高玉良《电路和模拟电子技术》第3版全部习题答案及解析

...wd......wd......wd...第一章电路的基本概念和基本定律1.1在题1.1图中，各元件电压为U1=-5V，U2=2V，U3=U4=-3V，指出哪些元件是电源，哪些元件是负载解：元件上电压和电流为关联参考方向时，P=UI；电压和电流为非关联参考方向时，P=UI。P>0时元件吸收功率是负载，P<0时，元件释放功率，是电源。此题中元件1、2、4上电流和电流为非关联参考方向，元件3上电压和电流为关联参考方向，因此P1=-U1×3=-〔-5〕×3=15W；P2=-U2×3=-2×3=-6W；P3=U3×〔-1〕=-3×〔-1〕=3W；P4=-U4×〔-4〕=-〔-3〕×〔-4〕=-12W。元件2、4是电源，元件1、3是负载。1.2在题1.2图所示的RLC串联电路中，求i、uR和uL。解：电容上电压、电流为非关联参考方向,故电阻、电感上电压、电流为关联参考方向1.3在题1.3图中，I=2A，求Uab和Pab。解：Uab=IR+2-4=2×4+2-4=6V，电流I与Uab为关联参考方向，因此Pab=UabI=6×2=12W1.4在题1.4图中，IS=2A，US=4V，求流过恒压源的电流I、恒流源上的电压U及它们的功率，验证电路的功率平衡。解：I=IS=2A，U=IR+US=2×1+4=6VPI=I2R=22×1=4W，US与I为关联参考方向，电压源功率：PU=IUS=2×4=8W，U与I为非关联参考方向，电流源功率：PI=-ISU=-2×6=-12W，验算：PU+PI+PR=8-12+4=01.5求题1.5图中的R和Uab、Uac。解：对d点应用KCL得：I=4A，故有RI=4R=4，R=1ΩUab=Uad+Udb=3×10＋〔-4〕=26VUac=Uad-Ucd=3×10-(-7)×2=44V1.6求题1.6图中的U1、U2和U3。解：此题由KVL求解。对回路Ⅰ，有：U1-10-6=0，U1=16V对回路Ⅱ，有：U1+U2+3=0，U2=-U1-3=-16-3=-19V对回路Ⅲ，有：U2+U3+10=0，U3=-U2-10=19-10=9V验算：对大回路，取顺时针绕行方向，有：-3+U3-6=-3+9-6=0，KVL成立1.7求题1.7图中的Ix和Ux。解：〔a〕以c为电位参考点，那么Va=2×50=100VI3×100=Va=100，I3=1A，I2=I3+2=3A，UX=50I2=150VVb=UX+Va=150+100=250VI1×25=Vb=250,I1=10A，IX=I1+I2=10+3=13A〔b〕对大回路应用KVL，得：6×2-37+UX+3×15=0，UX=-20V由KCL得：6+IX+8-15=0IX=1A1.8求题1.8图中a点的电位Va。解：重画电路如〔b〕所示，设a点电位为Va，那么，，由KCL得：I1+I2+I3=0即解得1.9在题1.9图中，设,求uL、iC、i和u。解：uL=由KCL得：由KVL得：1.10求题1.10图所示电路端口的伏安关系。解，a点电位Va=-Us+RI+U，对a点应用KCL，得(其中R12=R1||R2)解得U=US+R12〔IS1+IS2〕-〔R12+R〕I第二章电路的基本分析方法2.1求题2.1图所示电路的等效电阻。解：标出电路中的各结点，电路可重画如下：〔a〕图Rab=8+3||[3+4||〔7+5〕]=8+3||〔3+3〕=8+2=10Ω〔b〕图Rab=7||(4||4+10||10)=7||7=3.5Ω〔c〕图Rab=5||[4||4+6||(6||6+5)]=5||(2+6||8)=5||(2+3.43)=2.6Ω〔d〕图Rab=3||(4||4+4)=3||6=2Ω〔串联的3Ω与6Ω电阻被导线短路〕2.2用电阻的丫-△的等效变换求题2.2图所示电路的等效电阻。解：为方便求解，将a图中3个6Ω电阻和b图中3个2Ω电阻进展等效变换，3个三角形连接的6Ω电阻与3个星形连接的2Ω电阻之间可进展等效变换，变换后电路如以以下图。Rab=2+(2+3)||(2+3)=4.5Ω〔b〕Rab=6||(3||6+3||6)=6||4=2.4Ω2.3将题2.3图所示电路化成等效电流源电路。解：〔a〕两电源相串联，先将电流源变换成电压源，再将两串联的电压源变换成一个电压源，最后再变换成电流源；等效电路为〔b〕图中与12V恒压源并联的6Ω电阻可除去〔断开〕，与5A恒流源串联的9V电压源亦可除去〔短接〕。两电源相并联，先将电压源变换成电流源，再将两并联的电流源变换成一个电流源，等效电路如下：2.4将题2.4图所示电路化成等效电压源电路。解：〔a〕与10V电压源并联的8Ω电阻除去〔断开〕，将电流源变换成电压源，再将两串联的电压源变换成一个电压源，再变换成电流源，最后变换成电压源，等效电路如下：〔b〕图中与12V恒压源并联的6Ω电阻可除去〔断开〕，与2A恒流源串联的4Ω亦可除去〔短接〕，等效电路如下：2.5用电源等效变换的方法，求题2.5图中的电流I。解：求电流I时，与3A电流源串联的最左边一局部电路可除去〔短接〕，与24V电压源并联的6Ω电阻可除去〔断开〕，等效电路如下，电路中总电流为，故2.6用支路电流法求题2.6图中的I和U。解：对结点a，由KCL得，I1+2-I=0对左边一个网孔，由KVL得6I1+3I=12对右边一个网孔，由VKL得U+4-3I-2×1=0解方程得I=2.67A,U=6V2.7用支路电流法求题2.7图中的电流I和U。解：与10V电压源并联的电阻可不考虑。设流过4Ω电阻的电流为I1，那么有I+I1=10U=1×I+10=4I1解得I=6A，I1=4A，U=16V2.8用网孔电流法求题2.8图中的电流I。解：设1A电流源上电压为U1，2A电流源上电压为U2，网孔a中电流为逆时针方向，Ia=I，网孔b、c中电流均为顺时针方向，且Ib=1A，Ic=2A，网孔a的方程为：6I+3Ib+Ic=8即6I+3×1+1×2=8解得I=0.5A2.9用网孔电流法求题2.9图中的电流I和电压U。解：设网孔电流如以以下图，那么Ia=3A,Ib=I,Ic=2A,网孔b的方程为-8Ia+15I+4Ic=-15即-8×3+15I+4×2=-15，解得8Ω电阻上的电流为,2.10用结点电压法求题2.10图中各支路电流。解：以结点C为参考点，结点方程为，解方程得Ua=6V,Ub=-2V,验算：I1、I2、I3满足结点a、b的KCL方程2.11用结点电压法求题2.11图所示电路各结点电压。解：以结点a，b，c为独立结点，将电压源变换为电流源，结点方程为解方程得Ua=21V,Ub=-5V,Uc=-5V2.12用弥尔曼定理求题2.12图所示电路中开关S断开和闭合时的各支路电流。解：以0点为参考点，S断开时，，，，IN=0，S合上时，，，2.13在题2.13图所示的加法电路中，A为集成运算放大器，流入运算放大器的电流IN=IP=0，且UN=UP，证明：解：由于IP=0，所以UP=IPR=0，UN=UP=0，，，，，由于IN=0，对结点N，应用KCL得：If=I1+I2+I3，即2.14利用叠加定理求题2.14图所示电路中电流源上的电压U。