模拟电子技术基础学习指导与习题解答(谢红主编)第六章思考题与习题解答

1、第六章思考题与习题解答6-1要满足以下要求，应引入何种反应？(1) 稳定静态工作点；(2) 稳定输出电压；(3) 稳定输出电流；(4) 提高输入电阻；(5) 降低输入电阻；(6) 降低输出电阻、减小放大电路对信号源的影响；(7) 提高输出电阻、提高输入电阻。目的复习引入反应的原那么。解(1)欲稳定静态工作点应引入直流负反应，因为静态工作点是个直流问题。(2) 稳定输出电压应引入电压负反应。输出电压是交流参量，电压负反应属于交流反应组态。在四种交流负反应组态中，电压串联负反应和电压并联负反应均能到达稳定输出电压的目的。(3) 稳定输出电流应引入电流负反应。输出电流也是交流参量，在四种组态中，引电

2、流 串联负反应或电流并联负反应均可。提高输入电阻应引入串联负反应，如电压串联负反应或者电流串联负反应。(5) 降低输入电阻应引入并联负反应，如电压并联负反应或者电流并联负反应。降低输出电阻、减小放大电路对信号源的影响是一个减小输出电阻并提高输入电阻 的问题，应引入电压串联负反应。输入、输出电阻均提高应引入电流串联负反应。6-2负反应放大电路为什么会产生自激振荡？产生自激振荡的条件是什么 ？解 在负反应放大电路中，如果把负反应引的过深会将负反应变成正反应，于是自激 振荡就产生了。产生自激振荡的条件是AF 1幅度条件AF 1相位条件arg aF =± (2n+1) n ,n为整数或者附加

3、相移=± 180 °6-3判断以下说法是否正确，用"或X号表示在括号内。(1) 一个放大电路只要接成负反应，就一定能改善性能。()(2) 接入反应后与未接反应时相比，净输入量减小的为负反应。()(3) 直流负反应是指只在放大直流信号时才有的反应；()交流负反应是指交流通路中存在的负反应。()。(4) 既然深度负反应能稳定放大倍数，那么电路所用各个元件都不必选用性能稳定的。( )(5) 反应量越大，那么表示反应越强。()(6) 因为放大倍数 A越大，引入负反应后反应越强，所以反应通路跨过的级数越多越好。( )(7) 负反应放大电路只要在某一频率变成正反应，就一定会产

4、生自激振荡。()(8) 对于一个负反应放大电路，反应系数F越大，越容易产生自激振荡。()目的澄清根本概念。解(1) X。直流负反应只能稳定静态工作点，不能改善交流性能。Vo(3) x,V。直流负反应是指反应量为直流量，而与信号的直、交流性质无关，因此前 种说法不对。X。(5) V。A(6) X。由式A可知，A与A的变化根本无关，如当 A增加时，分子、分1 AF母同时增加，Af根本不变。(7) X。还要看幅度条件是否满足，假设Af <1就自激不起来。(8) V。6-4从反应效果看，为什么说串联负反应电路信号源内阻RS愈小愈好，而并联负反应电路中Rs愈大愈好？解 对于串联负反应有 Ube U

5、i Uf。当Ui恒定时，反应信号电压Uf的变化全部反映在净输入电压Ube上，才能充分地表达出反应作用。Rs愈小，信号源愈近似于恒压源 (理 想恒压源内阻Rs=0)，反应作用表达得愈明显。对于并联负反应有Ii I i If。当Ii恒定时，If的变化可全部反映在净输入电流 Ii上,才能充分地表达出反应作用。Rs愈大，信号源愈接近恒流源作用表达得愈明显。6-5分析以下各电路中的反应，是正反应还是负反应(理想恒流源内阻Rs=r),反应?是直流反应还是交流反应 ？(D站 n 图题6-5目的分析反应。解 图(a)反应元件是Rl与R3，直、交流反应兼有，交流反应组态是电流并联负反应。 用瞬时极性法判别负反应

6、(见图中的+、号)。图(b)反应元件是R,交、直流负反应均有。交流反应组态为电压串联负反应，瞬时极性 法见图中的+、 号。图(c)中，反应元件是 R、R2、C2。从Uo至反相端之间的短路线中，既有交流反应,也有直流反应，经C2隔直后,R2上只有交流反应而没有直流反应。电路中有两种反应，正反应与负反应。负反应：设Uj相同输入Uo短路线U一Ui差模输入或见图中的+、号表示。正反应：设U相同输入UU iU o短路线U&不相反U iUfC2图(d)中，反应支路是由 R2、R3、R4构成的T型网络(或称星型网络)。直、交流负反应 都有，瞬时极性见图中的 +、号表示。交流反应组态为电压并联负反应。

