电子技术基础学习知识模拟部分

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) = Vmsin( t ),由于 0,于是得到：(1) v(t) = 5sin(2 104t)V；(2) v(t) = 220 J2sin 100 t V ；(3) v(t) = 0.05sin 2000 t V ;(4) v(t) = 0.125sin 1000t V ；2、电压放大电路模型如图(主教

2、材图1.4. 2a )所示，设输出开路电压增益Av。10 试分别计算下列条件下的源电压增益 Avs. s：(1 )R10Rsi,Rl10R ;(5) RRsi ,Ri R;(6) RRsi/10, RlR/10;(4 )R10Rsi,RLR /10。b 0L力a卒4病 % 1号* I- Oi I 0电压放大电路模型解：由图可知，vs前Rsi0 veAvi ,所以可得以下结果：v11R10(D Ri10Rsi, Rl10R 时，vs,(RsiR) v、,vAvi 10m,Ri10R Rl11则源电压增益为Avs - 100Vi 11 8.26 vs11vi 10同理可得：(2) Avs -也 2

3、.5 vs 2vi(3) Avs 10vi 11 0.0826vs11vi(4) Avs - gv1 0.826vs 11vi 103、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5 pA和5mV 输出端接2kQ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A、功率增益Ap,并分别换算成dB数。解：电压增益Avvvi1V0.005V2001 10 6201gA 20lg 200 20lg(2 102) 20(lg 2 lg102) 46dB电流增益a L 1V 2000100ii5 10 A201gA 20lg100 40dB功率增益

4、Ap2(1V)2 2000Pi 5 10 3V 5 10 6 A200004、当负载电阻Rl101gAp 10lg 20000 43dB1k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%求该放大电品&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 (1 20%)v'0.8v'而v . V'RL . (RRL)则R (V v 1)RL (1 0.8 1) 1 1032505、一电压放大电路输出端接1kQ负载电阻时，输出电压为1V,负载电阻断开时，输 出电压上升到1.1V,求该放大电路的输出电阻R

5、0解：设v'为负载电阻断开时输出电压，即v' 1.1V ;负载电阻RL 1k时，输出电压 为v 1V 0根据v /vRL/(R RL),则输出电阻为3R (v' v1) RL (1.1V 1V 1) 1 1031006、某放大电路输入电阻Ri 10k ，如果用1 p A电流源(内阻为8)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4kQ负载电阻时的电压增益 Av、 电流增益A、功率增益外,并分别换算成dB数表示。解：根据题意可得输出电阻R 1CV . (10 10 3 A) 1k由于放大电路开路输出电压为v' 10V ,电流信号源电流i

6、s 1A,负载电阻RL 4k于是可得Av-viv'RL(RRL)10 4103(11034103)is R1 106 10 103800201gA20lg 800 58dBv' (RRL)is10 (1 103 4 103)2000201gA 20lg 2000 66dB八 P v2 Rl v Rl (RRl)2 Rli2s RAp-2Pii s Ri1.6 106(1 10 6)2 10 10310 4 103 (1 103 4 103)2 4 103101gAp 101g(1.6 106) 62dB7、有以下三种放大电路备用：（1）高输入电阻型：Ri 1M , Av 1 1

7、0, Ri 10k ； （2）高增益型：% 10k , Av2 100, R 2 1k ;（3 ）低输出电阻型：R3 10k , Av 3 1, R 3 20 。用这三种放大电路组合，设计一个能在100Q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（t效值），内阻为Rsi 0.5M 。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。输入级中间级输出缴在该放大器中，

8、输入信号源为Vs 30mV、内阻Rsi 0.5M 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Mi、Vi2和V-于是R1 106Vi111 Vs6 0.03V 0.02VRsi Ri （1 0.5） 10V2Ri2Ri R2AvM10 10310 0.02V (10 10) 1030.1VV310 1033 100 0.1V (1 10) 103吗11V“30 1野吟R 3 RL20 10011132放大器输入功率P Vo2 , RL (1000 132)2 100W 0.574W

9、 0.5W8、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ii i1 i2 1i1(1 儿(1 MRRi vsR.(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V ;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Vh ,增益A H o依题息20lgAvH 20 lg Av3dB又因为20lg Avh20lg Av20(lg Vh / VilgV/'M) 20lg VhV所以Vh0.707V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0.70