解：12V电压源单独作用时电路如图a所示2A电流源单独作用时电路如图b、c所示2.15在题2.15图所示电路中，两电源US和US2对负载RL供电，当US2=0时，I=20mA，当US2=-6V时，I=-40mA，求(1)假设此时令US1=0，I为多少(2)假设将US2改为8V，I又为多少解：此题用叠加定理和齐性原理求解〔1〕US1单独作用即US2=0时，I′=20mA。设US2单独作用即US1=0时，负载电流为I″，两电源共同作用时，I=-40mA。由叠加定理得I′+I″=-40，I″=-40-I′=-40-20=-60mA〔2〕由齐性原理，US2改为8V单独作用时的负载电流为I=I′+I″=20+80=100mA2.16在题2.16图所示电路中，当2A电流源没接入时，3A电流源对无源电阻网络N提供54W功率，U1=12V；当3A电流源没接入时，2A电流源对网络提供28W功率，U2为8V，求两个电流源同时接入时，各电源的功率。解：由题意知，3A电流源单独作用时，，，2A电流源单独作用时，，，两电源同时接入时，，，故，2.17用戴维宁定理求题2.17图所示电路中的I。解：断开一条8Ω支路后，并不能直接求出端口开路电压，如将两条8Ω支路同时断开，如图a所示，那么问题要简便得多，Uoc=Uac+Ucb=,RO=3||6=2Ω，戴维宁等效电路如图b所示，2.18在题2.18图所示电路中，N为含源二端电路，现测得R短路时，I=10A；R=8Ω时，I=2A，求当R=4Ω时，I为多少解：设有源二端电路N的端口开路电压为UOc，端口等效电阻为RO，那么等效电路如图(a)所示，由条件可得：Uoc=10R0,UOc=2(R0+8)解得Uoc=20V,RO=2Ω，因此，当R=4Ω时，2.19题2.19图所示电路中D为二极管，当Uab>0时，二极管导通，当Uab<0时，二极管截止〔相当于开路〕。设二极管导通时的压降为0.6V，试利用戴维宁定理计算电流I。解：将二极管断开，求端口a、b间的开路电压和等效电阻，电路如图a所示，Uoc=Uac-Ubc=6-2=4V，RO=(6+2)||(2+6)=4Ω，等效电路如图b所示，二极管D导通，导通后，Uab=0.6V2.20用戴维宁定理求题2.20图所示电路中的电流I。解：将待求支路1Ω电阻断开后，由弥尔曼定理可得：，故Uoc=Va-Vb=7V,RO=Rab=2||3||6+12||4||3=2||2=2.5Ω，由戴维宁等效电路可得2.21用叠加定理求题2.21图所示电路中的U。解：3A电流源单独作用时，电路如图a所示，1Ω电阻上电流为U′U′=2I′+2I′，解得U′=2V，I′=0.5A12V电压源单独作用时电路如图b所示，1Ω电阻上电流为U″对左边一个网孔有：U″=2I″+2I″对右边一个网孔有：2I″=-2×〔I″+U″〕+12解得U″=4V，I″=1A故U=U′+U″=6V2.22求题2.22图所示电路的戴维南等效电路。解：端口开路时，I=0，受控电流源电流等于零，故U0c=9V，用外加电源法求等效电阻，电路如以以下图。UT=4×〔IT-0.5IT〕+8IT2.23求题2.23图所示电路的戴维南等效电路。解：端口开路时，流过2Ω电阻的电流为3UOC，流过6Ω电阻的为，故解得：UOC=-0.8V用短路电流法求等效电阻，电路如以以以下图所示。2.24求题2.24图所示电路从ab端看入的等效电阻。解：用外加电源法求等效电阻，电路如图(a)所示，设，流过RE的电流为iT+ib+βib，故有2.25题2.25图所示电路中，RL为何值时，它吸收的功率最大此最大功率等于多少解：将RL断开，那么端口开路电压UOC=2I1-2I1+6=6V，用外加电源法求等效电阻，电路如以以以下图所示，对大回路有UT=4IT+2I1-2I1=4IT因此，当RL=R0=4Ω时，它吸收的功率最大，最大功率为第三章正弦交流电路3.1两同频率的正弦电压，，求出它们的有效值和相位差。解：将两正弦电压写成标准形式，其有效值为，3.2相量，试写出它们的极坐标表示式。解：3.3两电流,假设，求i并画出相图。解：，两电流的幅值相量为，总电流幅值相量为相量图如右图所示。3.4某二端元件，其两端的电压相量为，电流相量为，f=50HZ，试确定元件的种类，并确定参数值。解：元件的阻抗为元件是电感，，3.5有一10μF的电容，其端电压为，求流过电容的电流i无功功率Q和平均储能WC，画出电压、电流的相量图。解：，电流超前电压90°，相量图如右图所示。QC=-UI=-220×0.69=-152Var3.6一线圈接在120V的直流电源上，流过的电流为20A，假设接在220V，50HZ的交流电源上，流过的电流为22A，求线圈的电阻R和电感L。解：线圈可看作是电感L与电阻R的串联，对直流电，电感的感抗等于0，故电阻为通以50Hz的交流电时，电路的相量模型如右图所示3.7在题3.7图所示的电路中，电流表A1和A2的读数分别为I1=3A，I2=4A，〔1〕设Z1=R，Z2=-jXC，那么电流表A0的读数为多少〔2〕设Z1=R，那么Z2为何种元件、取何值时，才能使A0的读数最大最大值是多少〔3〕设Z1=jXL，那么Z2为何种元件时，才能使A0的读数为最小最小值是多少解：Z1、Z2并联，其上电压一样〔1〕由于Z1是电阻，Z2是电容，所以Z1与Z2中的电流相位相差90°，故总电流为，A0读数为5A。〔2〕Z1、Z2中电流同相时，总电流最大，因此，Z2为电阻R2时，A0读数最大，最大电流是7A，且满足RI1=R2I2，因此〔3〕Z1、Z2中电流反相时，总电流最小，现Z1为电感，那么Z2为容抗为XC的电容时，A0读数最小，最小电流是1A，且满足3XL=4XC，因此3.8在题3.8图所示的电路中，I1=5A，I2=5A，U=220V，R=XL，求XC、XL、R和I。解：由于R=XL，故滞后，各电压电流的相量图如以以下图。由于I1=I2sin45º,所以I1、I2和I构成直角三角形。与同相，且I=I1=5A。，3.9在题3.9图所示的电路中，R1=R2=10Ω，L=31.8mH，C=318μF，f=50HZ,U=10V，求各支路电流、总电流及电容电压。解：XL=ωL=314×31.8×10-3=10Ω，电路的总阻抗Z=〔R1+jXL〕||〔R2-jXC〕=设，那么，3.10阻抗Z1=1+jΩ，Z2=3-jΩ并联后与Z3=1-j0.5Ω串联。求整个电路的等效阻抗和等效导纳。假设接在的电源上，求各支路电流，并画出相量图。解：等效阻抗等效导纳接上电源后电压、电流相量图如以以下图。3.11在题3.11图所示的移相电路中，假设C=0.318μF，输入电压为，欲使输出电压超前输入电压，求R的值并求出。解：由分压公式得欲使超前，复数R-j10000的辐角应为-30°，即3.12阻抗Z1=2+j3Ω和Z2=4+j5Ω相串联，求等效串联组合电路和等效并联组合电路，确定各元件的值。