7、图(e)中的反应比拟复杂，只看根本放大电路 A1: R2与A2构成A1的反应支路，直、 交流反应兼有，交流反应组态是电压并联负反应。A2本身也带有反应，反应支路是短路线，它的输入信号是U。，A2是由运放组成的电压跟随器(见第七章)，属于深度的电压串联负反馈。图中的反应更复杂，对于基放 A1来说，有两个反应通路：一是 R3，构成交流电压并 联负反应，同时也兼有直流负反应； 二是R2与A2构成交流电压并联正反应， 也有直流负反 馈。作为反应支路的 A2来说，它本身也带有反应，其反应元件是&、R3，构成交流电压并联负反应，同时也有直流负反应，各点的瞬时极性见图中的+、 号表示。6-6分析说明

8、图题6-5中，哪些电路能够稳定输出电压或电流？哪些电路能提高或降低输入电阻？判断各电路的交流负反应组态。解 但凡电压负反应均能稳定输出电压，如图题6-5中的图(b)、(c)、(d)、(e)、(f)中的负反应；但凡电流负反应均能稳定输出电流，如图(a)。但凡串联负反应均能提高输入电阻，如图(b)、(c)中的负反应；但凡并联负反应均能降低输入电阻，如图(a)、(d)、(e)、(f)中的R3支路。交流负反应组态已在题6-5的答案中。6-7电路如图题6-5(a)、(b)、(d)、(e)所示，计算深度负反应条件下各电路的电压放大倍数。目的计算深度负反应条件下放大电路的闭环增益。解 图(a),因为反应组态

9、是电流并联负反应，采用深度负反应的特点进行计算比拟方 便。Ii If运放是反相输入，有虚地概念，即 U 0，R3中无电流，Il的方向由上而下,If方向由左向右，二者方向相反。因此IfIlUoRl整理后得IiUiR2UiRUoRlR2图(b)是电压跟随器，属于电压串联负反应,用两种方法均能很快地计算出来。法一：用近似公式 Af 丄UiUfUo,FUf=1Uo1=1F法二：用深度负反应特点UfUi计算:AufUoUi±=1Uf图(d)，先作Y-厶变换:L'由于运放是反相输入， 有虚地U 0，将Ra短路。Rc接于u。与地之间，相当于负载,运放的带载能力很强，近似于恒压源，因此Rc对

10、放大倍数无影响。只有 Rb有用，相当于反相比例中的Rf，它与R2、R3、R4的关系可由以下公式确定:R2 R3 R3 R4 R4 R2R4R4此题的交流反应组态为电压并联负反应，采用深度负反应特点计算较方便。ii ifUiRlR整理得R4R2&图(e),将电压跟随器 A2的放大倍数视为1，相当于短路线，反应支路只剩下R2，属于电压并联负反应，采用深度负反应特点计算方便。Ii If即RiR2整理得AufUUiRgRi6-8 电路如图题 6-8所示，要求同题 6-5。探6-9试判断图题6-8中各电路的交流负反应组态，并写出深度负反应条件下的电 压放大倍数、反应信号、反应系数的表达式。* +

11、。+打图题6-8目的 计算深度负反应条件下的闭环增益。说明图题6-8中三个负反应放大电路是由运放和分立元件电路互相搭配组成的。将题 6-8与6-9两题合起来做。解 图(a)是由同相输入运放与共集电路构成的两级根本放大电路，又引入级间负反应。反应元件是R与R2，构成电压串联负反应。反应信号应该是R两端的压降，极性为上正下负。反应信号电压反应系数放大倍数或者,Ri1 ,1 ,Uf1UoUoURR211011L UfR11F匚0.09UoRiR21 10AufUo11童=11UiFRUoUo图(b)是由带恒流源单入一双出的差放与运放A相搭配构成两级根本放大电路，再引入级间负反应。反应元件是 R1与R

12、2，构成电压串联负反应。反应信号为R1上的压降，上正下负。Uf&R R2UfUoRiRR2UoUiR2Ri图(c)是由反相输入运放与分立元件构成的OCL功放共同组成两级根本放大电路，再引入级间负反应构成的负反应放大电路。反应支路由R2组成，属于电压并联负反应组态。反馈信号以电流形式出现，即流过R?上的电流为If，方向由左向右。IiIfUoUoUoUiR2R2(U0)IfUoUo1 i (R1rif )1R2-Ur (rifI f R10)UoR2业R1R21探6-10试判断图题6-10各电路的交流负反应组态，写出反应系数F和深度负反应条件下的电压放大倍数表达式。目的熟练判别交流反应组态