10、7倍10、设一放大电路的通频带为20Hz 20kHz,通带电压增益20lg AvM 40dB ,最大不失真交流输出电压范围是 3 3V。(1)若输入一个10sin(4 103t)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 Vi 40sin(4 104t)mV ,重复回答(1)中的问题;(3 ) 若M 10sin(8 104t)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 f 410 3 ,所以此时输入正弦波信号的频率f 2kHz,在20Hz 20kHz的通频带内， AvAm100,输出电压的峰值为V

11、m Av Vim 100 10mV 1V ,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f 20kHz fH ,输出波形的峰值Vm 0.707 Av Vim 70.7 40mV 2.83V 3V ,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f 40kHz,超出通频带，Vm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

12、路，当运放的信号电压vi 20mV时，测得输出电压v 4V o求该运算 放大器的开环增益AvR2vP- vIRR21k(1000 1)k2020mV mV1001v A (Vp vN)4VAvP vN200200120 mV1001因此用分贝表示的开环增益为Av201g 200200 106dB2、电路如图所示，运放的开环电压增益Av106,输入电阻ri109,输出电阻r 75 j电源电压V10V , V 10V。（T"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h供电 电源解：(1)理想运放的输入电阻ri解：(1)输入电压的最小幅值Vp Vn

13、v /Av ,当v Vm 10V时，有 vP vN 10V 10610 V输入电流 ii (vp vn ) ri10 V.1091 10 8 A3 、电路如图所示，vs 1V ,设运放是理想的。(1)求ii、八i2、和1的值;(2)求闭环电压增益Av v /vs、电流增益A iL/ii和功率增益ApP/P；(3)当最大输出电压V (max) 10V,反馈支路R、R2的电流为100pA,当R2 9R1时，求R1、R2的值。,iiip iN 0,由图知vs 1V,输出电压为R29Avvs (12)vs (1 -) 1V 10VR11ii iN 01mAi1 i2 v . (R1 R2) 10V (

14、1 9)kiLv . Rl 10V, 1k 10mAii2 iL 11mA(2)理想运放ri, iI 0故电压增益A v vS 10V 1V 10电流增益功率增益A i . ii 10 0ApPL. Pii . vsii说明理想运放ri,故从输入端不吸取电流，Ai、Ap皆为无穷。i1 100 A, R2 9R , v 10V 时,(3)当最大输出电压V (max) 10V ,反馈支路电流v (R1&)i1 (R1 9R1)100 A10V 10R100 AR1 10kR2 90k10V 10R, 100 A4、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)

15、(b)(c)(d)解:利用理想运放的特性:vn vpii0由a图可知:ii0ViRiv vR20 2V10k由b图可知:(120(1 ) 2V106V由c图可知:vp2V由d图可知:Vnvp2Vv 2V5、电路如图所示，设运放是理想的,图a电路中的vi 6V ,图b电路中的2V vz v 6V20k，vi 10sin tmV ,图 c 中 vi1 0.6Vvi20.8V ,求各放大电路的输出电压v。和 图a、b中各支路的电流。解：图（a）利用理想运放的特性：VnVp, in ip 0iii2R112kvpR2 vi6 6V 2Vp R R212 6R10Vo (14)Vp (1) 2V 4VR

16、310ViVp(6 2)V-0.33mAi3i4VnR3vpR32V10k0.2mA1VVo4ViL o0.8mARl 5kiLi4ioio iL i4 0.8 ( 0.2)mA 1mA图(b)因 VnVp0 , in ip 0R215vo( )vi(10sin t)mV 150sin tmVR11i2 i1 *vn 10sin tmV1kR110sin t A区150sin t(mV) 30s tARl5kio iL i2 ( 30sin t 10sin t) A 40sin t A图(c)运算电路A的输出电压为R21100Vo121 Vi10.6V1.2VRI50差分式放大电路4的输出电压

17、为R22R22100100Vo*Vo1 (1 W)Vi2(1.2) (1)(0.8)V(0.6 1.2)V 1.8VR2R25050流6 、(1)设计一同相放大电路，如图a所示，川5环增益AV 10 ,当Vi 0.8V时, 过每一电阻的电流小于100仙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 AVo/Vi8,当输入电压时,流过R1和R2的电流小于20仙A,求R和R2的最小值。R210(1R1R29R(b)解：（1）同相放大电路如图a所示,Vn VpVi , IrVnRiVRiRi minVii Rimax0.8V3100 10 mA8kR2 min9RU9