设ω=10rad/s。解：Z=Z1+Z2=6+j8Ω，等效串联组合电路参数为R=6Ω，X=8Ω电抗元件为电感，等效并联组合电路参数，，电抗元件为电感，3.13在题3.13图所示电路中，U=20V，I1=I2=2A，u与i同相，求I、R、XC和XL。解：与相位相差90°，故，由I1=I2得，超前45°，由于与同相，而垂直，所以垂直，又=+，所以、、构成直角三角形，相量图如以以下图。，，，3.14用电源等效变换的方法求题3.14图所示电路中的，。解：等效电路如以以下图3.15求题3.15图所示电路的戴维宁等效电路和诺顿等效电路。解：〔a〕由弥尔曼定理可得〔b〕ab端开路时，，故用短路电流法求等效阻抗，电路如以以下图，对大回路有：，，，3.16求题3.16图所示电桥的平衡条件。解：由电桥平衡条件公式得由复数运算规那么得，即3.17题3.17图所示电路中，，，用叠加定理求。解：单独作用时单独作用时，由分流公式得3.18题3.18图所示电路中，IS=10A，ω=5000rad/s，R1=R2=10Ω,C=10μF，μ=0.5，求电阻R2中的电流I。解：设，那么对右边一个网孔，有3.19题3.19图所示电路中，U=120V，求〔1〕各支路电流及总电流；〔2〕电路的平均功率、无功功率、视在功率和功率因数。解：设，那么〔1〕，，电流超前电压36.9º，电路呈容性。〔2〕3.20题3.20图所示电路中，,,C=20μF，求总电路和二端电路N的有功功率、无功功率和功率因素。解：，，由于电容的有功功率等于0，无功功率，故，3.21三个负载并接在220V的正弦电源上，其功率和电流分别为P1=4.4kW，I1=44.7A(感性),P2=8.8kW，I2=50A(感性)，P3=6.6kW，I=66A(容性)。求各负载的功率因数、整个电路的功率因数及电源输出的电流。解：设各负载的视在功率为S1、S2和S3，那么，，负载为容性，故各负载的无功功率为，，根据有功功率守恒和无功功率守恒，得：，总电流即电源电流为3.22一额定容量为10kAV，额定电压为220V，额定频率为50HZ的交流电源，如向功率为8kW、功率因数数为0.6的感性负载供电，电源电流是否超过额定电流值如要将功率因数提高到0.95，需并联多大的电容并联电容后，电源电流是多少还可以接多少只220V，40W的灯泡解：电源额定电流为，负载电流为，超过电源额定电流。将负载的功率因数从0.6提高到0.95，需并联的电容容量为并联电容后，电源电流为设并联电容后还可接入n只40W灯泡，接入n只灯泡后的功率因数角为，那么有功功率8000+40n≤104cos无功功率8000sin(arccos0.95)=104sin解得=14.5°，n≤42.07故还可接42只灯泡。3.23有一RLC串联电路，与10V、50HZ的正弦交流电源相连接。R=5Ω，L=0.2H，电容C可调。今调节电容，使电路产生谐振。求〔1〕产生谐振时的电容值。〔2〕电路的品质因数。〔3〕谐振时的电容电压。解：〔1〕由〔2〕〔3〕3.24一个电感为0.25mH，电阻为13.7Ω的线圈与85pF的电容并联，求该并联电路的谐振频率、品质因数及谐振时的阻抗。解：由于，故谐振频率为品质因数谐振时，等效电导为等效阻抗为3.25题3.25图电路中，，电源电压为110V，频率为50HZ，与同相。求：〔1〕各支路电流及电路的平均功率，画出相量图。〔2〕电容的容量C。解：由于Z的阻抗角为45°，故滞后45°，各支路电流及电压的相量图如以以下图。〔1〕，，〔2〕由得：3.26写出题3.26图所示电路两端的伏安关系式。解：〔a〕图中，与为非关联参考方向，故线圈1的自感电压取负号，又、均从同名端流出，故两线圈中互感电压与自感电压符号一样。，〔b〕图中与为非关联参考方向，故线圈2中的自感电压取负号，又、均从同名端流入，故两线圈中互感电压与自感电压符号一样。，3.27求题3.27图所示电路的等效阻抗。R1=18Ω，，ωL2=10Ω，ωM=6Ω。解：各支路电压、电流如以以下图，由于和一个从同名端流出，一个从同名端流入，故两线圈中互感电压与自感电压符号相反，又：代入数据可解得电路的等效阻抗3.28求题3.28图所示电路的等效阻抗Zab。解：，反映阻抗3.29题3.29图所示电路中，R1=R2=10Ω,ωL1=30Ω,ωL2=ωM=20Ω,,求输出电压和R2的功率P2。解：，，3.30题3.30图所示电路中，理想变压器的变比为10:1，uS=10sinωt,求u2。解：各电流、电压如以以下图，其关系如下：，，，由此解得3.31题3.31图所示电路中，如要使8Ω的负载电阻获得最大功率，理想变压器的变比应为多少解：8Ω负载折合至一次侧后的阻抗为8n2Ω，根据最大功率传输原理，当其等于50Ω时，负载得到最大功率，即有8n2=50，故3.32对称星形连接的三相负载Z=6+j8Ω，接到线电压为380V的三相电源上，设，求各相电流、相电压〔用相量表示〕。解：线电压为380V，相电压为220V，各相电压为：各相电流为，3.33对称三角形连接的三相负载Z=20+j34.6Ω，接到线电压为380V的三相电源上，设，求各相电流和线电流〔用相量表示〕。解：各相电流为，各线电流为，3.34两组三相对称负载，Z1=10Ω，星形连接，Z2=10+j17.3Ω，三角形连接，接到相电压为220V的三相电源上，求各负载电流和线电流。解：设，那么连接Z1的线电流为亦为Z1中的电流。三角形联结负载Z2中的电流为，连接Z2的线电流总线电流3.35题3.35图所示电路是一种确定相序的仪器，叫相序指示仪，。证明：在线电压对称的情况下，假定电容器所连接的那相为U相，那么灯泡较亮的为V相，较暗的为W相。解：设电源中点为N，负载中点为N′，由弥尔曼定理得，由此得各电压的相量图。从图中可看出，只要，那么，即V相负载电压大于W相负载电压，因此，较亮的是V相，较暗的是W相。3.36题3.36所示电路中，三相对称电源相电压为220V，白炽灯的额定功率为60W，日光灯的额定功率为40W，功率因数为0.5，日光灯和白炽灯的额定电压均为220V，设，求各线电流和中线电流。解：为简便计，设中线上压降可忽略，这样，各相负载电压仍对称，故三个灯炮中的电流相等，均为，因此，；W相灯泡电流，日光灯中电流，由于是感性负载，电流滞后W相电压，即W相线电流中线电流3.37阻抗均为10Ω的电阻、电容、电感，分别接在三相对称电源的U相、V相和W相中，电源相电压为220V，求〔1〕各相电流和中线电流；〔2〕三相平均功率。解：由题意知，负载是星形联结，设〔1〕，〔2〕由于电容、电感不消耗功率，故三相平均功率等于电阻的功率，即3.38功率为3kW，功率因数为0.8〔感性〕的三相对称负载，三角形连接在线电压为380V的电源上，求线电流和相电流。解：由得3.39求题3.34电路的总功率和功率因数。