13、及计算深度负反应条件下的闭环电压增益。(C )图题6-10说明此题三个电路均由分立元件构成，要能熟练地分析与计算它们。Rf属于电流并联解 图根本放大电路由两级共射电路组成，弓I入级间负反应，支路 负反应。用深度负反应特点计算：Ii If视U bel 0,Rf / Re2，用分流比公式求I f :Re2If 為(Ie2)艮2|1 oRe2RfRe2,U oRe2Rf Rl尺Rc2 / RLIiUsRsrifUsRs(rif0)因此UsRe2U。RSRe2fF RL整理得AuSfU oRF. &U sfe2Rs图(b)电路的根本放大电路由两级构成，第一级是由NPN差动对管组成的单入一单出

14、(反相端输出)的长尾电路；第二级由 PNP管组成的单管共射放大电路。引入级间反应，反应元件是Rf与Rs，属于电压串联负反应组态。 反应信号电压Uf取自于Rs上的电压，上正下负。因此UfRsRsRfUfUoUoUiRsRs1 1 rFRs图(c)电路的根本放大电路由三级构成，第一级由NPN管V1组成共射放大电路；第二级由PNP管V2组成共射放大电路；第三级又是由NPN管组成的共射放大电路。引入级间反应,其反应元件是Rf与Rei，属于电流串联负反应组态。反应信号电压Uf取自Re1上的电压。注意处理问题时要合理地忽略次要因素。用深度负反应特点Ui Uf计算。因为lei在Rei 上产生的影响比反应信号

15、电流If的影响小得多，可忽略不计，近似将ei极视为开路。这样处理后能使计算大为简便，此时与Rf串联后再与艮3并联。Uf Ie3(ReiRF)Re3ReiRF(&i弘)艮3Rei(ReiRf )Re3ReiRf(ReiRf )艮3Uo Io (Rc3Rl)AufUoUoUiUfIo(Rc3Rl)(ReiRf)Re3(Rc3RL)(ReiRfRe3)ReRe36-ii在图题6-ii所示反应系统中，假设 5 V, A=50,U°=2 V,试求F、Uf、Ui及UoUi图题6-11目的 由方框图判断反应组态，并计算各参量。分析 方框图的输入端三个电量输入量Ui、净输入量Ui及反应量Uf

16、均以电压形式出现，可见这是串联负反应；再看反应网络的输入信号直接取根本放大电路的输出电压 说明是电压负反应。总之，这是电压串联负反应组态。解求A由定义A b 2 =10Ui 0.2求FA由关系式A - 列方程，即1 -F5010=1 50 F解出F求Uf由定义式FUfUo可知Uf FUo 0.08 2=0.16 V求UiUi Ui Uf 0.20.16=0.04 V探6-13 一个放大电路的开环放大倍数-的相对变化量为 10%，要求闭环放大倍数 -f的相对变化量不超过0.5%,如闭环放大倍数 -=150时，试问-和F分别应选多大？目的 由负反应放大电路的稳定性求参数。 解列联立方程组进行求解。

17、A A 1 AFA1 AF代入数据0.0051 AF(1)1501 AF19由式可得A，代入式得19 1150=20 F解出F因此19A31670.006探6-14 由理想运放组成图题6-14(a)(d)所示的反应电路。判断各电路的反应组态,< b )在深度负反应条件下，求出各电路的闭环增益代uf的表达式。图题6-14目的熟练计算由运放组成的负反应放大电路的闭环增益。解 图(a)中的根本放大电路是反相输入的运放，反应元件是Rp，属于电压并联负反应。由虚断I 0，那么Ij If，由虚地U 0知AuufUoUilfRFirRRfR这个结果说明，但凡电压并联负反应组态，其闭环电压放大倍数的大小

18、均由级间反应电阻与输入端电阻的比值来决定。这个结论同样也在图题6-5(d)、(e)、图题6-8(c)中得到验证。如果在不要求推导过程的情况下，可以当公式使用，直接由此写出结果。至于前面的正、负号就看电路的反相与否而定。假设 U。与Ui反相，那么取负号；假设同相，那么取正号。图(b):运放是同相输入。反应元件是Rf和Ri，属于电压串联负反应，反应信号电压取自于R1上电压，上止卜负。由R1UiUf1 UoR1R2因此A -uufUoR1RF1RfuufUiUfR1R1这个结果说明，但凡电压串联负反应组态，其电压放大倍数的大小均由级间反应电阻与输入回路中反应电阻的比值再加1决定。这个结论同样在图题

