dB，在相同输入电压条件下，该频率点处的输出电压是中频区输出电压的多少倍?解: 设输入电压为 Vi ; 中频区输出电压为 V ，电压增益为 Av ; 上限频率点输出电压为V

10、H ，增益 A H 。依题意20 lg AvH20 lg Av3dB又因为20 lg AvH 20 lg Av20(lg VH Vi lg V Vi ) 20 lg VHV所以VH0.707 V在相同输入电压条件下，上限频率点的输出电压约为中频区的0.707 倍。.10、设一放大电路的通频带为20Hz 20kHz ，通带电压增益 20 lg AvM 40 dB ，最大不失真交流输出电压范围是 3 3V。（1）若输入一个 10sin(4 103 t)mV 的正弦波信号，输出波形是否会产生频率失真和非线性失真?若不失真，则输出电压的峰值是多大? ( 2 ) 若vi40 sin( 4104 t )m

11、V ，重复回答 (1) 中的问题 ;( 3 )若 vi10 sin(8104 t)mV ，输出波形是否会产生频率失真和非线性失真?为什么?解:(1 )由于 2 f410 3 ，所以此时输入正弦波信号的频率f2kHz ，在20Hz 20kHz 的通频带内，AvAvM100 ，输出电压的峰值为V mAv Vim10010mV1V ，未超出正负 3 伏范围，所以输出波形不会产生非线性失真，也不会产生频率失真。( 2 )此时输入信号的频率f20kHzfH ，输出波形的峰值V m0.707AvVim70.740mV2.83V3V ，输出波形仍不会出现非线性失真。虽然信号频率已达到放大电路的上限频率，但是

12、由于是单一频率信号，所以也不会出现频率失真( 含多个频率成分的信号才有可能出现频率失真) 。( 3 )此时输入信号的频率f40kHz ，超出通频带， V m 的幅度会明显减小，所以不会出现非线性失真，又因为vi 是单一频率的正弦波，所以也不会产生频率失真。第二章运算放大器1、如图所示电路，当运放的信号电压vI20mV 时，测得输出电压 v4V 。求该运算放大器的开环增益Av 。.解：根据图题可知vN0 ，则vPR2vI1k20mV20R1(1000mVR21)k1001vAv(vP vN )Avv4V200200vPvN201mV1001因此用分贝表示的开环增益为Av20 lg 2002001

13、06dB2、电路如图所示，运放的开环电压增益Av 106 ，输入电阻 ri 10 9，输出电阻jT"r 75 ，电源电压 V10V , V10V 。（1）当运放输出电压的饱和值为电源电压时，求输入电压 vP vN 的最小幅值（ 2)求输入电流 i I 。.解：（1）输入电压的最小幅值 vP vNvAv , 当 vV m 10V 时，有vPvN10V 10 610V输入电流 i I (vP vN ) ri10V 1091108A3、电路如图所示， vSV求 i I 、 i1 、 i2 、和 iL 的值 ;(2)求1 ，设运放是理想的。 (1)闭环电压增益 Av v vS 、电流增益 A

14、i iL iI 和功率增益 AP P Pi ;(3)当最大输出电压V (max)10V ，反馈支路 R1、 R2 的电流为 100A，当 R29R1 时，求 R1 、 R2 的值。解：（1）理想运放的输入电阻 ri， iIiPi N0 , 由图知 vs1V , 输出电压为v AvvS(1R2 )vS(19)1V10VR11.i IiN0i1 i2v(R1R2 ) 10V (19) k1mAiLvRL10V 1k10mAii2iL11mA（2）理想运放 ri， iI0 故电压增益AvvS10V 1V 10电流增益Aii iI10 0功率增益APPLPiivS ii说明理想运放 ri，故从输入端不

15、吸取电流，Ai 、 AP 皆为无穷。(3) 当最大输出电压 V (max)10V，反馈支路电流 i1100 A，R29R1 ， v10V 时，v (R1 R2 )i1 ( R1 9R1 ) 100 A 10V 10R1 100 A10V10R1100 A , R110k， R2 90k4、设图中的运放为理想器件，试求出图a、 b、 c、 d 中电路输出电压的值。.（ a）(b)(c)(d)解：利用理想运放的特性： vnvp ， ii0 。由 a 图可知： i1i 2 ，0 v1v1vR1R20 2V2Vv10k20k， v 6V由 b 图可知： v(1R2 )vp(120 )2V6VR110.