18、8k72k(2)同相放大电路如图b所示,Rlmin1V20 10 3mA50kis,信当0,输入电阻R ,因为Vp Vn输出电压VoisR0.510V5VRRiR2min 8Rmin8 50k400k7 、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号内阻RsiRi , (1 )试证明输出电压Vo isR,求输入电阻Ri和输出电阻Ro ;R 0;理想运放r00 ,故输出电阻Ro 0（2）i ii is8、电路如图所示，设运放是理想的，设三极管T的Vbe Vb Ve 0,7V ( 1 )求出三极I C. I B管的c、b、e各极的电位值；(2)若电压表读数为200mV试求三

19、极管电流放大系数 的值解：(1)利用虚短概念,c、b、e各极的电位为Vc Vni Vpi V26VVb Vp2 0VVbe Vb Ve0.7V所以电流放大系数VeVb VBeV1Vn1R1Vo VbR2lcI B0.7V12 66 1033A 1 10 A 1mA32177c0rA 20 10 6A 20 A1 103A20 10 6 A509 、如图所示电路作为麦克风电路的前置放大器，麦克风的输出电压为电 路的输入电压Vi 12mV （有效值），信号源内阻Rsi 1k , Ri R； Rsi （ R；为电路外接电阻）。要求输出电压v。 1.2V （有效值），求电路中各电阻值，设计时该电路所有

20、电阻小于500kQ解：电路所需的电压增益若选择R2 , R1R3.R181.2V12mV100R2 R3 (R2R3 R4)R3RR R1Rsi ,选 R1R3100 16R4810.548k , R 49k 于是RiR3100 16 8( 3)R4R2R3 8 49k392kR4 R3/10.5 392 k 10.5 37.3k选标准电阻R'1 51k , R2 R3 390k , R4 39k ,则电压增益为A 陋(1 390)丝07.36(1 10) 7.368853395388 100,为提高Av选R4 33k ，则Av3530(1则 R'151k , R2 R3 39

21、0 k390)390101.83353,R4 33k时该电路满足设计要求，但此设计不是唯一的。10 、将电压源vs转换为电流源Y驱动线圈Zl的电压-电流转换器，如图所示。求iL，Vs的表达式。（注：电路中为使iL独立于Zl ,设R21)0解：理想运放的特性：虚短p ，i LZ L ,可得n ip 0,则有R1&R4Vn VpVl汉4iii2Vs IZlR1iLZLVoR2iLVoLZlR3iLiLZLR4(b)由题中式a求出vo iLZL,代入式b可得R2 / i L ZLVs R1R3lLR4嘿1 "嘘)因设 R2/(RR3) 1/凡，则兀vs/R4。11 、差分放大电路如

22、图所示，运放是理想的，电路中R4/R R3/R2。(1)设Ri R2 ,输入电阻Rd 20k , A 10,在5vM作用下,求R、R2、R3和R4的电阻值；(2) Vi2 0时，求从丫口输入信号端看进去的输入电阻 R1的值;(3)vn0时，求从Vi2输入信号端看进去的输入电阻Ri2的值/ P&解：由教材式(2.4.6 )得知，在Vi2 4作用下输入电阻为Rd R1 R2 20k ，选电 R2 10k由教材式(2.4.5 )得Vi2 Vi1RR4 10R1 10 10k100kR4 R3，所以 R3 R4 100kR1R2(2)Vi2 0时，k作用下的输入电阻Ri1由理想运放的特性有vn

23、vp 2 i3 , ii i4。列出如下方程viivnh RviivnRiVnvpvnvoR4R3-一vi2R2R3由上式可以解得iiR3R2R3Vi2)所以Vil端的输入电阻为Rivii_ii/i(viiViiRi-vi2)R2R3由此看出,(3) vi10时，vi2作用下的输入电阻Ri2vii端看进去的电阻与vi2的大小有关系。当vi20时，Ri也Ri。ii由 ii°,i2 i3,所以vi2(R2 R3)i2, vi2作用下的输入电阻为R2v2R2R3i212 、一高输入电阻的桥式放大电路如图所示，(1)试写出vo f ()的表达R/R) (2)当 vi 7.5V, 6 =0.0

