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电子技术基础 模拟部分 第五版 复习思考题答案

第二章运算放大器

2.1 集成电路运算放大器

2.1.1答;通常由输入级,中间级,输出级单元组成,输入级由差分式放大电路组成,可以提高整个电路的性能。中间级由一级或多级放大电路组成,主要是可以提高电压增益。输出级电压增益为1,可以为负载提供一定的功率。

2.1.2答:集成运放的电压传输曲线由线性区和非线性区组成,线性区的直线的斜率即Vvo很大,直线几乎成垂直直线。非线性区由两条水平线组成,此时的Vo达到极值,等于V+或者V-。理想情况下输出电压+Vom=V+,-Vom=V-。

2.1.3答:集成运算放大器的输入电阻r约为10^6欧姆,输出电阻r约为100欧姆,开环电压增益Avo约为10^6欧姆。

2.2 理想运算放大器

2.2.1答:将集成运放的参数理想化的条件是:1.输入电阻很高,接近无穷大。2.输出电阻很小,接近零。

3.运放的开环电压增益很大。

2.2.2答:近似电路的运放和理想运放的电路模型参考书P27。

2.3 基本线性运放电路

2.3.1答:1.同相放大电路中,输出通过负反馈的作用,是使Vn自动的跟从Vp,使Vp≈Vn,或Vid=Vp-Vn≈0的现象称为虚短。

2.由于同相和反相两输入端之间出现虚短现象,而运放的输入电阻的阻值又很高,因而流经两输入端之间Ip=In≈0,这种现象称为虚断。

3.输入电压Vi通过R1作用于运放的反相端,R2跨接在运放的输出端和反相端之间,同相端接地。由虚短的概念可知,Vn≈Vp=0,因而反相输入端的电位接近于地电位,称为虚地。

虚短和虚地概念的不同:虚短是由于负反馈的作用而使Vp≈Vn,但是这两个值不一定趋向于零,而虚地Vp,Vn接近是零。

2.3.2答:由于净输入电压Vid=Vi-Vf=Vp-Vm,由于是正相端输入,所以Vo为正值,Vo等于R1和R2的电压之和,所以有了负反馈电阻后,Vn增大了,Vp不变,所以Vid变小了,Vo变小了,电压增益Av=Vo/Vi变小了。

由上述电路的负反馈作用,可知Vp≈Vn,也即虚短。由于虚地是由于一端接地,而且存在负反馈,所以才有Vp≈Vn=0.

2.3.3答:同相放大电路:1.存在虚短和虚断现象。 2.增益Av=Vo/Vi=1+R2/R1,电压增益总是大于1,至少等于1。 3.输入电阻接近无穷大,出电阻接近于零。

反相放大电路:1.存在虚地现象。 2.电压增益Av=Vo/Vi=-R2/R1,即输出电压与输入电压反相。 3.输入电阻Ri=Vi /I1=R1.输出电压趋向无穷大。

电路的不同:1.参考P28和P32的两个图。 2.根据上述各自的特征即可得出它们的区别。

2.3.4 参考书本图下面的分析和上述的特点区别。

2.3.5 答:电路的电压增益约为1,在电路中常作为阻抗变化器或缓冲器。

2.4 同相输入和反反相输入放大电路的其他应用

2.4.1各个图参考P34-P41,各个电路的输出电压和输入电压的关系参考图下的分析。

2.4.2

成炜:最后一道题不会做,你们房间把它算下吧。谢了!(*^__^*) 嘻嘻……

第三章二极管

3.2.1答:空间电荷区是由施主离子,受主离子构成的。因为在这个区域内,多数载流子已扩散到对方并复合掉了,或者说耗尽了,因此有称耗尽区。扩散使空间电荷区加宽,电场加强,对多数载流子扩散的阻力增大,但使少数载流子的漂移增强;而漂移使空间电荷区变窄,电场减弱,又使扩散容易进行,故空间电荷区也称为势垒区。3.2.2答:使PN结外加电压VF的正端接P区,负端接N区,外加电场与PN结内电场方向相反,此时PN出于正向偏置。

