电子技术基础模拟部分

..电子技术基础模拟部分绪论1、写出下列正弦电压信号的表达式〔设初始相角为零：峰-峰值10V,频率10kHz;有效值220V,频率50Hz;峰-峰值100mV,周期1ms；峰-峰值0.25V,角频率1000rad/s;解:正弦波电压表达式为,由于,于是得到：〔1；〔2；〔3；〔4；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。试分别计算下列条件下的源电压增益:<1> ,；<2> ,；<3> ,；<4> ,。电压放大电路模型解：由图可知,,,所以可得以下结果:,时,,,则源电压增益为。同理可得：3、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5μA和5mV,输出端接2kΩ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、电流增益、功率增益,并分别换算成dB数。解：电压增益电流增益功率增益当负载电阻时,电压放大电路输出电压比负载开路时输出电压减少20%,求该放大电路的输出电阻。解:设负载开路时输出电压为,负载电阻时输出电压为,根据题意而则一电压放大电路输出端接1kΩ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。解:设为负载电阻断开时输出电压,即;负载电阻时,输出电压为。根据,则输出电阻为6、某放大电路输入电阻,如果用1μA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4kΩ负载电阻时的电压增益、电流增益、功率增益,并分别换算成dB数表示。解:根据题意可得输出电阻由于放大电路开路输出电压为,电流信号源电流,负载电阻,于是可得7、有以下三种放大电路备用:〔1高输入电阻型：,,；〔2高增益型：,,；<3>低输出电阻型：,,。用这三种放大电路组合,设计一个能在100Ω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。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。在该放大器中,输入信号源为、内阻的电压源;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、和,于是放大器输入功率8、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。解:根据电路可得则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;中频区输出电压为,电压增益为;上限频率点输出电压为,增益。依题意又因为所以 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,通带电压增益,最大不失真交流输出电压范围是。〔1若输入一个的正弦波信号,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,重复回答<1>中的问题;<3>若,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,所以此时输入正弦波信号的频率,在的通频带内,,输出电压的峰值为,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,输出波形的峰值,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,超出通频带,的幅度会明显减小,所以不会出现非线性失真,又因为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,当运放的信号电压时,测得输出电压。求该运算放大器的开环增益。解：根据图题可知,则因此用分贝表示的开环增益为2、电路如图所示,运放的开环电压增益,输入电jT"阻,输出电阻,电源电压, 。〔1当运放输出电压的饱和值为电源电压时,求输入电压的最小幅值〔2>求输入电流。jT"解：〔1输入电压的最小幅值,当时,有输入电流3、电路如图所示,,设运放是理想的。<1>求、、、和的值;<2>求闭环电压增益、电流增益和功率增益;<3>当最大输出电压,反馈支路、的电流为100μA,当时,求、的值。解：〔1理想运放的输入电阻,,由图知,输出电压为理想运放,故电压增益电流增益功率增益说明理想运放,故从输入端不吸取电流,、皆为无穷。<3>当最大输出电压,反馈支路电流,,时,,,4、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：,。由a图可知：,,由b图可知：由c图可知：,由d图可知：,5、电路如图所示,设运放是理想的,图a电路中的,图b电路中的,图c中、,求各放大电路的输出电压和图a、b中各支路的电流。解：图〔a利用理想运放的特性：,图〔b因,图〔c运算电路的输出电压为差分式放大电路的输出电压为6、〔1设计一同相放大电路,如图a所示,其闭环增益,当时,流过每一电阻的电流小于100μA,求和的最小值;〔2设计一反相放大电路,如图b所示,使其电压增益,当输入电压时,流过和的电流小于20μA,求和的最小值。解：〔1同相放大电路如图a所示,,<2>同相放大电路如图b所示,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,信号内阻,<1试证明输出电压,求输入电阻和输出电阻；<2>当,,,求输出电压和互阻增益。解：〔1因为,所以,则输入电阻,因为,；理想运放,故输出电阻〔2输出电压8、电路如图所示,设运放是理想的,设三极管T的<1>求出三极管的c、b、e各极的电位值;<2>若电压表读数为200mV,试求三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<2>三极管的β值所以电流放大系数..9、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<有效值>,信号源内阻,<为电路外接电阻>。要求输出电压<有效值>,求电路中各电阻值,设计时该电路所有电阻小于500kΩ。解：电路所需的电压增益若选择,选,于是选标准电阻,,,则电压增益为,为提高选,则则,,时该电路满足设计要求,但此设计不是唯一的。10、将电压源转换为电流源驱动线圈的电压-电流转换器,如图所示。求的表达式。〔注:电路中为使独立于,设。解：理想运放的特性：虚短,,则有,可得,〔a,〔b由题中式a求出,代入式b可得因设,则。11、差分放大电路如图所示,运放是理想的,电路中。<1>设,输入电阻,,在作用下,求、、和的电阻值；i1<2>时,求从输入信号端看进去的输入电阻的值;<3>时,求从输入信号端看进去的输入电阻的值。i1解：由教材式〔2.4.6得知,在作用下输入电阻为,选由教材式〔2.4.5得,所以〔2时,作用下的输入电阻由理想运放的特性有,,。列出如下方程由上式可以解得所以端的输入电阻为由此看出,端看进去的电阻与的大小有关系。当时,。〔3时,作用下的输入电阻由,,所以,作用下的输入电阻为12、一高输入电阻的桥式放大电路如图所示,<1>试写出的表达式〔〔2当,δ=0.01时,求、、和。解：〔1由、为电压跟随器,有,、为差分式运算电路的输入电压信号,即有〔2,δ=0.01时,,13、仪用放大器电路如图所示,设电路中,为固定电阻和电位器串联,若要求电压增益在5-400之间可调,求所需电阻、的阻值范围。并选取、、和,但电路中每个电阻值必须小于250kΩ。解：由教材式〔2.4.9可知,,当最大增益时,设,当,得,取,。当最小电压增益时,为,取取,,〔电位器可满足在5-400之间可调。14、INA2182型仪用放大器电路如图所示,其中是外接电阻。〔1它的输入干扰电压<直流>,输入信号,输入端电压,,当时,求出、、和的电压值；〔2当输入电压时,要求,求此时外接电阻的阻值。解：〔1利用虚短,,。因,所以输出电压为说明仪用放大器可以抑制两输入端的共同干扰信号电压。〔2当,时,仪用放大器的增益为由教材式〔2.4.9可求,外接电阻代替图中可选用一个的固定电阻和的电位器串联。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的表达式。解：、为电压跟随器,有,利用理想运放的特性,有将上述方程联立求解,得,,故16、设计一反相加法器,使其输出电压,允许使用的最大电阻值为280kΩ,求各支路的电阻。解：设反响加法器各支路的电阻为、、、,反馈支路电阻为。因输出电压等于各输入电压按不同比例相加之和,由可写为由上式可知最大电阻应选为,故选,所以各支路电阻分别为：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中输出电压的表达式。当时,应为多少？〔2求图b中输出电压的表达式,当时,应为多少？解：〔1图a的输出电压为式中即若,则〔2由于图b的A是电压跟随器,故输出电压为〔A同相端电压而当时,则18、加减运算电路如图所示,求输出电压的表达式。 解：方法一：应用虚短概念和叠加原理。令,则再令,则将和叠加便得到总的输出电压