19、6-8(a)、(b)、图题6-10(b)中得到验证。如果在不要求推导过程的情况下，此结论可以当公式使用，直接得结果。图(c):反应支路由Rf组成，属于电流串联负反应。因为I 0,流过Rl与Rf的电流均为I。UfIoRfUoIRl因此图(d)中的反应元件是AuufUoUoUiUfRlRfRf，属于电流并联负反应,运放为反相输入。由虚断概念有I那么Ii If。由虚地概念，U0, Rf与R是并联关系。将 R上的电压记为Ur，于是UoUo UrUi Ur Ui其中UoRlUrR/ RfUr»RfRfUiRiRlRf(RRf?RR/RfR因此Auuf探6-15理想运放组成图题6-15a、b所示

20、电路。判断图a、b电路的反应极性。假设为负反应，试确定其反应组态，在深度负反应条件下求出闭环电压增益Auuf。图题6-15目的 用瞬时极性法判断反应极性，判断负反应的反应组态，心算闭环电压增益。解 图a用瞬时极性法判断反应极性。设Ui的一个瞬时极性为“ +，因运放是同相输 入，故输出端U。处的瞬时极性也为“ +，通过反应网络由R,与R2构成时不反相，因此反馈信号的瞬时极性为“ +。再由差模输入概念可得反应信号的瞬时极性反映到信号输入端U处应为“ ，与原来的瞬时极性相反，说明Uf是削弱净输入信号的，符合负反应的定义,因此是负反应。由于反应网络的输入端右端与输出电压U。直接相连，说明取的是输出电压

21、；反应网 络的输出端左端与非信号输入端点相连，并且反应信号以电压形式出现，说明在输入回路 中Ui、5、Uf三者是串联关系。综合以上的判别可知其反应组态为电压串联负反应。根 据以前各题的经验可直接写出答案：丄1 R2UiRi图b，先用瞬时极性法判别反应极性：设Ui的一个瞬时极性为“ +，由于运放为反相输入，输出端的瞬时极性为，通过反应网络由尺与R2构成时不反相，U端反应信极性应为“ +，与原来的瞬时极性相同， 说明反应信号是使净输入信号加强的，符合正反应 的定义，因此反应极性是正反应。图题6-16探6-16 试判断图题6-16的反应组态。近似计算电压放大倍数AuSfUoUs目的熟练地判别由分立元

22、件组成的多级放大电路的反应组态并速算放大倍数。解这是由两级分立元件构成的放大电路：第一级为单入一单出同相端输出长尾式差动放大电路；第二级由 PNP管组成的单管共射放大电路；引入级间反应Rf。由瞬时极性法可判断它是负反应如图中的+、号所示。Rf的右端直接与U。相连，左端与信号的输入端点相连，因此该反应组态为电压并联负反应。根据前面各题的计算经验可直接写出结果来：A 仏虽AuSfUiRs因为信号只在第二级反相，所以代Sf为负。探6-17理想运放组成图题 6-17所示电路。判断图a、b电路的反应极性。假设为负反应讨论其反应组态，并写出求闭环增益Auuf的表达式。图题6-17目的与题6-15相同。分析

23、此题为多级运放与反应共同构成反应放大电路。图(a)中根本放大电路连续用了两级反相器构成，反应网络由R、&构成。图(b)中用A1反相输入运放作根本放大电路，反馈网络由电压跟随器 A2与R2构成，说明运放本身也可以作反应通路，A2的输入信号为U。解 图(a)中用瞬时极性法判断反应极性。设Ui的一个瞬时极性为“ +经两次反相使U。端的瞬时极性也为“ +通过反应元件R2(不反相)使反应信号Uf对地的瞬时极性为“ +再根据差模输入概念，使反应信号反映到信号输入端的极性为“与原来的瞬时极性相反，即圈内为“ 圈外为“ +二者异号，满足负反应的定义，因此是负反应。再由反馈网络右端直接取输出电压，因此是

24、电压反应；看输入回路，净输入电压Uj Ui Uf或者看反应网络的左端与基放的非信号输入端相连， 馈组态为电压串联负反应。其闭环增益表达式为因此是串联反应。综合以上讨论，本图的反UiRi图(b)，用瞬时极性法判断反应极性。设Ui为“ +运放A1反相，U。的极性为AuSfUiR2Ri图题6-21不反相，使A1的反相端极性为视A2的传输系数为1(相当于一条短路线)，R2为线性电阻,“ 比拟圈内、圈外为异号，因此是负反应；反应网络右端取的是输出电压U。，因此是电压反应；左端与信号的输入端相连，因此是并联反应。综合以上的讨论可确定其反应组态 为电压并联负反应。其闭环增益表达式为Uo探6-21差动放大电路