3.2.3答:增加。因为在外加反向电压产生的电场作用下,P区中的空穴和N区中的电子都将进一步离开PN结,使耗尽区厚度增加。

3.2.4答:只有在外加电压是才能显示出来。

3.2.5答:P67页。

3.3.1答:P71页

3.3.2

3.3.4答:P71页

3.3.5答:P71页

3.4.1答:P73页

3.4.2答:P74,76页

3.4.3答:P83页

第四章

4.1.1 不可以,因为BJT有集电区、基区和发射区。

4.1.2 不行。内部结构不同。

4.1.3 必须保证发射结正偏,集电结反偏。反偏,都正偏。

4.1.4 发射区向基区扩散载流子,形成发射极电流IE。IE=IEN+IEP,IC=ICN+ICBO

4.1.5(p106)

第一问没有找到;BJT输入电流Ic(或IE)正比于输入电流IE(或Ib)。如果能控制输入电流,就能控制输出电流,所以常将BJT成称为电流控制器件。

第四章

4.1.1 不可以,因为BJT有集电区、基区和发射区。

4.1.2 不行。内部结构不同。

4.1.3 必须保证发射结正偏,集电结反偏。反偏,都正偏。

4.1.4 发射区向基区扩散载流子,形成发射极电流IE。IE=IEN+IEP,IC=ICN+ICBO

4.1.5(p106)

第一问没有找到;BJT输入电流Ic(或IE)正比于输入电流IE(或Ib)。如果能控制输入电流,就能控制输出电流,所以常将BJT成称为电流控制器件。

4.1.6 (VCE=常熟) a=D IC / D IE(VCB=常熟)

4.1.8 IC,IE,VCE

4.1.9 IC,IE b上升

4.2.1 微弱电信号放大,信号源,外加直流电源VCC

4.2.2(p119)

4.2.3(p117)

4.2.4 不能IC, a上升

4.3.1 P120

4.3.2 P123

4.3.3 改变Vcc的极性(自己判断是否正确);截止失真

4.3.4 输入信号电压幅值比较小的条件下,P128

4.3.5 找不到,个人理解:放大电路工作可看成是静态工作电路(即直流电路)和交流通路的叠加,所以看成是先将直流通路短路处理,作为交流的地电位。

4.3.6 P130公式(4.3.7B) P111公式(4.1.11A)不是

4.3.7 P126 P132

4.4.1 电源电压的波动,元件参数的分散姓及元件的老化,环境温度

4.4.2 基极分压式射极偏置电路(理由见P135),含有双电源的射极偏置电路,含有恒流的射极偏置电路(理由见P139)

4.4.3 不能(答案不确定)

4.4.4 不能,Ce对静态工作点没有影响,对动态工作情况会产生影响,即对电阻Re上的电流信号电压有旁路作用4.

5.1 有共射,共基和共集;判断方法P147,4.5.3

4.5.2 P147,4.5.3的2

4.5.3 P141的4.5.1的2.动态分析

4.5.4 可以,根据式(4.4.1)-(4.4.4),可见静态电流Icq只与直流电压及电阻Re有关,以此温度变化时,Icq基本不变。

4.7.1

书上155页第一段,这主要是由BJT的极间电容、耦合电容和旁路电容的开路和短路引起。

4.7.2 频带宽度BW是等于上限截止频率减去下限截止频率,数学表达式是:BW=f(H)-f(L)

4.7.3 低频时,1/wc不可忽略,所以射极旁路电容是低频响应的主要影响因素。

高频是不会

4.7.4 直接耦合可以把原信号不作改变地放大,所以可以改善低频响应;