解：由3.34题知，时，，即阻抗角为，线电流为47.9A，因此总功率：功率因数：3.40证明：如果电压相等，输送功率相等，距离相等，线路功率损耗相等，那么三相输电线〔设负载对称〕的用铜量为单相输电线用铜量的3/4。证明：设电压为U，输送功率为P，负载的功率因数为cosφ,距离为l，铜的电阻率为ρ，三相输电线的截面为S，单相输电线的截面为S′，那么三相输电线中的电流，线路功率损耗单相输电线中的电流：，线路功率损耗为现要求功率损耗相等，即：，由此得三相输电线的用铜量为3Sl，单相输电线的用铜量为，即三相输电线的用铜量为单相输电线用铜量的3/4。第四章非正弦周期电流电路4.1验证图4.1.1(b)所示三角波电压的傅里叶级数展开式，并求出当Um=123V时的有效值。解：三角波电压在一个周期〔〕内的表示式为=由于是奇函数，故其傅里叶级数展开式中，系数A0=0，Ckm=0对第一个积分式作变量变换后，与第三个积分式一样，故=Um=123V时各谐波分量有效值为，，总有效值4.2求题4.2图所示半波整流电压的平均值和有效值。解：半波整流电压在一个周期内可表示为电压平均值电压有效值4.3在题4.3图所示电路中，L=1H，R=100Ω，ui=20+100sinωt+70sin3ωt，基波频率为50Hz，求输出电压u0及电路消耗的功率。解：电感对直流相当于短路，故输出电压中直流分量U0=20V，由分压公式得，u0中基波分量为电流中基波分量为三次谐波分量为电路消耗的功率为各谐波消耗的功率之和或为电阻R消耗的平均功率4.4在题4.4图所示电路中，US=4V，u(t)=3sin2tV，求电阻上的电压uR。解：利用叠加定理求解较方便直流电压源Us单独作用时交流电压源单独作用时电阻与电感并联支路的等效阻抗为故4.5在RLC串联电路中，R=10Ω，L=0.05H，C=22.5μF，电源电压为u(t)=60+180sinωt+60sin(3ωt+45°)+20sin(5ωt+18°),，基波频率为50HZ，试求电路中的电流、电源的功率及电路的功率因数。解：RLC串联电路中，电容对直流相当于开路，故电流中直流分量为零。对基波基波电流的幅值相量为对三次谐波，，三次谐波电流的幅值相量为对五次谐波，五次谐波电流的幅值相量为总电流为电源的功率电路的无功功率功率因数4.6在题4.6图所示π型RC滤波电路中，ui为全波整流电压，基波频率为50HZ，如要求u0的二次谐波分量小于直流分量的0.1%，求R与C所需满足的关系。解：全波整流电压为显然，中的直流分量与中的直流分量相等，为对二次谐波，其幅值为按要求有即第五章电路的暂态分析5.1题5.1图所示各电路在换路前都处于稳态，求换路后电流i的初始值和稳态值。解：〔a〕，换路后瞬间稳态时，电感电压为0，〔b〕，换路后瞬间稳态时，电容电流为0，〔c〕，换路后瞬间稳态时电感相当于短路，故〔d〕换路后瞬间稳态时电容相当于开路，故5.2题5.2图所示电路中，S闭合前电路处于稳态，求uL、iC和iR的初始值。解：换路后瞬间，，5.3求题5.3图所示电路换路后uL和iC的初始值。设换路前电路已处于稳态。解：换路后，，4mA电流全部流过R2，即对右边一个网孔有：由于，故5.4题5.4图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后的i、iL和uL。解：对RL电路，先求iL(t)，再求其它物理量。电路换路后的响应为零输入响应，故换路后两支路电阻相等，故，V5.5题5.5图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后的uC和i。解：对RC电路，先求uC(t)，再求其它物理量S合上后，S右边局部电路的响应为零输入响应5.6题5.6图所示电路中，开关合上前电感中无电流，求。解：由题意知，这是零状态响应，先求故5.7题5.7图所示电路中，t=0时，开关S合上。电容电压的初始值为零，求uC(t)和i(t)。解：这也是一个零状态响应问题，先求再求其它量5.8题5.8图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后的uC(t)。解：这是一个全响应问题，用三要素法求解5.9题5.9图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后uC(t)的零输入响应、零状态响应、暂态响应、稳态响应和完全响应。解：电路的时间常数零输入响应为：V零状态响应为：稳态响应为：2V，暂态响应为：全响应为：5.10题5.10图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后的i(t)。解：用三要素求解由弥尔曼定理可求得5.11题5.11图所示电路中，US=100V，R1=5kΩ，R2=20kΩ，C=20μF，t=0时S1闭合，t=0.2S时，S2翻开。设uC(0-)=0，求uC(t)。解：为零状态响应，为全响应，，，V5.12题5.12图(a)所示电路中，i(0-)=0，输入电压波形如图(b)所示，求i(t)。解：，，时，故5.13题5.13图(a)所示电路中，电源电压波形如图(b)所示，uC(0-)=0，求uC(t)和i(t)。解：，单位阶跃响应为5.14要使题5.14图所示电路在换路呈现衰减振荡，试确定电阻R的范围，并求出当R=10Ω时的振荡角频率。解：临界电阻，即R<20时，电路在换路后呈现衰减振荡，R=10Ω时，故衰减振荡角频率5.15题5.15图所示电路中，换路前电路处于稳态，求换路后的uC、i、uL和imax。解：由于故换路后电路处于临界状态时，即t=10-3S时，最大第六章二极管与晶体管6.1半导体导电和导体导电的主要差异有哪几点答：半导体导电和导体导电的主要差异有三点，一是参与导电的载流子不同，半导体中有电子和空穴参与导电，而导体只有电子参与导电；二是导电能力不同，在一样温度下，导体的导电能力比半导体的导电能力强得多；三是导电能力随温度的变化不同，半导体的导电能力随温度升高而增强，而导体的导电能力随温度升高而降低，且在常温下变化很小。6.2杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是若何产生的杂质半导体中少数载流子的浓度与本征半导体中载流子的浓度相比，哪个大为什么答：杂质半导体中的多数载流子主要是由杂质提供的，少数载流子是由本征激发产生的，由于掺杂后多数载流子与原本征激发的少数载流子的复合作用，杂质半导体中少数载流子的浓度要较本征半导体中载流子的浓度小一些。6.3什么是二极管的死区电压它是若何产生的硅管和锗管的死区电压的典型值是多少答：当加在二极管上的正向电压小于某一数值时，二极管电流非常小，只有当正向电压大于该数值后，电流随所加电压的增大而迅速增大，该电压称为二极管的死区电压，它是由二极管中PN的内电场引起的。硅管和锗管的死区电压的典型值分别是0.7V和0.3V。