模拟电子技术答案

第2章

【2-1】 填空：

1．本征半导体是 ，其载流子是 和 。两种载流子的浓度 。

2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 ，而少数载流子的浓度则与 有很大关系。

3．漂移电流是 在 作用下形成的。

4．二极管的最主要特征是 ，与此有关的两个主要参数是 和 。

5．稳压管是利用了二极管的 特征，而制造的特殊二极管。它工作在 。描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是 、 、 、和 。 6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将 。

1. 完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。 2. 杂质浓度，温度。

3. 少数载流子，(内)电场力。

4. 单向导电性，正向导通压降UF和反向饱和电流IS。 5. 反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（UZ），工作电流（IEmin），最大管耗（PZmax）和动态电阻（rZ）

6. 增大;

【2-2】试分析图2.10.1电路，计算电位器调节端对地的输出电压范围。

Uo330W+12Va1kW

b1kW-12V

图2.10.1 题2-2电路图

解：

二极管的正向特性曲线，当电流较大时，比较陡直，也具有一定的稳压特性。此题就是利用二极管的正向特性来获得比较稳定的低的直流电压值。可以从其他电源转换而来，例如图中的±12V直流电源，比通过电阻降压要好。

两个二极管正偏工作，a、b二点间的电压为1.4V。330W的电位器跨接在a、b二点之间，a点是+0.7V，b点是-0.7V。Uo对地电压的调节范围-0.7V~+0.7V，电位器的中点是0V。

【2-3】电路如图2.10.2所示，二极管均为理想二极管，电压U为220V市电，L1、L2

和L3为3个灯泡，请分析哪个灯泡最亮。

+U-VD1L1VD2L2VD3L3 图2.10.2 题2-3电路图

[解] 根据题意，电压U为220V交流市电，故该电路的分析应该从正半周和负半周两个方面进行。在正半周，D2导通，L2被短路，D1和D3截止，L1和L3各分得电压110V；在负半周，D1和D3导通，L1和L3被短路，L2上承受220V电压；故L2灯最亮。

【2-4】在图2.10.3电路中，U1和U2分别为大小合适的电源，U1>0、U2<0。二极管D1和D2的正向导通电压为UD，耐压为无穷大，且U1?U2?UD。请画出该电路的电压传输特性曲线，并写出A点的电压表达式。

U1iR1VD1uiiD1R2AVD2R1uoiD2iR2U2

图2.10.3 题2-4电路图

[解] 当输入电压很低时，ui?UA，D1二极管反向截止，此过程中D2二极管正向导通，计算可得：

U?U2?UD iR1?iR2?1R1+R2此时输出电压为 uo?U1?U1?U2?UDR1，定义此电压为Uth。

R1+R2当U1?ui?Uth时，二极管D1和D2均为导通状态，此时uo?ui，输出电压跟随输入电压变化；当ui?U1时，二极管D1导通，D2截止，输出电压uo?U1。

此题关键在于判断各二极管的工作状态，传输特性如图1.4.8所示。

uoU?UthU?ui图1.4.8 例1.4.4解图

【2-5】电路如图2.10.4所示，其中ui=20sinωt (mV)，f=1kHz，试求二极管VD两端电压和通过它的电流。假设电容C容量足够大。

C++ui?(a)+6V?5kWVDR+uD?

iD 图2.10.4 题2-5电路图

1．静态分析

静态，是指ui =0，这时ui 视作短路，C 对直流视作开路，其等效电路如图1.4.2(a)所示。

不妨设UD=0.6V

则

6V?UD(6?0.6)V??1.08mA R5kW 对于静态分析，也可以根据二极管的伏安特性曲线，用图解法求解。 2．动态分析

对于交流信号，直流电源和电容C视作短路；二极管因工作在静态工作点附近很小的范

1?i围内，故可用动态电阻rd等效，且?D，由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。

rd?uD二极管伏安特性方程：

iD?IS(eu/U?1) (1.4.1)

由于二极管两端电压UD?UT=26 mV，故式1.4.1可简化为：

iD?ISeu/U

I1diD??D rdduDUTID?DTDTrd?所以

UT26mV??24.07W ID1.08mAid?udui0.02sin?t(V)???0.83sin?t(mA) rdrd24.07(W)3．交流和直流相叠加

iD?ID+id?1.08+0.83sin?t(mA)

uD?UD+ud?0.6+0.02sin?t(V)

4．uD和iD波形如图1.4.2(c)、(d)所示。

UD+D?5kW6VID+ui?R5kWRiRid+rdud+?(a)uD/V?(b)iD/mAudUD0.60.02idID1.080.830?t0?t(d)(c)图1.4.2 例1.4.1 解图

【2-6】分析图2.10.5所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。设20℃时二极管的正向电压降UD=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？

IVCCR+UD图2.10.5 题2-6电路图

解：

该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。其温度系数-2mV/℃。 20℃时二极管的正向电压降UD=660mV，50℃时二极管的正向电压降 UD=660-（2?30）=600 mV

因为二极管的正向电压降UD是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降UD仅仅是温度一个变量的函数。

【2-7】试分析图2.10.6所示电路的工作情况，图中二极管为理想二极管，u2=10sin100?

tV。要求画出uO的波形图，求输出电压uO的平均值VD1VD4iOUO(AV)。 u2u1

VD3VD2uORL

图2.10.6 题2-7电路图

解：

当u2>0时，VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，uO为正；当u2<0时， VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，uO仍为正。实现桥式整流，波形如图1-12。

u2O2π10V3π4ππωtuOOωt

Uo(AV)?

1π10sin?td(?t)?6.37V ?0π【2-8】 在图2.10.7中，试求下列几种情况下输出端对地的电压UY及各元件中通过的

电流。（1）UA=10V，UB=0V；（2）UA=6V，UB=5V；（3）UA=UB=5V。设二极管为理想二极管。

UAUBIDA1kW1kWIDBVDBR9kWIRVDAUY图2.10.7 题2-8电路图

解：

（1）VDA导通，VDB截止 IDB?0,IDA?IR?10V?1mA

(1+9)(kW) UY?IR?R?9V

（2）VDA导通，VDB截止 IDB?0,IDA?IR?6V?0.6mA 10kW UY?IR?R?5.4V （3）VDA VDB均导通

IR?I5V?0.53mA IDA?IDB?R?0.26mA

9.5kW2UY?IR?R?4.74V

【2-9】设硅稳压管VDz1和VDz2的稳定电压分别为5V和10V，正向压降均为0.7V。求2.10.9各电路的输出电压UO。

1kW25VVDZ1VDZ2a( )1kW25VUO25VVDZ21kWUOVDZ2UO25V1kWVDZ1VDZ2b( )UOVDZ1c( )VDZ1d( )图2.10.9 题2-10电路图

解：

图(a)15V; 图(b)1.4V; 图(c)5V; 图(d)0.7V.

【2-10】有两个稳压管VDZ1和VDZ2，其稳定电压值分别为5.5V和8.5V，正向压降都是0.5V。如果要得到3V的稳定电压，应如何连接？ 解：

连接方法如图1-5。

1kWDZ1UIDZ2UO

图1-5

第四章

【4-1】填空： 1．场效应管从结构上分成 和 两种类型，它的导电过程仅仅

取决于 载流子的流动；因而它又称做 器件。

2．场效应管属于 控制型器件，而双极型晶体管是 控制型器件。

7. 结型，绝缘栅型，多数，单极型。 8. 电压，电流。

【4-2】两个场效应管的转移特性曲线分别如图4.7.1 (a)、(b)所示，分别确定这两个场效应管的类型，并求其主要参数（开启电压或夹断电压，低频跨导）。测试时电流iD的参考方向为从漏极D到源极S。

?6?5?4?2iD/ mA 0uGS/V?1?2??????3iD/ mA6421UDS?10VUDS??10V?2?1O?4(a) (b)

图4.7.1 题4-2特性曲线

?4 uGS/V

：

（a）P沟道增强型MOS管，开启电压UGS（th）＝－2V，IDO= -1mA 在工作点（UGS＝－5V， ID＝－2.25mA）处，

gm=2IDOIDUGS(th)??1.5mS

（b）N沟道耗尽型MOSFET，夹断电压UGS(off)??4V，IDSS?4mA

在工作点（UGS＝－2V， ID＝1mA）处，

【4-3】已知图4.7.2(a)所示电路中场效应管的转移特性如图4.7.2(b)所示。求解电路的Q点和Au。

+VDD?15VRd10kWVTiD/ mA43Rg2uoui10MW1O246 uGS/VVGG?3V(a)