共基极放大电路中不存在密勒电容效应,所以共基极放大电路具有比较好的高频响应特性。

4.7.5

4.7.6

书上176

第五章

5.1.1答:二氧化硅是绝缘体

5.1.2答:P237

5.1.3答:P237

5.1.4答:P207

5.2.1答:P226 JFET 不能

BJT不能

P205耗尽型MOSFET 可以答案在P205画波浪线处

5.3.4答:P237 a图为BJT

5.3.5答:P237

第六章

6.1.1 257页第1段5行起

6.1.2图6.1.1 ,6.1.2 ,6.1.3 微电流源微电流源

6.1.3 259页最后一段

6.2.1 263页

6.2.2 100微安,0,100微伏,1000微伏

6.2.3 Vo=AvdVid+AvcVic得出

6.2.4 温度

6.2.5 264页最后两;,ro越大,即电流源Io越接近理想情况,Avc1越小,说明他抑制共模信号的能力越强;ro 差模短路,共模2ro

6.2.6 Kcmr=|Avd/Avc|,268页第一段,

6.2.7 266页波浪线

6.2.8 课件33 、34页

6.2.9 275页中间段;276第一段;10的9次方;10的5到6次方

6.3.1 (P277)

(1) 当vi1-vi2=vid=0时,vo1=vo2=Vcc-(Io/2)Rc,电路处于静态工作状态,。

(2)Vid在0~±VT范围内,vo1、vo2与vid间呈线性关系,放大电路工作在放大区。

(3)vid在VT~4VT间和- VT~ 4VT间,vo1、vo2与vid间呈非线性。电路工作在非线性区。

(4)vid<- VT和vid> +VT,曲线趋于平坦。

Vid的范围书上没说,只说了差分放大电路呈现良好的限幅特性,即范围很大。

6.3.2

等于差分放大电路的差模电压增益Avd1=-1/2gmRc,Avd2=1/2gmRc

6.4.1

由源极耦合差分放大输入级,输入级偏置电流源,共源放大输出级构成。

作用:输入级:输入级差分放大输入信号。电流源:为差分放大输入级提供直流偏置。输出级:放大输出信号6.4.2

由输入级,偏置电路,中间级,输出级组成。电流源作用:

1)主偏置电路中的T11 和T10 组成微电流源电路,由Ic10 供给输入级中T3,T4 的偏置电流。2)T8和T9组成镜像电流源,供给输入级T1,T2 的工作电流。3)T12和T13构成双端输出的镜像电流源,一路供给中间级的偏置电流和作为它的有源负载,另一路供给输出级的偏置电流。

6.4.3

输入级,电压放大级和输出级电路的基本形式分别是:差分式放大电路,共集电极电路和共射集放大电路,互补对称电路。

保护电路有:T15,T21,T22,T23,T24B

6.5.1答:在室温(25°C)及标准电源电压下,输入电压为零时,为了使集成运放的输出电压为零,在输入端加的补偿电压叫做失调电压Vio,其大小反映了运放制造中电路的对称程度和电位配合情况,其值愈大说明电路的对称程度愈差。输入偏置电流是指集成运放两个输入端静态电流的平均值,从使用角度来看,偏置电流愈小由于信号源内阻变化引起的输出电压变化也愈小,故它是重要的技术指标。输入失调电流是指Iio是指当输入电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差,Iio愈小愈好,它反映了输入级差分对管的不对称程度。

6.5.2答:要求输入失调电压和输入失调电流都比较小,可采用调零电位器的方法减小输出端的误差电压。不能用外接人工调零电路的方法完全抵消。

6.5.3 (1) LM741等一般运放(2)高输入电阻的运放。(3)输入失调电压Vio小的运放(4)失调电压电流小的运放

6.5.4转换速率的大小与许多因素有关,主要与运放所加的补偿电容、运放本身各级BJT的级间电容、以及放大电路提供的充电电流等因素有关,通常要求运放的SR大于信号变化斜率的绝对值。

6.5.5 Vom=Sr/(2∏BWp)=

7.96 V

6.5.6 见表6.5.1(书本291页)

6.6.1 电路是由vy控制电流源T3T4的电流iEE,iEE的变化导致BJT T1和T2的跨导gm变化,因此该电路称为变跨导式模拟乘法器。(结合图,书本296)