24、i 时，求 vA、vB、vAB 和vo。解：（1）由A、4为电压跟随器，有viR1Vol Va Vo2 Vb vi vi22R R 2Vol、九2为差分式运算电路A3的输入电压信号，即有Vo(1R2R2)Vo2工1Ri2)ViR1)Vi(2)Vi 7.5V , 6 =0,01 时,V01 VaVi- ViVo2VBRR 2RVR(1) R1一 Vi11VabVaVb二 Vi ； Vi2117.5V 0.01866V 4 2R2R2 /Vo (VA VB) ()ViRR1 4 2R2 0.01866R113 、仪用放大器电路如图所示，设电路中R4 R3,R为固定电阻R'1 1k和电位器R

25、p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 Q解：由教材式(2.4.9 )可知，Avd0(1 2) ,当最大增益Avdmax 400& Ri时，设 R Ri Rp,当 Ri R'i 1k , R3 R4 得 p400 RL(1 R2) 1(1 R2)R3R11R2 (400 1)/2k199.5k，取 R2 200k , R3R4 51k。当最小电压增益Admin 5时，为2 200.5 1(1 )1 Rp400 4Rp -00-k99k ，取 Rp 100kp 4取R3 R4

26、51k ，旦 200k , Rp 100k (电位器)可满足Avd在5-400之 间可调。14 、INA2182型仪用放大器电路如图所示，其中 R是外接电阻。（1）它的输入干扰电压VC1V （直流）,输入信号Vi1Vi20.04sin tV，输入端电压v1 (VC 0.04sin t)V , v2(VC 0.04sint）V，当 R 1k 时，求出 v3、v4、v3 v4和vo的电压值；（2）当输入电压VidViV2 0.01866V时，要求V 5V ,求此时外接电阻R的阻值。A，A、尺4-1-40 kQ25 kfl% 40 kQ解：（1）利用虚短Vav1 , vB v2, R1 1kVa V

27、bRi(1 0.04sin t) (1 0.04sin t) mA 0.08sin tmAV3(1 0.04sin t)25 0.08sin tV (1 2.04sin t)V(1 0.04sin t)25 0.08sin tV (1 2.04sin t)Vv34v3 v44.08sin tV。因 R4R3,所以输出电压为V0V344.08 sin tV说明仪用放大器可以抑制两输入端的共同干扰信号电压Vc 0（2）当V 5V , Vab Vid V1 V2 0.01866V时，仪用放大器的增益为Av 巴5270vid 0.01866由教材式（2.4.9 ）可求Ri ,外接电阻代替图中RiAvR

28、4(1 型)(1 225 )270R3R1R1R 186Ri可选用一个R'i 100的固定电阻和Rp 500的电位器串联。15 、如图所示为一增益线性调节运放电路，试推导该电路的电压增益A v /(vi1 vi2)的表达式。解：A、A2为电压跟随器，有v 1 vi1 v 2 vi2利用理想运放的特性，有将上述方程联立求解，得volvn3Rivo2vp3Rivn3瓦vp3vo4R2Vo4R3 voR4vp3R2v01R2 Vo2(-1)vo , v 1vil，v 2 vi2R4vovilvi2R2R4RR16 、设计一反相加法器，使其输出电压 v (7vi 14打3.5»3 1

29、0口)，允许使用的最大电阻值为280k"求各支路的电阻。解：设反响加法器各支路的电阻为 Ri、R2、&、R4,反馈支路电阻为R50因输出电压等于各输入电压按不同比例相加之和，由v (7% 14vi2 3.5vi3 10vi4)可写为v ( vilR1由4vi2t3.5vi3 tvi4)由上式可知最大电阻应选为R5,故选R5280k ,所以各支路电阻分别为:RiR2R3R440k20k80k28kR5280 k77R5280 k1414R5280k3.5 3.5 R5280 k1010由已计算出的电阻值，可画出设计的反相加法器电路如图17 、同相输入加法电路图如图a、b所示。（1）求图a中输出电压v的表达 式。当Ri R2 R3 R4时，v应为多少？ （ 2）求图b中输出电压v的表达式,当RiR2R3时，v应为多少?%。(a)V (1R4、矛VP式中vpR2-viiRiR2RiVi2RR2V (1R4)(R3RiR2)(R2V口Rvi2)若RiR2R3R4,则V ViiVi2(2)由于图b的A是电压跟随器，故输出电压为Vp （A