(b) 图4.7.2 题4-3电路图解：

由图4.3(b)转移特性曲线可得：UGS(th)=2V，过点(6,4)和(4,1)

代入iD?IDO(uGS?1)2，可得IDO=1mA

UGS(th)由图4.3(a)电路图可得：UGSQ=3V

IDQ?IDO(uGSQUGS(th)3?1)2?1?(?1)2?0.25mA

2UDSQ=VDD-IDQRd=15V-0.25mA10 kΩ=12.5V

gm?2IDO?IDQUGS(th)2?1??214?0.5mS

Au=-gmRd=-0.5mS·10 kΩ=-5

【4-4】电路如图4.7.3所示，设MOS管的参数为UGS(th)=1V，IDO =500uA。电路参数为VDD=5V，－VSS=－5V，Rd=10kΩ，R=0.5kΩ，IDQ=0.5mA。若流过Rg1、Rg2的电流是IDQ的1/10，试确定Rg1和Rg2的值。

VDDRg1C1RSRdC2uoRg2C1RgRdC2VDDVTRg2RVSSuiVTRLCSuousuiRg1RS图4.7.3 题4-4电路图 图4.7.4 题4-6电路图

解：

iD?IDO(uGS?1)2，即0.5=0.5(uGS/1-1)2

UGS(th)由此可得：uGS=2V

流过Rg1、Rg2的电流约为0.05mA，即有 Rg1+Rg2=10/0.05kΩ=200 kΩ

uGS?uG?uS?(Rg2200kΩRg2Rg1+Rg2?2VDD?VSS)?(IDR?VSS)

2V??10V?(0.5?0.5)V

于是可得：Rg2=45 kΩ，Rg1=155 kΩ mS

【4-5】电路如图4.7.3所示，已知Rd=10kΩ，Rs=R=0.5kΩ，Rg1=165 kΩ，Rg2=35kΩ，

UGS(th)=1V，IDO =1mA，电路静态工作点处UGS=1.5V。试求共源极电路的小信号电压增益Au=uo/ui和源电压增益Aus=uo/us。 解：

u1.5IDQ?IDO(GSQ?1)2?1?(?1)2?0.25mA

UGS(th)1UDSQ=VDD-(-VSS)- IDQ (Rd +R)=5V+5V-0.25mA10.5 kΩ=7.375V

gm?2IDO?IDQUGS(th)2?1??1?14?1mS

Au??gmUgs?RdUgs+gmUgs?R?1mS?10kΩ20??

1+1mS?0.5kΩ3Ri=Rg1//Rg2=28.875 kΩ

Aus?uououiRi2028.875???Au??????6.55 usuiusRs+Ri328.875+0.5 gm＝

?2IDSSIDUGS(off)=1

【4-6】电路如图4.7.4，场效应管的rds>>RD，要求： 1. 画出该放大电路的中频微变等效电路；

&、Ri和Ro的表达式； 2. 写出Au&、Ri和Ro是否变化，如何变化？ 3. 定性说明当Rs增大时，Au&、Ri和Ro是否变化，如何变化？写出变换后的表达式。 4. 若CS开路，Au解：

此题的场效应管是增强型的，所以要用增强型的转移特性曲线方程式

IDQ?IDO(UGSQUGS(th)?1)2

VDDRG2?IDQRS

RG1+RG2 UGSQ?UG?US? UDSQ?VDD?(RS+RD)IDQ

由以上三个式子可求出电路的静态工作点。 1. 略

2. 电压增益 Au=–gm（Rd// RL） 对转移特性曲线方程求导数，可得

gm?2UGS(th)IDQIDO

输入电阻 Ri?RG+(RG1//RG2) 输出电阻 Ro?RD

3. Rs的增大，会使UGS有所下降，静态工作点的ID下降，gm有所减小，Au有所下降，

对Ri和Ro没有什么影响。

4. Cs开路，对静态工作点没有影响，但电压增益下降。

Au??Cs开路，对Ri和Ro没有什么影响。

gmRD1+gmRS

【4-7】在图4.7.5所示电路中，已知UGS=－2V，管子参数IDSS＝－4mA，Up＝UGS(off)=－4V。设电容在交流通路中可视为短路。

1. 求电流IDQ和电阻RS。

2. 画出中频微变等效电路，用已求得的有关数值计算Au，Ri和Ro（设rDS的影响可以忽略不计）。

3. 为显著提高｜Au｜，最简单的措施是什么？

VDD?18VVDDRg1RdC210kWC1+RdC2+VTRg +C1+Rg3RSCS+Ui?1MWRsUo?+UiRg 2?Uo?图4.7.5 题4-7电路图 图4.7.6 题4-8电路图

解：

场效应管是耗尽型，漏极电流可由下式算出 IDQ?IDSS(1? RS?? gm?UGSQUGS(off))2?4?(1??22)?1mA ?4UGSQIDQ?2kW

2IDSSU(1?GS)?1mS UPUPgR1?10??3.33 Au??mD?1+gmRs1+1?2 Ri?RG?1MW Ro?RD?10kW

为显著提高|Au|，应在RS两端并联旁路电容。

【4-8】场效应管放大电路如图4.7.6所示，其中Rg1=300kW，Rg2=120kW，Rg3=10MW，Rs=Rd=10kW，CS的容量足够大，VDD＝16V，设FET的饱和电流IDSS?1mA，夹断电压Up=UGS(off) = －2V，求静态工作点，然后用中频微变等效电路法求电路的电压放大倍数。若CS开路再求电压放大倍数。 [解]

1. 求静态工作点

该放大电路采用耗尽型场效应三极管，分压偏置电路。由于栅极回路无静态电流，所以Rg3中无电流。所以，Rg1和Rg2分压点的电位与栅极电位相等，这种分压偏置可以提高放大电路的输入电阻。由电路得：

UGS?UG?US?VDDRg2Rg1+Rg2?IDRs

UDS?VDD?(RS+Rd)ID

UGS2) UP 上述方程组代入数据得两组解：

第一组：ID=0.46mA UGS= -0.6V 第二组：ID2=0.78mA UGS= -3.8V＜Up

第二组数据不合理，故工作点为：ID=0.46mA ，UGS= -0.6V 2. 用微变等效电路求电压放大倍数

放大器的微变等效电路如图2-13（b）；

ID?IDSS(1?G+Rg3Rg2?&gmUgs+SrdRdD&Id+G+Rg3?&gU&Ugsmgs+?SRg2Rs+DI&d+rdRd&iU?Rg1&oU?&Ui?Rg1&Uo?&Is图2-13(b) 2-13题的中频微变等效电路 图2-13(c) 无CS的微变等效电路

Ui?UgsUo??gmUgs(Rd//rd) Au??gmRd

对转移特性曲线方程式求导数，可得 gm??

2UpIDSSIDQ?0.69mA/V

Au=－6.9 3. CS开路时的电压放大倍数

CS开路实际上就是电路出现电流串联负反馈，电压增益下降。如果没有学习反馈， 仍然可以用微变等效电路法求解。放大器微变等效电路如图2-13(c)。 因为rd>>Rd、Rs 故

&?I&?gU& Idsmgs

&?U&+I& UigssRs

于是

&??I&R??gU&UoddmgsRd

&R&R&?gmU?gmUUgRgsdgsdo????md??0.87 Au?&U&+I&R&+gU&UU1+gmRsigsssgsmgsRs

第五章

【5-1】填空

1. 为了放大从热电偶取得的反映温度变化的微弱信号，放大电路应采用 耦 合方式。

2. 为了使放大电路的信号与负载间有良好的匹配，以使输出功率尽可能加大，放大电路应采用 耦合方式。

3. 若两个放大电路的空载放大倍数分别为20和30，则将它们级连成两级放大电路，则其放大倍数为 （a. 600，b. 大于600，c. 小于600）

4. 在三级放大电路中，已知|Au1|=50，|Au2|=80，|Au3|=25，则其总电压放大倍数|Au|= ，折合为 dB。

5. 在多级放大电路中，后级的输入电阻是前级的 ；而前级的输出电阻则也可视为后级的 。

6．功率放大电路的主要作用是 。

7．甲类、乙类、甲乙类放大电路的是依据晶体管的 大小来区分的，其中甲类放大 ；乙类放大 ；甲乙类放大 。 8．乙类推挽功率放大电路的 较高，这种电路会产生特有的失真现象称 ；为消除之，常采用 。