16、由 c 图可知： vnvp0 , v2V由 d 图可知： vnvp2V , v2V5、电路如图所 示，设运放是理想的，图a 电路中的 vi6V ，图 b 电路中的vi10sintmV ，图 c 中 vi10.6V 、 vi 20.8V ，求各放大电路的输出电压vo 和 图 a、b中各支路的 电流。.解：图（ a）利用理想运放的特性：vnvp， ini p0v pR2vi66V2VR1126R2vo(1R4 )v p(110 )2V4VR310i1i2viv p(62)V0.33mAR112ki3i 4vnvp2V0.2mAR3R310kvo4V0.8mAiL5kRLi Li4 ioioiLi4

17、0.8(0.2)mA1mA图（ b）因 vnvp 0 ， i n i p0vo( R2 )vi15 (10 sint )mV150 sintmVR11i 2i1vivn10sintmV1k10 sint AR1i Lvo150 sint (mV )30sintARL5kioi Li 2(30sint10 sint ) A40sin t A图（ c）运算电路 A1 的输出电压为.vo1R21 vi11000.6V1.2VR150差分式放大电路A2 的输出电压为voR22 vo1(1R22 )vi 2 100 ( 1.2)(1 100 )(0.8)V (0.6 1.2)V 1.8VR2R25050

18、6 、（1）设计一同相放大电路，如图a 所示，其闭环增益 Av10 ，当 vi 0.8V 时，流过每一电阻的电流小于 100 A，求 R1 和 R2 的最小值 ;（2）设计一反相放大电路， 如图 b 所示，使其电压增益 Av vo vi8 ，当输入电压 vi1V时，流过 R和 R 的电流小于 ，求 R和 R 的最小值。1220 A12.解：（ 1）同相放大电路如图a 所示，vn v pvnvivi ， i RR1R1vi0.8V8kR1min10010 3 mAiR1maxAv(1R2 )viR110 (1 R2) R1R29R1R2 min9R1min9 8k72k(2) 同相放大电路如图

19、b 所示，vi1VR1mini1 max20 10 3 mA50kR2Av8R1R2 min8R1min850k400k.7 、电流 - 电压转换器如图所示。设光探测试仪的输出电流作为运放的输入电流i s ，信号内阻 RsiRi ，(1 ）试证明输出电压 voi sR ，求输入电阻 Ri 和输出电阻 Ro ；(2) 当i s0.5mA ， Rsi10k， R10 k，求输出电压 vo 和互阻增益 Ar 。解：（1）因为 RsiRi ，所以 isi1 i ，则voiRis R输入电阻 Ri ，因为 v pvn0 ， Ri0；理想运放 ro0 ，故输出电阻 Ro 0（2） iiii s输出电压 v

20、oiR0.5VVs105、电路如图所示，设运放是理想的，设三极管T 的VVVV8BEBE0.7 ( 1 ) 求出三极管的、 、 各极的电位值;(2)若电压表读数为试求三极管电流放大系数IIc b e200mV,CB的值。.解：（1）利用虚短概念， c、b、e 各极的电位为VCVn1Vp1V26VVBVp 20VVBEVBVE0.7VVEVBVBE0.7V(2) 三极管的 值V1Vn11263I CR6103A1 10A1mA1I2 IBVo VB2001036A 20AR210103A 2010所以电流放大系数I C1 103AI B2010 650A.9 、如图。所示电路作为麦克风电路的前置

21、放大器，麦克风的输出电压为电路的输入电压 vi12mV ( 有效值 ) ，信号源内阻 Rsi1k， R1R'1 Rsi ( R'1 为电路外接电阻 ) 。要求输出电压 vo 1.2V ( 有效值 ) ，求电路中各电阻值，设计时该电路所有电阻小于 500k。解：电路所需的电压增益1.2VAv10012mV若选择 R2 R1R3 R18AvR2R3(R2R3 R4 )R2 (1R3 )R3R1R1R4R1100 168(R3)R4R31001610.5R48R1R'1Rsi ，选 R'148k， R149k 于是R2R38 49k392kR4R310.5392k 1

22、0.537.3k'， R2R3390k ， R439k，则电压增益为选标准电阻 R 1 51kAv390 (1390)3907.36(110)7.3688533953Av88100 , 为提高 Av 选 R433k，则.Av390390390(1)101.8533353'51k ， R2 R3390k， R433k 时该电路满足设计要求，但此则 R 1设计不是唯一的。10 、将电压源 vs 转换为电流源 iL 驱动线圈 ZL 的电压 - 电流转换器，如图所示。求 i L vs 的表达式。（注 : 电路中为使 iL 独立于 Z L ，设 R21 ）。R1R3R4解：理想运放的特性