6.6.2 电压开平方运算电路

V2/R+Vi/R=0或V2=-Vi

Vo是-Vi的平方根,输入电压Vi必为负值

加一反相器

6.6.3 乘方运算电路、除法运算电路、开平方电路、压控放大器、调制和解调

6.7.1

噪声的种类及含义:P303开始到P305

低噪声放大电路的设计;参照P306减小噪声的措施

JFET的噪声最小

6.7.2

50HZ和100HZ色干扰电压的出现与解决:参照P307

由直流电源电压波动引起的干扰和抑制

6.7.3

地线接法的不正确与消除其干扰:参照P308

由接地点安排不正确而引起的干扰和正确接线

6.7.4

JFET

6.7.5

收音机内部存在闪烁噪点,外部受杂散电磁场干扰

第七章

7.1.1 什么是反馈?如何判断电路中有无反馈?

反馈是指将电路输出电量(电压或电流)的一部分或全部通过反馈网络,用一定的方式送回到输入电路,以影响输入电量(电压或电流)的过程。反馈体现了输出信号对输入信号的反作用。

是否存在反馈,只要看该电路的输出回路与输入回路之间是否存在反馈网络,即反馈通路。若没有反馈网络,则不能形成反馈。

7.1.2 什么是放大电路的开环和闭环状态?

若电路的输出回路与输入回路之间不存在反馈网络,则不能形成反馈,这种情况称为开环,若有反馈网络存在,则能形成反馈,称这种状态为闭环。

7.1.3 什么叫直流和交流反馈?为什么要引入直流负反馈?

存在于放大电路的直流通路中的反馈为直流反馈,存在于交流通路中的反馈为交流反馈。为了维持输出电流基本恒定而引入直流负反馈。

7.1.4 含义在P329得最后一段,判断方法:在P330得第一段。

7.1.5 在放大电路输入端,凡是反馈网络与基本放大电路串联连接,以实现电压比较得成为串联反馈; 在放大电路输入端,凡是反馈网络与基本放大电路并联连接,以实现电流比较得成为并联反馈;要求331得最后一段。

7.1.6 P332得最后两段。

7.2.1 基本类型:电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。

反馈类型判晰方法:P337页例721。或如下

????1.电压反馈与电流反馈的判断

???令Uo=0,即将放大电路输出端交流短路,若反馈信号Xf消失,则为电压反馈(Xf=FUo);若反馈信号Xf仍然存在,则为电流反馈(Xf=FIo)

?? 若能画出方框图,也可直接根据A、F网络在输出端连接形式来判定:并联为电压反馈,串联为电流反馈。????一般说来,反馈信号取自电压输出端(RL两端)的为电压反馈,反馈信号取自非电压输出端的为电流反馈。????2.串联反馈与并联反馈的判断

????令Ui = 0,即将放大电路输入端假想交流短路,若反馈信号作用不到放大电路输入端,这种反馈为并联反馈;若反馈信号仍能作用到放大电路输入端,则为串联反馈。当然也可直接根据基本放大电路与反馈网络的连接方式确定。一般说来,反馈信号加到共射电路基极的反馈为并联反馈;反馈信号加到共射电路发射极的反馈为串联反馈。????正确判断反馈放大电路的类型和反馈极性,是分析反馈放大电路的基础,一般来说可按以下步骤进行:????(1)找出反馈元件- 联系输入、输出回路的元件;

????(2)判别是电压反馈还是电流反馈令Uo = 0,看Xf是否存在;

????(3)判断是串联反馈还是并联反馈令Ui=0,看Xf能否作用到输入端;

????(4)判断反馈极性,采用瞬时极性法,串联反馈时看Ube的增减,并联反馈时看Ib的增减。

7.2.2 电压负反馈得重要特点是具有稳定输出电压的作用,,电流负反馈得特点是维持输出电流基本恒定。

7.3.1 减少了。

7.3.2 信号单向化传输

7.3.3 负反馈的增益Af=A/(1+AF).其中(1+AF)称为反馈深度。

当(1+AF)远大于1时,此时的反馈就叫深度负反馈,此时的负反馈增益等于1/F。分压式共基极偏置放大电路就是一个深度负反馈放大电路。

AF称为环路增益。

7.4.1: 反馈放大电路的闭环增小集团表达式(7.4.1)中的物理意义是什么?