9．一个输出功率为10W的扩音机电路，若用乙类推挽功率放大，则应选至少为 W的功率管 个。

10．理想集成运算放大器的放大倍数Au＝ ，输入电阻Ri＝ ，输出电阻Ro＝ 。

11．通用型集成运算放大器的输入级大多采用 电路，输出级大多采用 电路。

1. 直接 2. 变压器 3. c 小于600 4. 105，100

5. 负载，后级的信号源，信号源内阻 6. 向负载提供足够大的功率；

7. 导通角，导通角为360°，导通角为180°，大于180°而小于360°； 8. 效率，交越失真，甲乙类工作状态； 9. 2，2。 10. ∞，∞，0

11. 差分放大，互补功率输出

【5-2】电路如图5.12.1所示

U 1．写出Au?o及Ri，Ro的表达式，设β1、β2、rbe1、rbe2及电路中各电阻均为已知。

Ui2．设输入一正弦信号时，输出电压波形出现了顶部失真。若原因是第一级的Q点不合适，问第一级产生了什么失真？如何消除？若原因是第二级Q点不合适，问第二级产生了什么失真？又如何消除？ 解： 1． Au?Uo??1?Rc1//Rb2//[rbe2+(1+?2)(Re2//RL)](1+?2)(Re2//RL)?? Uirbe1+(1+?1)Re1rbe2+(1+?2)(Re2//RL)ri?Rb11//Rb12//[rbe1+(1+?1)Re1]

r+Rc1//Rb2ro?Re2//be2

1+?22．输出电压波形出现了顶部失真。若原因是第一级的Q点不合适，第一级产生了截止失真，可以通过减小Rb12或增加Rb11的方法消除；若原因是第二级Q点不合适，第二级产生了饱和失真。可以通过增加Rb2的方法消除。

【5-3】 某差分放大电路如图5.12.2所示，设对管的β=50，rbb′=300Ω,UBE=0.7V，RW的影响可以忽略不计，试估算：

1．VT1，VT2的静态工作点。 2．差模电压放大倍数Aud。 3．仿真验证上述结果。

VCC(+12V)+VCCRb12Rc1+C2 VT1Rb2VT2RBRC10kWVT1uOVT2RC10kWRB20kWuI2+ui?C1++C3RL+uo?uI120kWRWRb11Re1Re1Re2+CeRE10kWVEE(-12V)图5.12.1 题5-2电路图 图5.12.2 题5-3电路图

解：

1．静态工作点计算，令UI1?UI2?0 IB1?IB2?VEE?UBE?10.9μA

Rb+2(1+?)Re IC1?IC2??IB1?0.54mA

UCE1?UCE2?(VCC+VEE)?IC(RC+2Re)?7.70V 2．rbe?rbb'+(1+?)?26mV?2.69kW IEUo?RC????22.0

UI1?UI2Rb+rbe

Aud?【5-4】在图5.12.3所示的差分放大电路中，已知两个对称晶体管的β=50，rbe=1.2kΩ。

1．画出共模、差模半边电路的交流通路。 2．求差模电压放大倍数Aud。

3．求单端输出和双端输出时的共模抑制比KCMR。 解：

1. 在共模交流通路中，电阻R开路，故其半边电路的射极仅接有电阻Re；在差模交流通路中，电阻R的中点电压不变，相当于地，故其半边电路的发射极电阻为Re和R/2的并联。

++VT1UICRcUoc1-VT2UI1?UI22RCReReR2Uod2-

图3-5 （a）共模 （b）差模 2．Aud?Uod?RC????3.5

RUI1?UI2rbe+(1+?)(ReP)23．双端输出条件下：

Aud??3.5，Auc?0 ，KCMR??

单端输出条件下： Aud??1.75， Auc? KCMR?|UOC?RC????0.4 UICrbe+(1+?)ReAud|?4.2 Auc【5-5】分析图5.12.4中的电路，在三种可能的答案（a：增大；b：减小；c：不变）中选择正确者填空，设元件参数改变所引起的工作点改变不致于造成放大管处于截止或饱和状态。

1．若电阻Re增大，则差模电压放大倍数 ，共模电压放大倍数 。

2．若电阻R增大，则差模电压放大倍数 ；共模电压放大倍数 。

3．若两个RC增大同样的数量，则差模电压放大倍数 ；共模电压放大倍数 。

VCCVCCRRC2kWVT1uI1Re4.7kWR1.2kWRe4.7kWRC2kWVT2uI2uIRbVT1RCuORWRCRbVT2uOReVEEVEE图5.12.3题5-4电路图 图5.12.4题5-5电路图

解：

提示：Re增加，导致IE减少，rbe增加，故Aud?UOUO1?RC???减少，切记UIdUI2Rb+rbe不要简单的从Aud的表达式中无Re确定Re增加Aud不变。

1. b，b； 2. c，a； 3. a，a。

【5-6】 在图5.12.5所示的放大电路中，各晶体管的β均为50，UBE=0.7V，rbe1=rbe2=3kΩ，rbe4=rbe5=1.6kΩ，静态时电位器RW的滑动端调至中点，测得输出电压Uo=+3V，试计算： 1．各级静态工作点：IC1、UC1、IC2、UC2、IC4、UC4、IC5、UC5（其中电压均为对地值）以及Re的阻值。

2．总的电压放大倍数Au?uo（设共模抑制比极大）。 uI1Rc16.6kWVT1100WRWVT3VT2Rc26.6kWRc43kWRc53kWuoVCC(+6V)R3kWRb1uI11kWRb21kWVT4VT5ReDZUZ=4VRe33.3kWVEE(-6V)

图5.12.5题5-6电路图

解：

1．静态工作点计算： IE3?URe3Re3?UZ?UBE3?1mA

Re3 IC1?IC2? IC4?IC5?IE3?0.5mA 2VCC?UC4?1mA

RC4IB4?IB5?IC5?=20 μA

IRC1?IRC2?(IC1+IB4)= 0.52 mA UC1?UC2?VCC?IRC1RC1? 2.6 V

因为 IE4?(UC1?UBE4)+VEE

2Re所以, Re?(UC1?UBE4)+VEE? 3.9 kΩ

2IE42. 在不考虑共模输出的条件下，第一级差分电路单端输入，双端输出。定义UO1的参考方向C1端为 + 。

Au1?UO1?(RC1∥rbe4)＝ －9.83 ??RWUO2Rb+rbe1+(1+?)?2UO1?RC4??＝ 46.88 UO12rbe4第二级为双端输入，单端输出

Au2?Au?Au1?Au2＝ －460.8

【5-7】在图5.12.6功放电路中，已知VCC=12V，RL=8Ω。ui为正弦电压，求： 1．在UCES=0的情况下，负载上可能得到的最大输出功率； 2．每个管子的管耗PCM至少应为多少？

3．每个管子的耐压U(BR)CEO至少应为多少？ 解：

1. POmax=VCC2/2RL=9W；

2. PCM≥0.2Pomax=1.8W，| U＜BR＞CEO |≥2VCC=24V。

【5-8】电路如图5.12.7所示，已知VT1，VT2的饱和压降为2V，A为理想运算放大器且输出电压幅度足够大，且能提供足够的驱动电流。ui为正弦输入电压。 1．计算负载上所能得到的最大不失真功率； 2．求输出最大时输入电压幅度值Uim；

3．说明二极管VD1，VD2在电路中的作用。

RFRF180kWW+15V+15VVT15kW+VCC5kWVT2ReVT1ui15kWui15kWR313kWR1R1AAVD1D1Re1W1WuiVT2RLuoR313kWVD2D2ReVT2ReRLu1WRLu24Wo1Wo24WVT2-15V-15V-VCC5kW5kW图5.12.6 题5-7电路图 图5.12.7 题5-8电路图

解：

1. Uom=[VCC-UCE（sat）]RL/（Re+RL）=12.48V

2UomPomax=≈3.2W；

2RL 2. Au≈- RF/R1= -12，

故Uim=Uom/| Au |=1.04V；

3. 为T1、T2提供一定的静态偏置电压，以克服输出信号的交越失真。

【5-9】单电源乙类互补OTL电路如图5.12.8所示，已知VCC=12V，RL=8Ω，Ui为正弦电压。

1. 求UCES=0的情况下，电路的负载上可能得到的最大输出功率Pom是多少？ 2. 如何选择图中晶体管？

3. 在负载电阻不变的情况下，如果要求Pom=9W，试问VCC至少应该多大？

VCCVT1C+VT2Ui+VCC2UoRL

图5.12.8 例5-9电路图

[解]