6.4为什么二极管的反向饱和电流与外加电压基本无关，而当环境温度升高时又显著增大答：二极管的反向饱和电流是由半导体材料中少数载流子的浓度决定的，当反向电压超过零点几伏后，少数载流子全部参与了导电，此时增大反向电压，二极管电流基本不变；而当温度升高时，本征激发产生的少数载流子浓度会显著增大，二极管的反向饱和电流随之增大。6.5若何用万用表判断二极管的阳极和阴极以及管子的好坏。答：万用表在二极管档时，红表笔接内部电池的正极，黑表笔接电池负极〔模拟万用表相反〕，测量时，假设万用表有读数，而当表笔反接时万用表无读数，那么说明二极管是好的，万用表有读数时，与红表笔连接的一端是阳极；假设万用表正接和反接时，均无读数或均有读数，那么说明二极管已烧坏或已击穿。6.6设常温下某二极管的反向饱和电流IS=30×10-12A，试计算正向电压为0.2V、0.4V、0.6和0.8V时的电流，并确定此二极管是硅管还是锗管。解：由，得时，时，时，时，由此可见，此二极管是硅管。6.7在题6.7图(a)的示电路中，设二极管的正向压降为0.6V，输入电压的波形如图(b)所示，试画出输出电压波形。解：uI=1V和2V时，二极管导通，u0=uI-0.6V，uI≤0.5V时，二极管截止，R中无电流，故u0=0，输出电压u0的波形如图C所示。6.8在题6.8图所示电路中，设二极管为理想二极管，输入电压V，试画出输入电压的波形。解：ui>-5V，二极管导通，由于二极管是理想的二极管，正向压降等于零，故此时u0=ui;ui<-5V，二极管截止，电阻中无电流，u0=-5V，u0波形如图b所示。6.9在题6.9图所示电路中，设各二极管均为理想二极管，求以下三种情况下的输出电压和通过各二极管的电流。〔1〕；〔2〕；〔3〕。解：〔1〕时，DA、DB导通，VD=0，DC截止，IC=0，U0=0。设DA、DB为一样的二极管，那么IA=IB=〔2〕VA=4V，VB=0，DB导通，VD=0，DA、DC截止，IA=IC=0，U0=0〔3〕VA=VB=4V，设DA、DB均导通，那么VD=4V，DC也导通，，而，IR1=IA+IB+IC不成立，故DA、DB应截止，IA=IB=0，DC导通，此时，U0=2.4×1=2.4V6.10现有两个稳压管，，，正向压降均为0.7V，如果要得到15V，9.7V，6.7V，3V和1.4V的稳定电压，这两个稳压管和限流电阻应若何连接画出电路。解：15V电压可由两只稳压管串联得到；9.7V可由9V稳压管的稳压值与另一稳压管的正向压降得到；3V是两稳压管稳定电压的差值；1.4V是两只稳压管的正向压降，电路如以以下图。6.11为什么三极管的基区掺杂浓度小而且做得很薄答：由于基区和发射区载流子是不同类型的，因此发射区的多数载流在正向电压的作用下扩散到基区后，要与基区的多数载流子复合。为使较多的载流子到达集电区，发射区扩散到基区的载流子应尽快通过基区，因而基区要做得薄一些。另外，基区的多数载流子浓度要较小，即掺杂浓度要小。6.12要使PNP三极管具有电流放大作用，EB和EC的正负极应若何连接，画出电路图并说明理由。解：晶体管要有电流放大作用，发射结应正偏，集电结应反偏，对PNP型晶体管来说，基极接EB的负极，发射极接EB的正极，集电极接EC的负极，电路如以以下图。6.13在一放大电路中，测得某正常工作的三极管电流IE=2mA，IC=1.98mA，假设通过调节电阻，使IB=40μA，求此时的IC。解：晶体管正常工作时，故，当时6.14在一放大电路中，有三个正常工作的三极管，测得三个电极的电位U1、U2、U3分别为〔1〕U1=6V，U2=3V，U3=2.3V〔2〕U1=3V，U2=10.3V，U3=10V〔3〕U1=-6V，U2=-2.3V，U3=-2V试确定三极管的各电极，并说明三极管是硅管还是锗管是NPN型还是PNP型。解：晶体管正常工作时，发射结电压硅管为0.7V左右，锗管为0.3V左右，由此可先确定哪二个极是基极和发射极，剩下的一个极那么是集电极。另外，由于集电结反偏，因此，对PNP型晶体管，集电极电位最低，对NPN型晶体管，集电极电位最高。〔1〕U23=0.7V，1是集电极，U1最大，因此，晶体管是NPN型硅管，这样2是基极，3是发射极。〔2〕U23=0.3V，1是集电极，U1最小，因此，晶体管是PNP型锗管，2是发射极，3是基极。〔3〕U32=0.3V，1是集电极，U1最小，因此，晶体管PNP型锗管，2是基极，3是发射极。6.15某三极管的极限参数为PCM=100mW，ICM=20mA，U〔BR〕CEO=15V。试问在以下几种情况下，哪种是正常工作〔1〕UCE=3V，IC=10mA；〔2〕UCE=2V，IC=40mA；〔3〕UCE=10V，IC=20mA；解：晶体管的安全工作区是：UCE<U(BR)CEO，IC<ICM，P=UCEIC<PCM，现在P1=30mW，P2=80mW，P3=200mW，因此，第一种情况下，晶体管正常工作，第二种情况下，IC>ICM，第三种情况下，P>PCM，第二、第三种情况下晶体管均不能正常工作。6.16试画出PNP型三极管的微变等效电路，标出各极电流的方向。解：对PNP型晶体管，由题6.12电路图知，基极电流从基极流出，集电极电流从集电极流出，故PNP型晶体管的微变等效电路如右图所示。第七章基本放大电路7.1试判断题7.1图中各电路能不能放大交流信号，并说明原因。解：a、b、c三个电路中晶体管发射结正偏，集电结反偏，故均正常工作，但b图中集电极交流接地，故无交流输出。d图中晶体管集电结正偏，故晶体管不能正常工作，另外，交流输入信号交流接地。因此a、c两电路能放大交流信号，b、d两电路不能放大交流信号。7.2单管共射放大电路如题7.2图所示，三极管的电流放大倍数。〔1〕估算电路的静态工作点；〔2〕计算三极管的输入电阻；〔3〕画出微变等效电路，计算电压放大倍数；〔4〕计算电路的输入电阻和输出电阻。解：〔1〕〔2〕〔3〕放大电路的微变等效电路如以以下图电压放大倍数〔4〕输入电阻：输出电阻7.3单管共射放大电路如题7.3图所示。〔1〕估算电路的静态工作点；〔2〕计算电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻〔3〕估算最大不失真输出电压的幅值；〔4〕当足够大时，输出电压首先出现何种失真，若何调节RB消除失真解：电路的直流通路如以以下图，由此定出静态工作点Q为，〔2〕由于RE被交流傍路，因此〔3〕由于UCEQ=4.3V，故最大不饱和失真输出电压为最大不截止失真输出电压近似为因此，最大不失真输出电压的幅值为3.6V。〔4〕由于，因此，输入电压足够大时，首先出现饱和失真，要消除此种现象，让饱和失真和截止失真几乎同时出现，应增大RB，使静态工作点下移。7.4画出题7.4图所示电路的交流通路和微变等效电路，标明电压电流的参考方向。解：各电路的交流通路和微变等效电路如以以下图。7.5在题7.5图所示的分压式偏置电路中，三极管为硅管，，。〔1〕估算电路的静态工作点；〔2〕假设接入5kΩ的负载电阻，求电压放大倍数，输入电阻和输出电阻；〔3〕假设射极傍路电容断开，重复〔2〕中的计算。