23、：虚短 vnvp ， in i p0 ，则有vn v p vL i L ZL ，可得i1i2 ，vsiL ZLiL Z Lvo（a）R1R2i3i4 iL , voi L Z LiLi L ZL（b）R3R4由题中式 a 求出 vo iL ZL ，代入式 b 可得R2 (i L ZLvs ) iLiL Z LR1R3R4.iL R2ZL1Z L vs(R2)R RRR R13413因设 R2 ( R1 R3 )1 R4 ，则 iLvs R4 。11、差分放大电路如图所示，运放是理想的，电路中R4 R1R3 R2 。(1)设 R1R2 ，输入电阻 Rid20k， Av10，在 vi 2vi1 作

24、用下，求 R1 、 R2 、 R3和 R4 的电阻值；(2) vi 2 0 时，求从 vi 1 输入信号端看进去的输入电阻 Ri1 的值 ;(3) vi1 0 时，求从 vi 2 输入信号端看进去的输入电阻 Ri 2 的值。解：由教材式（）得知，在 vi 2 vi1 作用下输入电阻为 Rid R1 R2 20k ，选 R1 R2 10k由教材式（）得AvdvoR410vi 2vi 1R1R410R11010k100kR4R3，所以 R3R4100kR1R2（ 2） vi 20 时， vi1作用下的输入电阻 Ri1.由理想运放的特性有vnvp ， i2i3 ， i1i4 。列出如下方程i1vi1

25、vnR1vi1vnvnvoR1R4vnvpR3vi 2R2R3由上式可以解得i11R3vi 2 )(vi1R2 R3R1所以 vi1 端的输入电阻为vi1vi1 R1Ri 1R3i1(vi1vi 2 )R2 R3由此看出， vi 1 端看进去的电阻与 vi 2 的大小有关系。 当 vi 20 时， Ri 1vi1R1。i1（ 3） vi10 时， vi 2 作用下的输入电阻 Ri 2由 i1 0 ， i2i 3 ，所以 vi 2( R2 R3 )i2 ， vi 2 作用下的输入电阻为Ri 2vi 2R2R3i212 、一高输入电阻的桥式放大电路如图所示， (1) 试写出 vo f ( ) 的表

26、达式（R R）（）当 vV时，求 v A 、 vB 、 vAB 和 vo 。2i7.5 ， =0.01.解：（1）由 A1 、 A2 为电压跟随器，有vo1 vAvivo 2vBR12 ，vivi2R R2vo1 、 vo2 为差分式运算电路A3 的输入电压信号，即有voR2vo1(1R2 )(R2)vo 2R1R1R1R2R2( 121 )viR2()viR12R14 2（ 2）vi 7.5V， =0.01 时，vo1vARvi1 vivo2vBRvi1R(1)viRR2，R2vABvAvB1 vi11vi47.5V0.01866V212voR2 (vAvB )R2(2)viR20.0186

27、6R1R14R1'13、仪用放大器电路如图所示， 设电路中 R4R3 ， R1 为固定电阻 R 11k和电位器 Rp 串联，若要求电压增益在5-400 之间可调， 求所需电阻 R2 、Rp 的.阻值范围。并选取R2 、 R3 、 R4 和 Rp ，但电路中每个电阻值必须小于250k。解：由教材式（ 2.4.9 ）可知， AR4(12R2 ) ，当最大增益 Avd max400vdR3R1时，设 R R'1R，当 R1'1k， R3R4 得R11p400R4(12R2 )1(12R2 )R3R11R2 (400 1) 2k199.5k，取R2200k，R3 R4 51k。

28、当最小电压增益 Avd min5 时，为5 1(1 2 200 ) 1 RpRp400499k ，取 Rp 100k4k取 RR51k ， R200k ， Rp100k（电位器）可满足 A在5-400之342vd间可调。.14 、INA2182 型仪用放大器电路如图所示，其中 R1 是外接电阻。（1）它的输入干扰电压 VV(直流，输入信号vi 1vi 2 0.04sintV ,输入端电压C1)v1 (VC 0.04sint)V , v2(VC 0.04sint)V ,当 R 1k时，求出v3v、v41、 4v3和 vo 的电压值；（2）当输入电压 Vid V1V20.01866V时，要求 V5V, 求此时外接电阻 R1的阻值。解：（1）利用虚短 vAv1 ， vBv2 ， R11ki RvAvB(10.04 sint) (10.04 sint)0.08sin tmAR11mAv3(10.04sint)250.08sintV(12.04sin