1. 求最大输出功率Pom、效率η和管耗PT 最大输出功率Pom为:

VCC?UCES12Pom?()2?2.25W

RL22. 晶体管必须满足的条件

最大集电极电流

ICM? 反向击穿电压

VCC12??0.75A 2RL16UBR(CBO)?VCC?12V

最大管耗

PTM?0.2Pom?0.45W

VCC23. 由Pom?，可求得VCC?8RLPom?8?8?9?24V

8RL

【5-10】OTL互补对称式功率放大电路如图5.12.9所示，试分析与计算 1. 该电路VT1、VT2管的工作方式为哪种类型？

2. 静态时VT1管射极电位UE是多少？负载电流IL是多少？ 3. 电位器RW的作用？

4. 若电容C足够大，VCC=15V，晶体管饱和压降UCES=1V，RL=8Ω，则负载RL上得到的最大不失真输出功率Pom为多大？

VCCRWVT1+UiC1VD1C2UoRL+VD2VT2R2

图5.12.9 例5-10电路图

[解]

1. 功率放大电路按其晶体管导通时间的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类和丁类。该电路中在输入信号周期内，管子导通时间大于半个周期而小于整个周期，属于甲乙类工作方式。

2. 二级管VD1、VD2产生的压降为VT1、VT2管提供一个适当的静态偏压，使VT1、VT2管处于微导通状态。由于电路对称，静态时没有输出电压。动态时，由于电路工作在甲乙类，即使输入信号很小（VD1、VD2的交流电阻也小），基本上可以线性地进行放大，有效地消除了交越失真。

3. 静态时，VT1管射极电位UE?VCC2。由于电容C的隔直作用，负载RL上没有电流，即IL=0。

4. 调解电位器RW，使VT1、VT2管基极间有一个合适的电流ID和压降UB1B2，电流ID

通常远大于IB1、IB2，而压降UB1B2确保VT1和VT2管在静态时处于微导通状态。另外调节电位器RW可以使电容C2两端的电压为VCC2。

5. 电路的最大不失真输出功率Pom为

VCC?UCES12Pom?()2

RL2代入所有参数，得Pom?2.64W。

第六章

【6-1】在图6.11.1所示的电路中，A均为理想运算放大器，其中的图(e)电路，已知运放的最大输出电压大于UZ，且电路处于线性放大状态，试写出各电路的输出与输入的关系式。

R2RR1RF+uI_AAR2?+uO_+uI_+uO_

(a) (b)

(c) (d) (e)

图6.11.1题6-1电路图

解：

图（a）：uO=-2uI； 图（b）： uO?R2?uI；

R1+R2 图（c）：uO=-uI+2uI =uI； 图（d）：uO??1(uI1+uI2)dt；

C?R1R2 图（e）： uO?UZ+R2R2uO, 故得uO?(1+)UZ。

R3R2+R3

【6-2】电路如图6.11.2(a)所示。

1. 写出电路的名称。

2. 若输入信号波形如图(b)所示，试画出输出电压的波形并标明有关的电压和所对应的时间数值。设A为理想运算放大器，两个正、反串接稳压管的稳压值为±5V。 3. 对电路进行仿真，验证计算结果。

10kWUZ??5Vui(V)10342kW?+uI_A+uO_1-102t(s)图6.11.2 题6-2电路图

解：

1. 带限幅的反相比例放大电路；

2. 当| uI |≤1V时，电路增益Auf=-5；当| uI |≥1V时，| uO|被限制在5V。波形如图4-3。

uI/V101-10uO/V50.11.92.1t/s

234t/s-5图4-3

【6-3】在图6.11.3所示的增益可调的反相比例运算电路中，已知R1＝Rw=10kΩ、R2=20kΩ、UI=1V，设A为理想运放，其输出电压最大值为±12V，求：

1． 当电位器Rw的滑动端上移到顶部极限位置时，Uo=? 2． 当电位器Rw的滑动端处在中间位置时，Uo=? 3． 电路的输入电阻Ri=？

Uo1R2R1?A1?+UI_A2R5Rw+U_O

图6.11.3 题6-3电路图

解：

1. Uo?Uo1??R2?UI??2V R12. Uo?2Uo1??4V

3. ri=R1=10kW。

【6-4】图6.11.4中的D为一个PN结测温敏感元件，它在20℃时的正向压降为0.560V，其温度系数为–2mV/℃，设运放是理想的，其他元件参数如图所示，试回答：

1． I流向何处？它为什么要用恒流源？

2．第一级的电压放大倍数是多少？

3．当Rw的滑动端处于中间位置时，Uo(20℃)=？Uo(30℃)=？ 4．Uo的数值是如何代表温度的(Uo与温度有何关系)？ 5．温度每变化一度，Uo变化多少伏？

+VI-5V100W200WRWUP200W10kW10kW2kWD+uo1A1+8kW10kW-+A2+2kW+uO_3.3kW

图6.11.4 题6-4电路图

解：

1. I全部流入二极管VD。因uD=f（iD，T），为使测温时uD=f（T），应使iD为常数， 此处的二极管电流I要采用恒流源提供。 2. Au1=5；

3. uO1（20℃）=2.8V，uO1（30℃）=2.7V；Up= -3V； 于是，uO（20℃）=0.2V，uO1（30℃）=0.3V

4. uO=0.20V代表20℃，uO=0.30代表30℃，以此类推。总之，在数值上，T（℃）与100uO（V）相当。

5. 温度每变化1℃，uO变化10mV。

【6-5】在图6.11.5所示电路中，运放为理想的，电阻R1?33kW，R2?50kW，

R3?300kW，R4?Rf?100kW，电容C=100?F。设t?0时，ui1?1V，ui2??2V，

uC(0)?0V，求当t?10s时的输出电压值。

RfR2R3Cui1AR1Aui2uOR4

图6.11.5 题6-5电路图

解：

UO1?(1+RF)?UI1 = 3 V R2IR3?UO1?UI25V??16.7μA R3300kW此电流为电容C充电

UO?UI2?UC?UI2?IR3?t C当 t = 10 s 时, UO= －3.67 V

【6-6】用理想运放组成的电路如图6.11.6所示，已知R1?50kW，R2?80kW，

R3?60kW，R4?40kW，R5?100kW，试求Au的值。

R5R4R2uiR1R3uoAA

图6.11.6 题6-6电路图

解：

UAR??2??1.6 UIR1UOR??5??2.5 UAR4UO?4 UI【6-7】设图6.11.7中的运算放大器都是理想的，输入电压的波形如图6.11.7(b)所示，电容器上的初始电压为零，试画出uo的波形。

300kW100kW100kWuO1100kWuI1/VO+uI1_75k?A1?A333kW1234t/s+uO_-0.1uI2/V3Ot/s100?F100kW+uI2_?100kWA2uO2100kW-3

图6.11.7 题6-7电路图

(a) (b) 解：

UO1??3UI1

UO2??0.1??UI2dt (t的单位为 s )

UO=3UI1+0.1UI2dt。

?uI1/VO1234t/s-0.1uI2/V3Ot/s-3uO/V0.3Ot/s-0.3

【6-8】 用集成运算放大器实现下列运算关系

uo?2ui1+3ui2?5?ui3dt

要求所用的运放不多于三个，画电路图，元件要取标称值，取值范围为 1kΩ≤R≤1MΩ 0.1μF≤C≤10μF 解：

_uI1+15kW10kW30kW+uI2_5.1kW?A110kW10kW?1?FA3+uO_200kW+uI3_?A2200kW10kW10kW

图4-9

【6-9】 电路如图6.11.8所示，已知UI1=1V、UI2=2V、UI3=3V、UI4=4V(均为对地电压)， R1=R2=2kW，R3=R4= RF=1kW 求Uo。

UI1UI2UI3UI4R1RFR2AR3R4?UO

图6.11.8 题6-9电路图

【6-10】 图6.11.9是利用两个运算放大器组成的具有较高输入电阻的放大电路。试求出uO与uI1、uI2的运算关系式。

R1R1/KR2KR2uI1?AuO1uI2?AuO

图6.11.9 题6-10电路图

【6-11】电路如图6.11.10所示，证明：uO=2uI

AuIRRuOARR

图6.11.10 题6-11电路图

解：

令 UI?UI1?UI2, 电路等效为图4－12.