解〔1〕用估算法求静态工作点，IC=2.6mA〔2〕电压放大倍数，其中〔3〕CE断开，工作点不变，电路的微变等效电路如以以下图电压放大倍数输入电阻输出电阻7.6在图7.4.1所示的共集放大电路中，设UCC=10V，RF=5.6kΩ，RB=240kΩ，三极管为硅管，β=40，信号源内阻RS=10kΩ，负载电阻RL=1kΩ，试估算静态工作点，并计算电压放大倍数和输入、输出电阻。解：基极电路的电压方程为RBIBQ+0.7+RE〔1+β〕IBQ=UCC由此得7.7题7.4图〔a〕所示电路为集电极——基极偏置放大电路，设三极管的值为50，VCC=20V，RC=10kΩ，RB=330kΩ。〔1〕估算电路的静态工作点；〔2〕假设接上2kΩ的负载电阻，计算电压放大倍数和输入电阻。解：〔1〕先画出电路的直流通路，由KVL可得代入数据，解方程得，，〔2〕接上负载后的微变等效电路如以以下图显然。另外，流过RB的电流为，故〔〕用表示，解方程可得下面求输入电阻，7.8题7.4图〔b〕所示电路为共基极放大电路。〔1〕画出直流通路，估算电路的静态工作点；〔2〕导出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算公式。解：〔1〕先画出电路的直流通路，如右图所示，与分压式偏置电路一样，〔2〕由7.4题所画微变等效电路得，，，即：7.9导出题7.9图所示电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算公式，证明当时，。解：电路的微变等效电路如以以下图，输入电阻输出电阻当时，接有负载时7.10在题7.4图〔c〕所示电路中，设kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，三极管的，，，求〔1〕电路的静态工作点；〔2〕电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：〔1〕先画出电路的直流通路，由KVL可得由和可得〔2〕由7.4题的微变等效电路可得7.11某放大电路的输出电阻为2kΩ，负载开路时的输出电压为4V，求放大电路接上3kΩ的负载时的输出电压值。解：根据戴维宁定理，对负载而言，放大电路和信号源可等效成一电压源与一电阻的串联，电压源的电压为负载开路时的输出电压，即4V，电阻即为输出电阻2kΩ，故接上3kΩ的负载电阻时，如以以下图，输出电压为7.12将一电压放大倍数为300，输入电阻为4kΩ的放大电路与信号源相连接，设信号源的内阻为1kΩ，求信号源电动势为10mV时，放大电路的输出电压值。解：放大电路的框图如以以下图，7.13求题7.13图所示两级放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。设。解：第一级电路为共集放大电路，第二级电路为共射放大电路，对第二级放大电路，对第一级放大电路输入电阻输出电阻7.14在题7.14图所示的两级放大电路中，设β1=β2=100，rbe1=6kΩ，rbe2=1.5kΩ，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。解：第一级电路为分压式射极偏置电路，其负载为第二级的输入电阻，第二级为射极输出器，其输入电阻为ri2作为第一级的负载RL1，故有而因此7.15两单管放大电路，Au1=-30，ri1=10kΩ，ro1=2kΩ，Au2=-100，ri2=2kΩ，ro2=2kΩ，现将它们通过电容耦合。〔1〕分别计算A1作为前级和A2作为前级时两级放大电路的电压放大倍数；〔2〕设信号源的内阻为10kΩ，计算上述两种放大电路的源电压放大倍数。解：将两放大电路用框图表示，如以以下图〔1〕A1作前级，A2作前级，那么〔2〕A1作前级A2作前级，那么7.16一个甲乙类OCL互补对称放大电路，UCC=12V，RL=8Ω，设三极管的饱和压降UCES=0。求：〔1〕电路的最大不失真输出功率；〔2〕直流电源提供的功率；〔3〕功率管的最小额定功率。解：UCES=0时，OCL互补对称放大电路的最大输出电压为电源电压，最大不失真输出功率〔2〕直流电源提供的功率〔3〕最小额定管耗功率7.17一额定功率为4W，阻值为8Ω的负载，如用OTL互补对称放大电路驱动，忽略三极管的饱和压降，电源电压应不低于多少解：忽略晶体管的饱和压降时，OTL互补对称放大电路的最大不失真输出功率，因此4W、8的负载正常工作时，应有，。7.18在上题中，设三极管的饱和压降UCES=1V，求电源电压及电源提供的功率。解：考虑晶体管的饱和压降时，OTL电路的最大输出电压，故有由式〔7.5.2〕得7.19图7.7.2所示差动放大电路中，设UCC=UEE=12V，RB=10kΩ，RC=4kΩ，RP=100Ω，RE=3kΩ，RL=10kΩ，β1=β2=50。计算电路的静态工作点、差模电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：静态工作点差模放大倍数求差模输入电阻的微变等效电路如以以下图7.20证明：单端输出时，长尾式差动放大电路的共模放大倍数和输出电阻分别为证明：共模输入，因此，，流过RE的电流为，RE上的压降为，折算到电流为的回路中，折合电阻为2RE。因此，单端输出时，微变等效电路如以以下图。共模放大倍数7.21试证明图7.7.7(d)所示单端输入，单端输出差分电路的差模电压放大倍数和输入电阻分别为〔提示：由可得，恒流源对输入信号相当于开路〕。证明：由于T1与T2一样，故，由得，即理想电流源对交流信号相当于开路，放大电路的微变等效电路如以以下图。由得，输入电阻7.22CF741运算放大器的电源电压为±15V，开环电压放大倍数为2×105，最大输出电压为±14V，求以下三种情况下运放的输出电压。〔1〕，；〔2〕，；〔3〕，解：运放在线性工作区时，由此得运放在线性工作区时，超过时，输出电压不再增大，仍为最大输出电压。〔1〕〔2〕〔3〕，输出为饱和输出，由于反相端电位高于同相端电位，故为负饱和输出，7.23某耗尽型MOS管的夹断电压，饱和漏极电流，求时的漏极电流ID和跨导gm。解：耗尽型MOS管的转移特性为，代入数据得由跨导的定义得因此，时7.24题7.24所示电路为耗尽型场效应管的自给偏压放大电路，设场效应管的夹断电压Up=-2V，饱和漏极电流IDSS=2mA，各电容的容抗均可忽略。〔1〕求静态工作点和跨导；〔2〕画出微变等效电路，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。〔3〕假设CS=0，重复〔2〕的计算。解：〔1〕求静态工作点。