25、如图题 6-21所示。(1) 为稳定输出电压U。，应引入何种反应？在图中标明反应支路。为了使深度负反应条件下的闭环增益AUuf =15，反应电阻Rf应为多大？目的引反应，反算反应电阻。分析 此题电路由两级分立元件放大电路构成。第一级为带恒流源的单入一单出(同相端输出)差放组成；第二级由 V3管构成共集电路。电路中参数Rb2=1 k Qo解(1)为稳定输出电压，应通过Rf引入电压负反应。根据电路的具体情况，只能引入电压串联负反应，即将 R,的右端接U。处，左端接b2极。如果将Rf左端接到b,极上，那么构 成正反应了，不满足要求，因此答案是惟一的，如图中所示。(2)求 Rp o根据电压串联负反应的

26、表达式A ,昱fRb2代入数据15 1 E匚1那么 Rp=14kQ图题6-22探6-22放大电路如图题 6-22所示。为到达下述四种效果，应该引入什么反应？标明反馈支路的路径。(1)稳定电路的各级静态工作点；稳定电路的输出电压U °稳定电路的输出电流；提高电路的输入电阻。目的练习引反应。分析 本电路由三级构成。 第一级由NPN管Vj构成共射放大电路；第二级由PNP管V2 构成共射放大电路；第三级由NPN管V3构成共集放大电路。先考虑四个问题的性质是什么, 再根据引反应的原那么引入适当的负反应。解(1)稳定静态工作点的问题是个直流问题，应引入直流负反应。有两个途径可以满足此要求：是通过

27、 Rf把&极与e3极连起来，由瞬时极性法可以判别Rf引入的是负反应，可以稳定三级的静态工作点，见图中各点的“+、“ 号；同样也是直流负反应，也能稳定三级的静态工作点，做法是将Rbi与电源正极(Vcc)连接点断开，并把 Rbi断开点直接连到C3处。这样做可以节省一个反应电阻Rf，使反应电阻的反应任务由Rbi来承当，同时不影响Rbi给V管提供偏置的作用。这样Rbi就具有了双重作用，既是偏置电阻又是反应电阻。它的负反应性质可由图中的“+、“ 号表示。(2) 稳定输出电压的问题是个交流负反应问题，应引入电压负反应，途径可以满足这个要求。(3) 稳定输出电流的问题仍是个交流负反应问题，应引入电流

28、负反应，如图中途径所示。(4) 提高输入电阻的问题还是个交流负反应问题，也是改善放大性能的问题，应引入串联负反应，如图中途径所示。综合以上分析，反应途径、中交、直流负反应均有。交流负反应组态如途径为电压串联负反应，途径为电流并联负反应。探6-24某放大电路 AF波特图如图6-24(a)所示。问此电路是否会产生自激振荡 ？假设 电路形式如图题 6-24(b)所示，并设图中 R2 R4,V4、V5的内阻为r4、r5，晶体管的rbe均 相同。如果电路产生自激振荡，可采取什么措施？在图上定性地画出来。Z NJ -图题6-24目的 用频率判据法判断系统是否自激，并会消除自激的措施。 解(1)用频率判据法

29、判别图题 6-2 4(a)系统是否自激。先找到L曲线与横坐标f的交点(AF,=1,先满足幅度条件)，垂直对应到相频特性的交点,或者先找到 180 °点，过180 °作水平线与相频特性曲线交于一点，再过该交点作垂直线，与L曲线交于一点，该交点对应纵坐标的分贝数大于 0 dB,说明在满足了自激的相位 条件下又满足幅度条件，因此该系统是自激的。这两种方法应得到相同的答案。(2)消除自激振荡的措施可在前级的输出电阻高、后级的输入电阻也高的级间对地接入RC网络(或校正电容)。对于图题6-24(b)电路，第一级的输出电阻为R2 ;第二级的输入电阻为仏 (1)(5%),其输出电阻为R4 ；第三级的输入电阻为。&R4，be2 rbe3，比拟rbe2 (1)(匚 心)?珏3，因此将RC网络接入第一、二级间对地。如果在对通频带要求不高的情况下，只接入一个校正电容C就可以了。图题6-25探6-25某放大电路的对数幅频特性如图题6-25所示。试答复:(1)此放大电路的中频放大倍数Aum和3 dB带宽是多少？当输入Ui 10 V , f =100 kHz 的信号时，其输出电压 U °是多少？(2)为了使放大电路的放大倍数相对变