由虚短虚断的概念,对节点A, B 分别有

_uI1+ARRuoUO?UI1UI1?UO2? RRUO2?UI2UI2? RR于是, UO2?2UI2

+uI2_ARRUO?2UI1?2UI2?2UI

图4-12

【6-12】图6.11.11是应用运算放大器测量电压的原理电路，共有0.5、1、5、10、50V五种量程，求R11、R12、R13、R14、R15的阻值。(输出端接有满量程5V，500μA的电压表。) 解：

R11?10MW，R12?2MW，R13?1MW，R14?200kW，R15?100kW 【6-13】图6.11.12是应用运算放大器测量小电流的原理电路，求RF1、RF2、RF3、RF4、

RF5的阻值。(输出端接的电压表同上题。)

5mA0.5mA0.1mA10uA50uA50VR1110VR125V被测电压R13RF1MWIxRF1RF2RF3RF4RF51VR140.5VR15A~0 5VVA被测电流~0 5VV

图6.11.11 题6-12电路图 图6.11.12 题6-13电路图

【6-14】电路如图6.11.13所示，其中二极管和集成运放都是理想的，UOM??15V，UZ?6V。R1= 1kW、R2= 2kW、R3= 2kW、R4= 100kW。画出电路的传输特性。

uiA?R3VD1uoR1UREF+3VR2R4VD2?uoVDZ

图6.11.13 题6-14电路图

解：

当Uom =+15V时，二极管导通，稳压管击穿，运放的正反馈回路导通此时输出uo=6V。 此时电路的阈值

R2R13?26?1UTH1?UREF+UZ?+?4V

R1+R2R1+R21+21+2当输入电压大于4V时，运放的输出跳变为Uom = -15V，此时二极管VD1和VD2截止，

R2回路不通，运放的阈值变为

UTH2?UREF?3V

于是可以画出电路的传输特性，见图13-11(b)。

u?oV6uiVuoV6uiVO34O34?15

图13-11(b) 电压传输特性

【6-15】已知反相滞回比较器如图6.11.14(a)所示，A为理想运放，输出电压的两个极限值为?5V，VD为理想二极管，输入三角波电压ui的波形如图6.11.14(b)所示，峰值10V。试画出相应的输出波形。

ui10kW10kW?A10kWuouiVREF=2VOtVD

图6.11.14 题6-15电路图

解：

(a) (b)

当uo?+5V时，D导通，阈值电压UTH1?3.5V；

当uo??5V时，D截止，阈值电压UTH2?UREF?2V。（-1.5V）输出波形见图13-12(c)。

ui/V103.520tui10kW10kWUREF?2VA?uouiuo/VOt50t10kW

-5

(a) (b) (c)

图13-12 题13-12电路图

【8-1】判断下列说法是否正确。

1.只要具有正反馈，电路就一定能产生振荡。（ ）

2.只要满足正弦波振荡电路的相位平衡条件，电路就一定振荡。（ ） 3.凡满足振荡条件的反馈放大电路就一定能产生正弦波振荡。（ ）

&&?1。4.正弦波振荡电路自行起振荡的幅值条件是A（ ） F&&??1。5.正弦波振荡电路维持振荡的条件时AF（ ）

6.在反馈电路中，只要安排有LC谐振电路，就一定能产生正弦波振荡。（ ）。 7.对于LC正弦波振荡电路，若已满足相位平衡条件，则反馈系数越大越容易起振。（ ） ⑧电容三点式振荡电路输出的谐波成分比电感三点式的大，因此波形较差。（ ）

1. （ 否，还要看相位平衡条件。） 2. （ 否，还要看幅度平衡条件。） 3. （ 否，需要有选频网络。） 4. （ 否，应大于1。） 5. （ 是。）

6. （ 否，还需要有正反馈。）

7. （ 是，反馈系数决定振荡的幅度条件。）

8. （ 否，因电容三点式振荡电路的反馈信号从电容器上取出，反馈信号中的高次谐波

分量较小，所以振荡波形相对于电感三点式振荡电路输出的波形要好一些。）

【8-2】试用相位平衡条件判断图8.10.1所示电路是否能振荡？若能振荡，请求出振荡频率。若不能振荡，请修改成能振荡的电路，并写出振荡频率。

+VCCRC1--Rb1Re1+VT1VT2Rb2RC2RC3RC1+-Re2RC-CR+Rb1Re1+VT1VT2Rb2+Re2RC+RRC2RC3+VCCC- VEE 图8-10-1 题8-2电路图 图8-10-113-2(b) 题8-2电路的改接成正反馈

解：

用瞬时极性法判断为负反馈，不能振荡。应将图13-2改为图13-2(b)可满足相位平衡条件。忽略VT1基极回路的影响，振荡频率为

- VEE

f0?

1 2?RC【8-3】在图8.10.2所示的三个电路中，应如何进一步连接，才能成为正弦波振荡电路？

+VCCCRb1VT⑤⑥①RC②CR④R3⑤R1AR4+VCCVT1VD1VD2R2VT2RL+-CbRb2⑦ReCe⑧uo①②③④③-VEEL1L2(a) (b)

+VCCRC1RC2①A④②Rb2C2C1L⑤Rb1VT1VT2⑥③Re1- VEE (c)

图8.10.2 题8-3电路图

解：

图(a)，①接④；②接⑤；③接地。

图(b)，①接⑤；②接⑥；⑦接④；③接地。 图(c)，①接④；②接⑤；③接地。

【8-4】为了使图8.10.3中各电路能够产生正弦波振荡，请将图中j、k、m、 n、 p各点正确连接。

+VCCjL1CVTR2R3C2n(a)(b)L2kmmpC1nC2jC3nmC1j(c)C2R2R2R1C3R1C1AkpR1kAA

图8.10.3 题8-4电路图

解：

正确连线分别见下图中的(d)、(e)、(f)。

+VCCj-C+R2R3L1L2+C2n(d)+kmp+n+(e)C1C2jR2+R1C3pkR1nC3mC1jR2++kmR1C1+A-A-C2A(f)

【8-5】电路如图8.10.4所示。试用相位平衡条件判断哪些电路可能振荡？哪些电路不可能振荡?并说明理由，对于不能振荡电路，应如何改接才能振荡？图中Ce 、Cb对交流信号可认为短路。

R1R2R3R1R6R1LR4R2R5C1R7CR8C2+VCCLC1C2+VCCAL1CAR2L2R3Ce (a) (b) (c)

图8.10.4 题8-5电路图

解：

图（a）电路不满足自激振荡相位条件，故不能振荡。改进办法见电路图13-6(b)。

图（b）电路不能振荡。因为LC并联回路在谐振时阻抗趋于无穷大，因而电路不能形成正反馈通路。将LC并联回路改为串联谐振回路，见电路图13-6(c)。

图（c）电路虽满足自激振荡相位条件，但由于发射极有耦合电容，反馈量将被短接至地，因此该电路不能振荡。去掉发射极与地之间的电容Ce即可，见电路图13-6(d)。

R1R2R1+VCCR3-++R4R2R5C1R8R6R1LC+R7C2+LC1C2+VCC+AL1+A+R2+R3+L2

图13-6(b) 图13-6(c) 图13-6(d)

【8-6】如图8.10.5所示电路中。

1. 为了能产生正弦波振荡，该电路中的集成运放的两个输入端各应该是什么输入端？ 2. 当这个电路能产生正弦波振荡时，它的振荡频率f0表达式各如何？Rt的温度系数为正还是负？

LCR1?AR1Rtuo

图8.10.5 题8-6电路图

[解]

1．电路中的L与C组成并联谐振回路，当f?f0?1时，其阻抗最大，呈纯电

2πLC阻特性。由于该电路有两个反馈，从电路可见，这两个反馈必定有一个是正反馈，另一个是负反馈。LC并联谐振回路当f?f0时引入的反馈最弱，故它应该引入负反馈，以便使该电路对频率为f0的信号有最强的正反馈。故运放A的上面一个输入端应该是反相输入端，下面一个输入端为同相输入端。