引入深度负反馈后,放大电路的增益决定于反馈网络的反馈系数,而与基本放大电路几乎无关。

7.4.2:试列举在放大电路中引入负反馈后产生的四种效果,并从物理概念上加以说明。

1.使闭环增益下降。

2.提高增益的稳定性。放大电路的增益可能由于元器件参数的变化、环境温度的变化、电源电压的变化、负载大小的变化等因素的影响而不稳定,引入适当的负反馈后,可提高闭环增益的稳定性。

3.减小非线性失真。多级放大电路中输出级的输入信号幅度较大,在动态过程中,放大器件可能工作到它的传输特性的非线性部分,因而使输出波形产生非线性失真。

4.抑制反馈环内噪声。

7.4.3: 1。在多级放大电路中,为了抑制噪声,为什么特别重视第一级的低噪声设计?

2.若引入负反馈,刚反馈环外的前置级的低噪声设计显得更为重要。何故?

1.为了提高电路的信噪比。

2.抑制环内信噪比

7.4.4:在多级放大电路中,其输出级多属功率放大级,这时容易产生非线性失真或工频(50Hz)干扰,试问用什么方法可以有效地改善上述工作情况?

引入负反馈或引入带阻滤波器

7.5.1:在负反馈放大电路中,什么叫虚短和虚断?其物理实质是什么?

在浓度负反馈条件下,为虚短,为虚断。

虚短即基本放大电路输入电阻上产生的输入电压

虚断即基本放大电路输入电阻上产生的输入电流

7.5.2:浓度负反馈条件下,如何估算放大电路的增益及电压增益?

利用“虚短”、“虚断”的概念可以快速方便地估算出负反馈放大电路的闭环增益或闭环电压增益。举例见课本P350—P353。

7.6.1:设计负反馈放大电路时,如何选择反馈类型?

(1)根据信号源的性质选择串联负反馈或关联负反馈。

(2)根据对放大电路输出信号的要求,选择电压负反馈或电流负反馈。

(3)根据表7.4.1中列出的四种反馈放大电路的功能,选择合适的反馈组态。

7.6.2:设计何种类型的反馈放大电路才能使其既可以从信号源获得尽可能大的电流又能稳定输出电压?

引入电流并联负反馈

7.6.3:减小放大电路对信号源的负载效应与减小反馈网络输出端对放大电路输入端的负载效应是同一个概念吗?为什么?

不同。减小放大电路输入端对信号源的负载效应,即减小信号源的输出电流和其内阻上的电压降,使放大电路获得尽可能大的输入电压。

减小反馈网络输出端对放大电路输入端的负载效应在不同反馈类型中,反馈网络中的电阻值要求不同。在串联负反馈中,反馈网络输出端的等效阻抗值要小;在并联负反馈中,则要求反馈网络输出端的等效阻抗值要大。7.7.1 fL(下限)减少为1/(1+AF).fH增加(1+AF)倍。BW增加(1+AF)倍。

7.7.2 P169 在BJT或JFT及电路参数选定后,增益—带宽积基本是个常数

7.8.1 放大电路引入的反馈过深,以致输入端不加输入信号时,输出端也产生输出信号的现象叫自激振荡。

原因:

7.8.2 不一定,上述其中一个条件不满足即不会自激。

7.8.3 P365

第八章

8.3.1题目(略)

答:390页功率BJT的选择

8.3.2题目(略)

答:不是。甲类在输入信号为零时的管耗最大,乙类当Vom=0.6Vcc时管耗最大(390页)

8.3.3题目(略)

答:效率高,管耗低。

8.3.4题目(略)

答:78.5% (389页)

8.3.5题目(略)