转移特性：由此解得IDQ=0.5mA，UGSQ=-1V〔舍去ID=2mA，UGS=-4V〕，由KVL方程：RDID+UDS+RSID=UDD，可得UDSQ=UDD-〔RD+RS〕IDQ=10-〔6.8+2〕×0.5=5.6V〔2〕放大电路的微变等效电路如图〔a〕所示〔RS被旁路〕输入电阻输出电阻〔3〕C3断开时，放大电路的微变等效电路如图〔b〕所示故输入电阻、输出电阻不变7.25在图7.9.7所示的分压式自偏共源放大电路中，RG=1MΩ，RG1=40kΩ，RG2=10Ω，RD=RS=2.5kΩ，RL=10kΩ，UDD=20V，各电容的容抗均可忽略，场效应管的夹断电压Up=-2V，饱和漏极电流IDSS=8mA。〔1〕求静态工作点和跨导；〔2〕画出微变等效电路，计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：〔1〕转移特性输入回路的KVL方程为解联立方程得，〔UGS应大于UP，故舍去，〕〔2〕微变等效电路如以以下图放大倍数输入电阻输出电阻第八章放大电路中的负反响8.1试判断题8.1图所示各电路中反响的极性和组态。解：用瞬时极性法可确定〔a〕是正反，〔b〕〔c〕〔d〕是负反响。假设uo=0，那么〔a〕、〔d〕中反响消失，而〔b〕、〔c〕中反响不消失，故〔a〕、〔d〕是电压反响，〔b〕、〔c〕是电流反响；另外〔a〕、〔c〕中反响支路和输入支路接在运放的同一输入端，是并联反响，〔b〕〔d〕中反响支路和输入支路接在运放的不同输入端，故是串联反响。8.2试判断题8.2图所示各电路中反响的极性和组态，指出反响元件。解：用瞬时极性法可确定〔a〕、〔b〕、〔c〕是负反响，〔d〕是正反响，〔c、d只考虑级间反响〕，令uo=0，那么〔a〕、〔b〕、〔c〕中反响均消失，而〔d〕中反响不消失，故〔a〕〔b〕、〔c〕是电压反响，〔d〕是电流反响；另外〔a〕中反响支路与输入支路接在晶体管的同一输入端〔基极〕，故是并联反响，而〔b〕〔c〕〔d〕中反响支路与输入支路接在晶体管的不同输入端，故是串联反响。〔a〕中反响元件是RF；〔b〕中反响元件是RE；〔c〕中反响元件是RF、RE1；〔d〕中反响元件是RF、RE1、RE2。8.3在题8.3图所示电路中，既有交流反响，又有直流反响，分别指出构成交流反响的反响元件和构成直流反响的反响元件，并分析级间交流反响的反响组态。解：直流反响的反响元件是RE1、RE2和RE3，无级间反响；交流反响的反响元件是RF、CF、RE1和RE3，由瞬时极性法可确定级间交流反响是负反响；u0=0时，反响不消失，是电流反响；反响支路与输入支路接在晶体管的不同输入端，故是串联反响，因此，该电路的级间反响是串联电流交流负反响。8.4指出题8.1图和题8.2图中哪些电路能稳定输出电压，哪些能稳定输出电流，哪些能提高输入电阻，哪些能降低输出电阻。解：由于电压负反响能稳定输出电压，降低输出电阻，电流负反响能稳定输出电流，故题8.1图中〔d〕和题8.2图中〔a〕、〔b〕、〔c〕能稳定输出电压，降低输出电阻，题8.1图中〔b〕、〔c〕能稳定输出电流。又由于串联负反响能提高输入电阻，因此题8.1图中〔b〕、〔d〕和题8.2图中〔b〕、〔c〕能提高输入电阻。8.5如果要求当负反响放大电路的开环放大倍数变化25%时，其闭环放大倍数变化不超过1%，又要求闭环放大倍数为100，问开环放大倍数和反响系数应选什么值如果引入的反响为电压并联负反响，那么输入电阻和输出电阻若何变化变化了多少解：由可得，又，故，选A=2500，那么F=9.6×10-3，如引入的反响为电压并联负反响，那么输入电阻和输出电阻均降为原值的1/25。8.6在题8.6图所示的两级放大电路中，出现了非线性失真。输入信号为正弦波，其有效值为10mV，输出信号由基波和二次谐波组成，基波分量有效值为10V，二次谐波分量有效值为1V。求〔1〕假设要求二次谐波减小至0.1V，若何引反响，反响系数为多少反响电阻若何取值〔2〕引入反响后，如要求其波输出仍为10V，应采取什么措施解：〔1〕原放大电路的电压放大倍数是1000，现要使二次谐波分量由1V降为0.1V，降为原值的1/10，那么1+AF=10，F=0.009，由于对输入、输出电阻无特别要求，故可引入电压串联负反响，如以以下图，反响系数，〔2〕引入负反响后，电路的电压放大倍数为，因此假设要求基波输出仍为10V，那么应提高输入电压，，即将输入电压提高到100mV。8.7判断题8.7图所示电路的反响组态，估算电压放大倍数，并说明对输入、输出电阻的影响。解：电路的反响组态是电压串联负反响，，反响系数。由于运放的开环放大倍数很大，AF远大于1，因此又由于运放的输入电阻很大，引入串联负反响后，输入电阻增大到开环时的〔1+AF〕倍，因此，电路的输入电阻可看作无限大；另外，引入电压负反响后，输出电阻要降到开环时的1/〔1+AF〕，而运放的输出电阻本来就较小，因此，电路的输出电阻可看作为零。8.8在深度负反响条件下，估算题8.1中图〔b〕、〔c〕、〔d〕三个电路的电压放大倍数。解：题8.1图〔b〕是串联负反响，，由反相输入端虚断可得对结点a应用KCL得故题8.1图〔c〕电路为并联负反响，，由虚短可得，由可得题8.1图〔d〕电路为串联负反响，故8.9设题8.2中图〔a〕、〔c〕电路满足深度负反响条件，试估算其电压放大倍数。解：题8.2图〔a〕电路为电压并联负反响，在深度负反响条件下，Ib=0，Ii=If，基极电位可看作零，这样=因此题8.2图〔c〕电路为电压串联负反响，在深度负反响条件下，故8.10负反响电路如题8.10图所示，假设要降低输出电阻，应从C点和E点中哪点引出输出电压设负载电阻为RL，分别估算从C点输出电压和从E点输出电压时的电压放大倍数。解：要降低输出电阻，应引入电压负反响，因此，输出电压要从E点引出。电路从C点引出输出电压时电压放大倍数电路从E点引出输出电压时，与RL无关。第九章信号的运算与处理电路9.1求题9.1图所示电路中的、和。解：A1构成反相比例电路A2构成同相比例电路u0=u01-u02=-21uI9.2试证明题9.2图所示电路的输出电压。解：A1构成同相比例电路由虚短可得u2-=uI2，由虚断可得将前二式代入上式可得9.3求题9.3图所示运算电路的输入输出关系。解A1构成反相比例电路，A2那么构成反相加法电路9.4求题9.4图所示运算电路的输出电压。设，。解：由虚断可得由虚短u+=u-得u0=-2uI1+2uI2+uI39.5用二个运放设计一个实现的运算电路，画出电路图，标出各电阻值，电阻的阻值限在〔1~500〕之间。解：运算可通过二级反相加法电路实现，如以以下图，与要求对比得，取RF2=100kΩ，R2=20kΩ又取R4=RF2=100kΩ，那么，取RF1=240kΩ，那么R1=80kΩ，R3=30kΩ。这样，除R1不是标称电阻外，R2、R3、RF1、RF2均是标称电阻。平衡电阻R5=R1||R3||RF1=80||30||240=30||60=20kΩR6=R2||R4||RF2=20||100||100=20||50=14.3kΩ9.6求题9.6图所示电路的输出电压。解：两运放均接成负反响，故工作在线性工作区。