2．电路产生的正弦波频率为

f0?1

2πLC为了使电路的输出电压幅度稳定，UO增大时Rt引入的正反馈作用应该自行减弱，Rt值应

该增大，故Rt应该具有正的温度系数。

【8-7】 在图8.10.6的电路中，哪些能振荡？哪些不能振荡？能振荡的说出振荡电路的 类型，并写出振荡频率的表达式。

R2R2ARfL1L2a( )R2MuoARfL1L2MuoR1R1CCb( )R2ARfC1C2c( )uoARfC1uoR1R1LLC2d( )

图8.10.6 题8-7电路图

解：

图(a)、图(c)不满足相位平衡条件；图(b)、图(d)满足相位平衡条件，可能振荡。图(b)是电感三点式LC振荡器，图(d)是电容三点式LC振荡器。二者的振荡频率表达式分别为

f0?11 ?2?(L1+L2+2M)C2?(L1+L2)Cf0?1CC2?L12C1+C2

【8-8】 试用相位平衡条件判断图8.10.7中电路是否可能产生正弦波振荡？如能振荡，指出石英晶体工作在它的哪一个谐振频率？

+VCCCRb1L2L1VTCbRb2f0Re

图8.10.7 题8-8电路图

+VCCCRb1②L2③L1①+VT+f0+CbRb2+Re

解:

若要满足正反馈的条件，石英晶体必须呈电感性才行，为此，产生振荡的频率应界于fs和fp之间。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所示电路的振荡频率稳定性要比普通LC振荡电路高很多。石英晶体振荡电路的频率不易调节，往往只用于频率固定的场合。半可调电容器Cs只能对石英晶体的谐振频率作微小的调节。

【8-9】电路如图8.10.8所示，其中VD1、VD2为二极管，VD3为6V稳压管，二极管、稳压管和集成运放都是理想的，Uom =±15V，R1= 1kW、R2= 2kW、R3= 2kW、R4= 100kW。画

?的传输特性曲线。 出电路uoui?R3AuoVD1R1UREF+3VR2R4VD2?uoVD3图8.10.8 题8-9电路图

解：此题和第五章重复

当Uom =+15V时，二极管导通，稳压管击穿，运放的正反馈回路导通此时输出uo=6V。 此时电路的阈值

R2R13?26?1UTH1?UREF+UZ?+?4V

R1+R2R1+R21+21+2当输入电压大于4V时，运放的输出跳变为Uom = -15V，此时二极管VD1和VD2截止，

R2回路不通，运放的阈值变为

UTH2?UREF?3V

于是可以画出电路的传输特性，见图13-11(b)。

u?oV6uiVuoV6uiVO34O34?15图13-11(b) 电压传输特性

【8-10】 方波—三角波发生电路如图8.10.9所示，设A1，A2为理想运算放大器，说明Rw的作用，定性画出uo波形，求uo的峰峰值。

uo1C+UZO?UZT1TT2t?A1R3R4R1uo1R2USUZ?A2-VuoR3R4UZuo+VRWOR3R4UZtUZ＜US

图8.10.9 题8-10电路图

解：

A1构成滞回比较器，经双向稳压管得到幅度为?UZ的方波；经A2构成积分器后，得到三角波或锯齿波输出。这要由流经R2的充电电流和放电电流二者的相对大小关系来确定，当充电电流等于放电电流时为三角波；当充电电流大于放电电流时为负向锯齿波；当充电电流小于放电电流时为正向锯齿波。至于充电电流和放电电流的大小，则取决于电阻R2两端的电位差，充电时UZ为正，UZ＞US；放电时UZ为负，UZ＜US。所以，调节Rw即可得到三角波或正向锯齿波或负向锯齿波。uo波形见图13-15(b)。

uo的峰峰值取决于滞回比较器的翻转，A1的阈值电压为

UTH1?UTH2?R4uoRU+3Z

R3+R4R3+R4??R4uoRU??3Z R3+R4R3+R42R3UZ R4根据上两式，当阈值过０时，即可求出输出电压的幅值

???uo??uo

【8-11】一压控振荡电路如图8.10.10所示，R1=R，硅稳压管VDZ的稳定电压为?UZ，

UI为负的直流控制电压，集成运放A1，A2的性能理想。试求uo的峰峰值及电路振荡频率f0的表达式，并画出uo1及uo的波形。

CRUI?->+A1+Rwuo1R2-A+>?2+R3+UZ?uoVDZVDR1解：

A1构成积分器，A2构成过0比较器，积分器在负的直流控制电压Ui作用下工作。uo1

?+＜０，于是二极管截止，积分器和uo共同决定A2的阈值，设初始状态，uo= -UZ，所以u2?+向0靠近，A2的第一个阈值为 在Ui作用下正向积分，并拉动u2?+?u2A2的第二个阈值为

?(1?k)Rwuo1kRU??kUZ ?wZ?(1?k)uo1RwRw??kRwUZ(1?k)Rwuo1??+kUZ +?(1?k)uo1RwRw??+?u2当阈值过0时，比较器翻转，可求出uo1的峰峰值

??uo1???uo1pp?uo12kUZ 1?kuo的峰峰值为2 UZ。

uo1及uo的波形见图13-16(b)。因T?T1+T2?T1,其中T1期间，输出电压

2kUZUi?T1 1?kRC2kRCUZ1(1?k)UiT1?，f0??。

(1?k)UiT2kRCUZuo1pp?uo+UZO?UZT1TT2tuo1U'o1OU\o1t

图13-16(b) 题13-16的波形图

图8.10.10 题8-11电路图

【8-12】图8.10.11给出的是能产生方波和三角波输出的压控振荡电路，设运放都是理想

的，电源电压为?15V，VD1、VD2是理想的二极管，0V＜Ui＜10V，双向稳压管的工作电压为?10V，请回答下列问题：

1．说明电路的工作原理；

2．推导输出信号频率与输入电压的关系式；

3．定量画出当Ui =4V、k=0.5时，Uo3和Uo4的波形（需明确标出幅值和时间参数的数值和单位）。

10kW-UiC0.1?FA+?10kWUo1Uo3RwkRw(1?k)RwUp+?A+1kWVDZ+-+A+?VD1Uo2R1kW-+1kWA+?5.1kW-Uo4VD2UA5.1kW图8.10.11 题8-12电路图

解：

1. 已知运放A1为同相输入的电压跟随器；运放A2为反相器；运放A3为积分器；运放A4为滞回电压比较器。设积分器的输入为UA，电路初始条件为：当t=0时，UO3=0V，UO4=+UZ=10V，且已知输入电压UI为0V?UI?10V。

电路初始UO1?0，UO2?0，UO4=+UZ；因此D1截止，D2导通，UA=UI>0，给积分电容C充电，UO3下降，当UO3下降使运放A4的同相端电压UP<0时，UO4变为－UZ；此时D1导通，D2截止，UA= UO2= -UI<0，使电容C反向充电，UO3随之上升，当UO3上升使UP>0时，UO4变为+UZ；如此循环往复，UO4输出方波，UO3输出三角波。…….….(4分)

2. 根据滞回电压比较器工作原理计算三角波输出UO3的幅值为

UP?(1?k)UO3+KUO4

UO3m??kUZ (1?k)根据积分电路的表达式计算电路振荡周期为

2UO3mkUZ1T1?T?RC?2RC? 2UO3m?Udt1AUA(1?k)UIRC?0kU?T?2T1?4RC?Z

(1?k)UI111?kUI1?k?f?????UI (kHz)……………….(4分)

TRC4kUZ4k3. 当UI =4V、k=0.5时，计算出三角波幅值为UO3m??10V，振荡周期为T?1ms。

电路工作波形如图8.2.22所示。……...….……………………..……………..……………(4分)

Uo310V0.25 0.75 1.25-10VUo410Vt(ms)t(ms)-10V图8.2.22

【9-1】在下列各种情况下，应分别采用哪种类型(低通、高通、带通、带阻)的滤波电路？ 1．抑制50HZ交流电源的干扰；

2．处理具有1kHZ固定频率的有用信号； 3．从输入信号中取出低于2kHZ的信号； 4．抑制频率为100kHZ以上的高频干扰。 解：

1. 带阻；2. 带通；3. 低通；4. 低通。

【9-2】试说明图9.11.1所示各电路，属于哪种类型的滤波电路，是几阶滤波电路，图(b)中R2C2?R1C1。

R1RfR2C2&UiCRA&&UoUiC1R1A1A2&Uoa( )b( ) 图9.11.1 题9-2电路图

解：

（a）一阶高通滤波器；（b）二阶带通

【9-3】设一阶LPF和二阶HPF的通带放大倍数均为2，通带截止频率分别为3kHZ和2kHZ，试用他们构成一个带通滤波电路，并画出频率特性。 解：

把二者串联即可。

【9-4】 分别导出图9.11.2所示各电路的传递函数，并说明他们属于哪种类型的滤波电路?写出通带截止频率的表达式。

R2R2&UiR1C1R1CAR3a( )&U&UoiAR3b( )&Uo图9.11.2 题9-4电路图

解：

&UR11（a）高通滤波器，o??2?， 截止频率f0?