答:Pcm=0.2Pom=1W (390)

8.4.1题目(略)

答:1.交越失真

2.采用偏置电路

8.4.2题目(略)

答:可以通过。原因在393页的第一段。

8.4.3题目(略)

答:在输入信号很大时,电路的输出出现饱和及截止失真;在互补对称电路的情况下出现交越失真。

8.4.4题目(略)

答:可能,但输入信号的幅度很大时,就会出现非线性失真。

8.4.5题目(略)

答:可以。原因在394页最后一段。

8.5.1题目(略)

答:答案395页

8.5.2题目(略)

答:395页到399页

8.5.3题目(略)

答:401页

第九章

9.1.1 由无源元件,R,L,C组成滤波电路叫无源滤波电路。

由集成运放,R,L,C组成滤波电路叫有源滤波电路。

9.1.2 属于低通滤波电路。 AV =1/(1+SRC)

9.1.3 P287 低通滤波电路

9.2 书上没有习题

9.3.1 最大不超过3才能稳定;它们的通带电压增益是(1+Rf/R1)

9.3.2 可以的。条件是:低通滤波的截止频率要大于高通滤波的截止频率

9.3.3 可以的

9.3.4 常用的高阶滤波电路有:巴特沃思,切比雪肤,和贝赛尔滤波电路。巴特沃思电路的幅频响应在通带中具有最平幅度特性。但从通带到阻带衰减较慢;切比雪肤滤波电路能迅速衰减,但允许通带中又一定纹波。而贝赛尔滤波电路着重于相频响应,其相移与频率基本成正比,即群时延基本是恒定的,可得失真较小的波形。

9.5.1 在正弦波振荡电路中,振荡的条件是:(α+β)=2nπ

在负反馈放大电路的自激振荡条件是:(α+β)=(2n+1)π

9.5.2 不行,必须大于

9.6.1 (1)解:当R12调到零时,用示波器观察输出电压V0波形,看不到输出波形。因为对于AV=1+(Rf1+R12)/R1,而当R12=0时候,AV=1+1=2,AV小<3时,,不能起振,将无法起振,所以没有输出波形;

(2)当R12调到10千欧时,AV=(1+11)/1=12>>3,AV的值在起振时远大于3,因振幅的增长,致使放大器件工作到非线性区域,波形将产生严重的非线性失真,图为正弦波失真。

9.6.2 老师不作要求。

9.7.1 电感三点式LC振荡电路和的缺点是,反馈电压Vf 取自L2上,L2对高次谐波(相当于f0而言)阻抗大,因而引起振荡回路输出谐波分量增大,输出波形不理想。电容三点式振荡电路,由于反馈电压是从电容(C2)两端取出,对高于次谐波阻抗小,因而可将高次谐波滤波,所以输出波形好。

9.7.2 老师不作要求

9.7.3 造成电源对振荡回路的高频信号短路

9.7.4 RC振荡电路频率稳定性最低,因为易受电源波动的影响。石英晶体振荡电路的最高,主要是由于采用了具有较高Q值的石英晶体元件。

9.7.5 老师不作要求

第十章

10.1.1 VL的平均值减少

10.1.2 (1)烧坏电感线圈(2)同上(3)出现半波整流

10.1.3 目的是使Vo更加平滑;特点在P490最后一段和P491最后一段

P488 P489 P492

10.1.4 (1)增大,因为时间常数=R*C,会增大,而电容两端的电压按指数规律下降的,时间常数增大,指数规律的下降系数(速度)减少,VL的曲线更平滑,与正弦曲线的交点的Y坐标更大。

(2)P491

(3)D1断开,VL减少;RL断开,VL达到最大值;

(4)0.9*V2

10.2.1 P495

10.2.2 P496图10.2.1

10.2.3 P496最后一段。因为当深度反馈时,AV=1/F,只与电阻有关,线性关系好,因而稳定性好

10.2.4 (1)Vo=Vref (2)同上 (3)Vo=2*Vref

10.2.5 P504----505