由虚短可得uI=uAB=uR1+uR2由虚断可得u0=2uR1+2uR2=2(uR1+uR2)=2uI9.7求题9.7图所示电路中各运放输出电压的表示式。解：A1为反相比例电路A2为同相比例电路A3为减法电路9.8求题9.8图所示电路中的u01、u02和u0。设R1=R2=10kΩ，R3=R4=5kΩ。解：A1、A2均成电压跟随器，因此，u01=uI1,u02=uI2同相输入端虚断，由弥漫定理可得由虚短和虚断得9.9求题9.9图所示电路输出电压与输入电压的关系式。解：〔a〕图电路是一积分加法电路，由虚短可得u-=0由虚断得〔b〕图是一微分电路，由虚短和虚断可得9.10题9.10图所示电路为一波形转换电路，输入信号为矩形波，设电容的初始电压为零，试计算t=0、10s、20s时u01和u0的值，并画出u01和u0的波形。解：A1构成积分电路A2构成反相加法电路t=0，u01=uc=0，uo=0.5V，，故V，，t=20s,u01=-20+20=0,u0=0.5V各输出波形如图形示。9.11在题9.11图所示电路中，T1、T2、T3为一样的三极管，输入信号大于零，求输出电压u0，说明此电路完成何种运算功能。解：A1、A2构成对数运算电路，A3成反相加法电路，A4构成指数运算电路，由于输入信号大于零，故是一反相乘法电路。9.12题9.12图为同相除法电路，试写出输出电压与输入电压的函数关系，并分析电路正常工作时，输入电压极性和k值正负的要求。解：乘法器输出u01=kuI2u0，而故为使运放正常工作，引入的反响应是负反响，这要求u01与u0的极性一样，即要求kuI2＞0，因此，当输入电压uI2＞0时，应选用同相乘法器，而当uI2＜0时，应选用反相乘法器9.13求题9.13图所示电路的输出电压。解：u01=k1uo2，u02=k1k2uo3，假设引入的反响是负反响，即u02与u0极性一样，k1k2＞0，那么由此得：9.14试判断题9.14图中各电路是什么类型的滤波器〔是低通、高通、带通、还是带阻滤波器，是有源还是无源滤波，几阶滤波〕。解：〔a〕是二阶低通滤波器，〔b〕是双T带阻滤波器，〔c〕是一阶高通滤波器，〔d〕是二阶带通滤波器。9.15题9.15图所示电路为一个一阶低通滤波电路。试推导电路的电压放大倍数，并求出-3dB截止频率。解：这是一阶有源低通滤波器，截止频率即-3dB频率，9.16在图9.2.4所示的二阶低通滤波器中，设R=R1=10，，。〔1〕计算通带截止频率fp和通带电压放大倍数；〔2〕示意画出电压放大倍数的对数幅频特性。解：〔1〕特征频率通带电压放大倍数电路的等效品质因数，由得设-3dB截止频率，那么有由此解得k=1.27，故：fp=1.27×159=202HZ〔2〕在f=f0处，Au=Aup=2,增益为20lg|Au|=6dB在l0f0处，增益为-40+6=-34dB在100f0处增益为-80+6=-74dB对数幅频特性曲线如以以下图，曲线以40dB/十倍频的速度下降。9.17在题9.17图所示电路中，，试画出电路的电压传输特性和输出电压波形。解：〔a〕uI>4V时，uo=6V，uI<4V时，uo=-6V，电压传输特性和输出电压波形如以以下图。〔b〕，时，输出跳变，因此门限电压UT=-2V。由于输入端接在同相端，因此，当uI>UT时，u0=+6V,uI<UT时，u0=-6V，电压传输特性和输出电压波形如以以下图。9.18在题9.18图所示电路中，设，求门限电压和回差电压，并画出电路的电压传输特性和输出电压波形。解：〔a〕门限电压，回差电压，电压传输特性和输出电压波形如图(a)所示。〔b〕由叠加定理可得门限电压满足方程门限电压，，回差电压,传输特性和输出波形如图(b)所示。9.19在题9.19图所示的窗口对比器中，设，，，二极管的正向压降为0.7V，运放的最大输出电压，试画出输出电压的波形。解：uI>UA=10V时，A1输出12V，A2输出-12V，D1导通，D2截止，u0=12-0.7=11.3V，uI<UB=-10V时，A1输出-12V，A2输出12V，D1截止，D2导通，u0=12-0.7=11.3VUB<uI<UA时，A1、A2均输出-12V，D1、D2均截止，u0=0，输出电压波形如以以下图。9.20题9.20图〔a〕所示电路中，输入电压uI的波形如图〔b〕所示，电容的初始电压为零。〔1〕指出A1、A2、A3各组成何种电路；〔2〕画出各输出电压、和的波形，标出有关电压值。解：运放A1构成积分电路，RC=10×103×0.1×10-6=10-3s，如时间以ms计，那么u01的波形如图(c)所示。运放A2构成滞回对比器，由于，故门限电压uo1>uT1时，uo2=6V，uo1<uT2时uo2=-6V运放A3构成一电压跟随器，u0=u02。波形如图(c)所示。第十章信号产生电路10.1证明：题10.1图所示RC振荡电路的振荡频率为证明：Z1=，以运放的同相端作为放大电路的输入端，反响系数电压放大倍数为大于零的为实数，即=0。因此，当+0时、即0时，电路就有可能产生自激振荡。与0对应的关系式为即因此振荡频率为10.2题10.1图中，R1=2kΩ，R2=1kΩ，R3=5.1kΩ，RF=10kΩ,R3大致调到多大时，电路才能起振估算R3=4kΩ时输出电压的幅值。设二极管的正向压降为0.6V。解：由起振条件：AF≥1得即R3大致调到3.3kΩ时电路就能起振。设R3=4kΩ时，电路有稳定的正弦电压输出，那么根据平衡条件，有，RD=2kΩ由于二极管上的压降为0.6V，故有Uom=4.8V10.3将题10.3图所示电路的相应端点连接起来，构成文氏电桥振荡电路。电容为0.1uF，负温度系数电阻为4kΩ，假设要求振荡频率为1.25kHz，试确定电阻R和R1的阻值。解：电路要求当输出电压增大、电阻温度增高时，放大倍数减小，因此，负温度系数电阻应是RF。由振荡频率公式得由平衡条件得10.4试用相位平衡条件判断题10.4图所示电路能否产生自激振荡，并说明理由。解：电路a不能产生自激振荡。因为时，=180°，而0，不满足相位平衡条件：+0；电路b能产生自激振荡。当时，=360°，0，+360°，满足相位平衡条件。10.5题10.5所示电路中，CB、CC、CE足够大，试问哪些电路不可能产生自激振荡，请加以改正，并写出振荡频率公式。解：三个电路均不能产生自激振荡。a电路中，对并联谐振频率，=180°，而即0因此，要使电路能自激振荡，需再接入一级反相放大电路，使=360°。b图电路中，uB=0。电路不可能有交流输出，要产生自激振荡，应重新连线，改成电容三点式振荡电路，振荡频率c图电路中，集电极交流接地，故无交流输出，参加放集电极电阻RC并改变L2的同名端，那么对并联谐振频率有=180°，由选取适宜的M，使为负实数，即180°，从而满足相位平衡条件。10.6在图10.4.1所示的方波产生电路中，R1=R2=R=20kΩ，C=0.01uF，UZ=7V。计算矩形波的频率和uC的幅值。解：矩形波的振荡周期电容电压的幅值10.7在图10.4.4(a)所示电路的方波—三角波产生电路中，UZ=7V