&?2πRCUR11i11?j0?&1UR1（b）低通滤波器，o??2?，截止频率f0?

&?2πRCUR2i11+j?0

【9-5】在图9.11.3所示电路中，已知通带放大倍数为2，截止频率为1kHZ，C1＝C2=1μF。试选取电路中各电阻的阻值。

R1R2Ui(s)RC1MRC2PAUo(s)图9.11.3 题9-5电路图

解：

R1?R2?10k R=0.16k

【9-6】简述开关电容滤波电路的特点。 解：

1. 易集成，单片集成化。

2. 其时间常数依赖于电容的比值，可以实现大时间常数，且滤波器的参数准确性和稳定性高。

3. 与数字滤波器相比，它可以对模拟量的离散值直接进行处理，不需要模/数转换器，省略量化过程。

【9-7】什么是调制？什么是调幅、调频和调相？什么是解调 ？ 解：

将低频信息加载到作为信息载体的高频信号上，以便传输的信号处理过程，称为调制；解调是调制的逆过程，是指将调制信号与载波信号分离的信号处理过程。

用调制信号改变载波信号的幅度、频率、相位，相应的调制方法分别称为调幅、调频和调相调幅波的特点是频率与载波信号的频率相等，幅度随输入信号幅度的变化而变化；调频波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，频率随输入信号幅度的变化而变化；调相波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，相位随输入信号幅度的变化而变化。

【9-8】电路的波形图如图9.11.4所示，它是什么调幅波形？在图中标出调制信号和载波信号。

图9.11.4 题9-8波形图

解：

标准调幅波，（a）为调制信号，（b）为载波信号。

【9-9】如图9.11.5所示，如果F1和F2分别表示调制信号频率的上下限，fC为载波信号频率，试写出上下边带范围。

图9.11.5 题9-9频带图

解：

下边带：(fc?F2)~(fc?F1)，上边带：(fc+F1)~(fc+F2)

【9-10】 一个调幅电路，调制信号的频率为10kHZ~20kHZ，载波信号频率为10MHZ，试画出该调幅波的频谱图。 解：

【9-11】图9.11.6(a)和(b)均为调幅波电路原理图，问同步检波器和峰值检波器分别可以对哪一种调幅波电路进行解调，为什么？

(a)

(b)

图9.11.6 题9-11电路图

解：

（a）同步检波；（b）峰值检波；（a）图产生的为双边带信号，无法用峰值检波。

【9-12】对于峰值检波器电路，调制信号的频率范围100Hz～10kHz，载波信号频率1MHz，峰值检波器的负载R=3kW，试计算电容参数和选择检波二极管的型号。 解：

根据峰值检波电路的原理，其时间常数应远大于载波信号的周期，才能保证将载波信号滤出；而又必须远小于调制信号的周期，才能保证输出能跟上调制信号的变化。故有

1?s=RC=100?s，可求得330pF=C=0.033?F；可取C=3300pF

【9-13】锁相环有什么特点？如何利用锁相环实现调频信号的解调？ 解：

锁相环电路是一个自动相位控制系统，在输入信号频率改变或含有噪声的情况下，产生与输入信号频率保持同步的输出信号。环路锁定时，其输出信号频率与输入信号频率相等，二者保持一个固定的相位差值。

调频波的特点是频率随调制信号幅度的变化而变化。当载波信号的频率与锁相环的固有振荡频率ω0相等时，压控振荡器输出信号的频率将保持ω0不变。若压控振荡器的输入信号除了有锁相环低通滤波器输出的信号uc外，还有调制信号ui，则压控振荡器输出信号的频率就是以ω0为中心，随调制信号幅度的变化而变化的调频波信号。由此可得调频电路可利用锁相环来组成，由锁相环组成的调频电路组成框图如图所示。

【9-14】 有一个频率合成电路如图9.11.7所示。已知fR?1000kHz，分频系数M=5、N=10，写出信号的频率fo?？

fR/MfR分频器 M分频器 NfO/Nf0PLLf0图9.11.7 题9-14方框图

解：

fR/M=fo/N f0=N/M* fR=2000kHz

【9-15】设图9.11.8中模拟乘法器(K > 0)和运算放大器均为理想器件。 1．该电路能在几个象限工作？

2．推导uo与ui1、ui2之间的关系式，指出该电路具有何种运算功能。

3．设K=0.1V-1，R1=10kW，R2=1kW，ui1和ui2极性相同且绝对值均为10V，问输出电压uo=？

KxyxyR2R1uo1ui2?Aui1Ruo

图9.11.8 题9-15电路图

解：

1. 要求uI2＞0，即为正极性，该电路只能在第一、第二象限工作。 2. uo??R21ui1??，该电路具有除法运算功能。 R1Kui23. uo??1V

【9-16】 图9.11.9中的运算放大器和模拟乘法器都具有理想的特性，求uo的表达式，已知UREF?0。

KxyxyR1R2UREF?Aui图9.11.9 题9-16电路图

uo

解：

在保证VREF>0的条件下，乘法器引入的是负反馈，用虚短、虚断的概念不难得到： uo=（1/K）（1+R1/R2）（ui/UREF）

【9-17】电路如图9.11.10所示，设图中器件均具有理想的特性，且Ui?5V, K?0.1V?1，R1?R2?R3?Rf?10kW，计算uo??

KxyxyuuO1KxyxyR2RfRi3uO2R1AuO图9.11.10 题9-17电路图

【9-18】电路如图9.11.11所示，设所有器件均为理想的，乘法器的K?0.1V?1，参考电压UREF?a0，而a1、a2、a3都是系数，求Uo的表达式。

RUREF?a0R/10a2KxyRRxyKxyuo1xyR/100a3uo2Auo3AuouiR?R/a1R/2

解：

2 uo1?K?uI?2.5V

图9.11.11 题9-18电路图

23 uo2?K?uI?uo1?K?uI?1.25V

uo??RFRR?uI?F?uo1?F?uo2R1R2R2

??(uI+uo1+uo2)??8.75V【9-19】用集成运放和模拟乘法器组成实现f(x)?a0+a1x+a2x2+a3x3的运算电路。

解：

RUREF?a0R/10a2KxyRRxyKxyuo1xyR/100a3uo2Auo3AuouiR?R/a1R/2【9-20】电路如图9.11.12所示。已知模拟乘法器及集成运放均为理想器件，电容C上的初始电压为零，ui为一交流输入电压。试说明M1、A1、M2和A2各组成什么电路，写出uo1、uo2和uo的表达式，并分析该电路的功能。

CKxyuo3RRKxyM2xyuixyM1Ruo1UREFA1uo2A2uo

图9.11.12 题9-20电路图

解：

M1构成平方电路，A1构成积分器，M2和A2构成开平方电路。整体为一个均方根电路。

uo1?Ku2iu12o2??RC?Kuidt u1o?RC?Ku2idt

【10-1】全波整流电路如图10.10.1所示，变压器次级绕组的中心抽头接地，且u21??u22?2U2sinωt为已知，变压器绕组电阻和二极管正向压降可忽略不计。试求：

①画出iL、uo及二极管反向电压uDR的波形；

②求UO(AV)、IL(AV)和二极管平均电流ID(AV)、反向峰值电压URM； ③如果D2的极性接反，会出现什么问题？ ④若输出端短路，会出现什么问题？

iD1iLu21D1u1u22D2iD2解： 1．

uoRLu1VD4VD1u2VD3VD2CUoRL图10.10.1 题10-1电路图 图10.10.2 题10-2电路图

u2O2π2U23π4ππωtiD1u2u1u2iD2iOuORLiD1OiD2OiOOuOOuD1O2U2RLωt2U2ωt2U2RLRLωt2U2ωtωt22U2 2．UO(AV)?0.9U2；IL(AV)?UO(AV)RLIL(AV)UO(AV)0.45U20.9U2；ID(AV)?；???RL22RLRLUDR?22U2。

3．如果VD2的极性接反，那么变压器的二次侧绕组在输入信号的正半周被短路，造成

回路电流过大，引起整流二极管和变压器的损坏。

4．若输出端短路，结果同上。

【10-2】图10.10.2为桥式整流电容滤波电路。已知RL=50W，C=1000?F，用交流电压表量得变压器次端电压的有效值U2=20V。如果用直流电压表测得的UO(AV)有下列几种情况：① 28V，② 18V，③ 24V，④ 9V，试分析它们是电路分别处在什么情况下引起的(指电路正常或出现某种故障)。 解：

1．UO(AV)?28V?2U2，当负载电阻RL??，即输出空载。

2．UO(AV)?18V?0.9U2，当滤波电容C断开，没有起到滤波作用时。 3．UO(AV)?24V?1.2U2，电路正常。

4．UO(AV)?9V?0.45U2，整流桥中有一个整流管断开，电路只有半波整流作用，并且滤波电容C断开，没有起到滤波作用。

【10-3】电路如图10.10.3所示，按下列要求回答问题： ①请标出UO1、UO2的极性，求出UO1(AV)、UO2(AV)的数值； ②求出每个二极管承受的最大反向电压。

220V10VVD4VD1~~CVD2Uo110V~VD3CUo2图10.10.3 题10-3电路图

解： 1．

220V10VVD4VD1~~CVD2Uo1Uo210V~VD3C

（U2?10V） UO1(AV)??UO2(AV)?2U2?14V。

2．UDR?22U2?28V。

【10-4】求图10.10.4中各电路的输出电压平均值UO(AV)。其中(b)电路，满足RLC??3~5?T2的条件(T为交流电网电压的周期)，对其UO(AV)可作粗略估算。图中变压器次级电压为有效

值。

10V~RLUo10V~CRLUo(a)VD110VVD(b)~10VVD2~10VCUo~RLUo 解：

(c)图10.10.4. 题10-4电路图

(d)

U2?10V

(a) UO(AV)?0.9U2?9V，整流桥全波整流输出，无滤波电路；

(b) UO(AV)?1.2U2?12V，整流桥全波整流输出，电容滤波且输出带载； (c) UO(AV)?2U2?14V，单相全波整流输出，电容滤波且输出空载；

(d) UO(AV)?0.45U2?4.5V，单相半波整流输出，无滤波电路。 【10-5】分析图10.10.5所示的电路，选择正确的答案填空。

IRu1220Vu210VVD4VD1RUICIZILRLUo~~VD3VD2500μFDZ6V图10.10.5 题10-5电路图

①设U2(有效值)=10V，则UI(AV)= 。(a. 4.5V，b. 9V，c. 12V，d. 14V)； ②若电容C脱焊，则UI(AV)= 。(a. 4.5V，b. 9V，c. 12V，d. 14V)；

③若二极管D2接反，则 。(a.变压器有半周被短路，会引起元、器件损坏，b.变为半波整流，c.电容C将过压击穿，d.稳压管将过流损坏)；

④若二极管D2脱焊，则 。(a.变压器有半周被短路，会引起元、器件损坏，b.变为半波整流，c.电容C将过压击穿，d.稳压管将过流损坏)；

⑤若电阻R短路，则 。(a.UO将升高，b.变为半波整流，c.电容C将击穿，d.稳压管将损坏)；

⑥设电路正常工作，当电网电压波动而使U2增大时(负载不变)，则IR将 ，IZ

将 。(a.增大，b.减小，c.基本不变)；

⑦设电路正常工作，当负载电流IL增大时(电网电压不变)，则IR将 ，IZ将 。(a.增大，b.减小，c.基本不变)。 解：

1．c 2．b 3．a 4．b 5．d 6．a；a 7．a；b

【10-6】电路如图10.10.6所示，已知稳压管DZ的稳压值UZ=6V，Izmin=5mA，Izmax=40mA，变压器次级电压有效值U2=20V，电阻R=240W，电容C=200?F。求：

①整流滤波后的直流电压UI(AV)约为多少伏？

②当电网电压在?10%的范围内波动时，负载电阻RL允许的变化范围有多大？

IRRIZDZILRLUou1u2UIC图10.10.6 题10-6电路图

解：

??rZ1//rZ2//RL?RL，所以 答案是c，UO?5V，因为RLUO??RLRL1UI?UI??15V?5V，两个稳压管未能起到稳压作用。 ?R+RLR+RL2+1

【10-7】指出图10.10.7中的5V稳压电路是否有错误。如有错误，请在原电路基础上加

以改正，最多只允许加两个电阻。

TUI10V5.6VUo5V图10.10.7 题10-7电路图

解：

1．因为有桥式整流滤波电路，电容滤波，并且输出带载，所以UI(AV)?1.2U2?24V。 2．当电网电压有?10%的波动，则UI(AV)在21.6V~26.4V之间变化，因此有

UIMIN?UZU?UZUZ?ILMAX?IZMIN?IMIN??IZMINRRRLMIN?RLMINUZ??100WUIMIN?UZ?IZMINR

UIMAX?UZU?UZUZ?ILMIN?IZMAX?IMAX??IZMAXRRRLMAX?RLMAXUZ??133WUIMAX?UZ?IZMAXR

【10-8】图10.10.8中的各个元器件应如何连接才能得到对地为±15V的直流稳定电压。

+15V20V220VD4D3D1D2CRDZ(15V)~~~20VCRDZ(15V)-15V图10.10.8 题10-8电路图

解：

图中有错误，一处为稳压管未能起到稳压作用，另一处为输出端空载，无法令VT的发射结处于正偏，从而令UO?5V无法实现。电路改动如图所示。

VTR1UI10VUBER25.6VUo5V

【10-9】串联型稳压电路如图10.10.9所示，稳压管DZ的稳定电压UZ=5.3V，晶体管的UBE=0.7V，电阻R1?R2?200W。

①试说明电路的如下部分分别由哪些元器件构成：a.调整管、b.放大环节、c.基准电压、d.取样环节；

②当RW的滑动端在最下端时，UO=15V，求RW的值； ③若RW的滑动端移至最上端，问UO=？

T1u1u2CRC2RT2DZR1RWR2RLUo图10.10.9 题10-9电路图

解：

1．a. 调整管—VT1；b.放大环节—RC2、VT2；c.基准电压—R、VDZ；d.取样环节—R1、RW、R2。

2．忽略VT2基极电流IB2的分流作用，可以得出

UO?UO?R2UZ+UBE2?(R1+RW+R2)?RW??(R1+R2)?100W

R2UZ+UBE2UZ+UBE2?(R1+RW+R2)?10V

R2+RW3．UO? 【10-10】已知可调式三端集成稳压器CW117的基准电压UREF=1.25V，调整端电流IW=50?A，用它组成的稳压电路如图10.10.10所示。问：

①为得到5V的输出电压，并使IW 对UO的影响可以忽略不计(设I1=100IW)，则电阻R1

和R2应选择多大？

②若R2改用2kW的电位器，则UO的可调范围有多大？

UIC1117IW0.1μFR2UREFR1Uo1μFC2I1图10.10.10 题10-10电路图

解：

1．因为题设I1?100IW，所以推出

I1?100IW?UREF?R1?0.25kΩ R1UREFR2+UREF?R2?0.75kΩ R1UREFR2+UREF，所以当R2?0时， R1UO?(I1+IW)R2+UREF?2．因为UO?(I1+IW)R2+UREF?UO?(I1+IW)R2+UREF?UREF?1.25V

当R2?2kΩ时，UO?(I1+IW)R2+UREF?11.25V

【10-11】试推导图10.10.11电路中输出电流IO的表达式。A为理想集成运算放大器，且可以正常工作；三端集成稳压器CW7824的3、2端间的电压用UREF表示。 解：

因为运放A为理想集成运放，且引入负反馈，所以运用虚短、虚断的概念，可以推导出

IO?I1?

U32UREF24V???4.8A R1R15W【10-12】试分析图10.10.12电路的输出电压可调节的范围。

1UI7824IW23R15WARLR21kWUI1W78??23R1R2UoR3R4IoA图10.10.11 题10-11电路图 图10.10.12 题10-12电路图

解：

同上题推论，运用虚短、虚断的概念，可以推导出

UR3?UR1，因为UR3?U32UOR3，UR1?R1，所以得出

R3+R4R1+R2UO?U32R?3??R1+R2?

R3+R4R1