梁明理电子线路作业题
1.5 限幅电路如图P1.5所示，设D为理想二极管，输入电压vi为正弦波，其振幅大于VR。试绘出输出电压vO的波形。
解：(1)当vi
(2)当vi
(3)当vi
(4)当vi
D D R D + + + + + + + + D R R R vO vO vi vO v vi vi vO i V VR VR RVR － － － － － － － － vi vi vi vi VR VR VR O O t t O t O t VR vO vO vO vO VR O VR O t t VR VR O t O t 图1.5(b) 图1.5(a) 图1.5(c) 图1.5(d)
1.6 双向限幅电路如图P1.6所示，设D1、D2为理想二极管，输入电压vi为正弦波，其振幅大于Vim=3VR。试绘出输出电压vO的波形。
解：(1)当vi>VR时（VR>0），二极管D1导通，相当于短接，二极管D2截止，相当于断路，此时有vO=VR。输出电压被限幅在VR上。
(2)当－VR (3)当vi<－VR时，二极管D1截止，相当于断路，二极管D2导通，相当于短路，输出电压vO=－VR，输出电压被限幅在－VR上。 由分析结果得本电路输出波形如图P1.6a所示。 R vi + + VR D1 D2 vO O vi t -VR V V RR － － vO 图1.6 VR O t -VR 1 图1.6a 梁明理电子线路作业题 1.7 双向限幅器如图P1.7所示，设D1、D2为理想二极管，输入电压Ui由0~100V作线性变化。绘出相应于Ui的输出电压UO随时间的变化曲线。 解：首先分析当vi=0时的输出电压UO。Ui=0时D1截止（相当于断路），D2导通（相当于短接），等效电路如图P1.7a所示。电路的电流为 I?VR2?VR1 R2?R1VR2?VR1R2R2?R1所以输出电压UO为 UO?VR2?IR2?VR2??80V?80?20?200V?40V200?100 上式说明，Ui=0时，输出电压为40V，因此输出电压曲线的起点电压为40V，且当Ui<40V时，二极管D1总处于截止状态，所以输出电压不变，保持UO=40V。 当40V 根据以上分析，作出输出电压曲线如图P1.7b所示。 D1 D2 D1 + + + R1 R2 R1 U Ui 100kΩ 200kΩ 100kΩ OUi VR1 VR2 VR1 － － － 20V 20V 80V D2 R2 200kΩ VR2 80V + I UO － 图1.7 图1.7a Ui /UO Ui UO 80V 40V t O 图1.7b 1.15 晶体管3DG8的输出特性如图P1.15所示，已知它的PCM=200mW，ICM=20mA，V(BR)CEO=15V。 (1)定出安全工作区； (2)定出放大区； (3)当VCE=6V时，能否使IC工作在30mA?为什么? 解：(1)安全区由PCM=200mW决定的集电结最大功耗曲线、ICM=20mA和V(BR)CEO=15V三条曲线确定，为了较准确地描绘出集电结最大功耗PCM的曲线，在曲线上取相应的三点，即V(BR)CEO=15V时的IC1、ICM=20mA时的VCE1和VCE=12V时的IC2。 把以上三个数据代入PCM=ICVCE=200mW中 PCM=IC1V(BR)CEO= IC1?15V=200mW， 得IC1≈13mA； PCM=ICMVCE1=20mA? VCE1=200mW，得VCE1=10V； 2 梁明理电子线路作业题 PCM=IC2VCE= IC2?12V=200mW，得IC2≈17mA 根据以上数据绘出安全工作区如图P1.15(a)所示。 iC/mA (10,20) 20 (12,17) 15 (15,13) 10 安全工作区 5 0 4 8 12 16 20 vCE/V 图P1.15(a) (2)放大区的范围是在安全工作区内再剔除截止区和饱区。如图P1.15(b)所示 iC/mA (10,20) 20 (12,17) 饱 15 和 (15,13) 10 区 放大区 5 IB=0 0 4 8 12 16 20 vCE/V 图P1.15(b) (3)当IC=30mA时，有IC>ICM=20mA，三极管处于不安全区，故不能使用。 iC/mA (10,20) 20 (12,17) 15 (15,13) 10 5 0 4 8 12 16 20 vCE/V 图P1.15.(a) 2.1 在图P2.1各电路中的电容对信号可视为短路，试定性分析各电路能否正常放大，为什么？ +VCC +VCC RC RB RC + + RB + vI + vO vO VBB － vI － － － (a) (b) 3 梁明理电子线路作业题 (d) 图P2.1 解： (1)图P2.1(a)所示电路能否工作与否，与输入vI有很大的关系，如果vi=vI,则放大电路在输入信号负半周时处于截止状态，输出信号将产生严重失真。但输入信号含有直流成份的话，如vI=0.7V+0.2sin?t，则电路可能正常工作。 (2)图P2.1(b)所示电路不能正常工作，因直流电源VBB把vI的交流成份短路，令电路无信号放大。 (3)图P2.1(c)所示电路不能正常工作，因为本电路的晶体管是PNP型，集电极电位应是最低的。 (4)图P2.1(d)所示电路不能正常工作，因为电路中的栅源电压不是反偏，不符合这种类型结型场效应管的工作特性。 分别画出图P2.2中各放大电路的直流通路和交流通路。 +VDD +VDD RC2 RB1 RB21 RD C2 C1 RG1 C1 C3 + + C + 2+ vo vo RL R G3R v iE2vi R E1CE R CS RG2 SRB22 － － － － (a)(b) 2.2解：(1)a图的直流通路和交流通路分别如下所示。 +VDD R DR G1 RD RL RG3 RG3 RG1 RG2 RS R RG2 S (a)图交流通路 (a)图直流通路 (2)b图的直流通路和交流通路分别如下所示 +VDD RC2 RB1 RB21 + C1 + + RC2 RB1 RB1 vo RE2 vi vi RE1RE1 RB22 R B22－ － － RB21 4 +VCC RB + vI －RE VBB (c) RG1 + vO － + vI － C1 RD +VDD + C2 RG2 vO － RE1 RB22 + RC2 vo － RB21 (b)图的直流通路 (b)图的交流通路 (b)图的交流通路另一画法 梁明理电子线路作业题 2.3 电路及晶体管的特性P2.3所示。 (1)作负载线，找出静态工作点Q和放大器的动态范围。若要获得尽可能大的动态范围，RB应取多大的数值？ (2)电路其他参数不变，RC由2k?变为5.1k?，Q点移至何处？ (3)电路其他参数不变，RB由16k?变为32k?，Q点移至何处？ (4)电路其他参数不变，VCC由9V减至6V，Q点移至何处？ +VCC iC/mA 9V RC 125?A 2k? 5 + RB 100?A 4 + 3DG6 75?A 3 vi 16k? vo 50?A 2 － +VBB iB=25?A 1 1.5V － 0 2 4 6 8 10 vCE/V (a) (b) 解：(1)作直流负载线并找出Q点，先求出Q点的IBQ值 IBQ?VBB?VBEQRB?(1.5?0.7)V?0.05mA?50μA 16kΩiC/mA 5 4 3 1.9 2 1 0 2 Q 5.4 4 5 6 8 3.6 125?A 100?A 75?A 50?A iB=25?A 10 vCE/V 找出直流负载线的ICM ICMV9?CC??4.5mA RC2找出直流负载线的VCEM VCEM?VCC?9V 在图上作出直流负载线，得出其Q点值为 IBQ=50?A，VCEQ=5.4V；ICQ=1.9mA 动态范围 iC/mA ?VOP-P=2?3.6V=7.2V ?IOP-P=2?1.9mA=3.8mA 5 若要使动态范围最大，忽略三极管的饱和电压时，4 工作点Qm应处于直流负载线的中点，即VCEQ=4.5V处，3 由直流负载线得出对应的IBQ=62.5?A， 2 此时的基极电阻值为 1 125?A 100?A Qm 75?A 62.5?A 50?A iB=25?A 4.5 2 4 6 8 10 vCE/V RB1? VBB?VBEQIBQ(1.5?0.7)V??12.8k??13k?0.0625mA0 (2)当RC=5.1k?而其他条件均不变化时，此时的IBQ=50?A、VCEM=VCC=9V不变，但ICM发生变 化，其数值为 iC/mA V9V125?A 5 I?CC??1.8mA 再作负载线 CMRC5.1kΩ4 3 2 Q 1.6 1 5 0 1 2 4 6 100?A 75?A 50?A iB=25?A 8 10 vCE/V 如右图所示， 梁明理电子线路作业题 查得 VCEQ=1V，ICQ=1.6mA (3)电路其他参数不变，RB由16k?变为32k?，Q点移至何处？ 此时直流负载线的VCEM=9V不 i/mA C 变，ICM=4.5mA不变，只是IBQ变了。 125?A 5 V?0.7(1.5?0.7)V100?A 4 IBQ?BB?RB32kΩ 75?A 3 50?A 2 ?0.025mA?25μ5Q iB=25?A 1 Q点位置如右图所示，得出 0.8 VCEQ=7.2V，ICQ=0.9mA 0 2 4 6 8 10 vCE/V 7.2 (4)电路其他参数不变，VCC由9V减至6V，Q点移至何处？ 此时直流负载线的ICM和VCEM均发生改变，但IBQ不变仍为50?A。 ICM?VCC6V??3mA RC2kΩiC/mA 5 4 125?A 100?A VCEM= VCC=6V 75?A 作出直流负载线如右图所示，并查出 3 Q 50?A 2 VCEQ=2.6V，ICQ=1.8mA 1.8 iB=25?A 1 0 2 2.6 4 6 8 10 vCE/V 2.4 放大电路和晶体管的特性仍如图P2.3所示。 (1)求静态工作点附近的 hfe和hfi ； (2)画出简化的h参数等效电路，计算AV、Ri和Ro。 +VCC iC/mA 9V R C125?A 5 2k? + RB 100?A 4 3DG6 75?A 16k? 2.8 3 v+ i vo 50?A 2 － iB=25?A +VBB 0.8 1 1.5V － 0 2 4 6 8 10 vCE/V (a) (b) 解： (1)可由输出特性曲线直接计算得出hfe，方法如下：在vCE=4V处找出IB=25?A和75?A两条曲线，并读出相应的IC为0.8mA和2.8mA，然后根据hfe的定义得 hfe??ICIC2?IC12.8?0.8???40 ?IBIB2?IB10.075?0.025计算静态工作点必须令信号源vi=0，即将其短路。 IB?VBB?0.71.5?0.7mA?mA?0.05mA IE?IC?hfeIB?40?0.05mA?2mA 1616hie?200?(1?hfe) 26mV26mV?200?(1?40)?733??0.733k? IE2.0mA6 梁明理电子线路作业题 (2) 画出简化的h参数等效电路如右图所示。 hR40?2AV??fec????4.8 RB?hie16?0.733.ic RB + vi － ib hfeib hie － + RC vo Ri?RB?hie?16?0.733?16.733k? RO?RC?2k? 2.5 放大电路如图P2.5所示，晶体管为3DG6，其hfe=60。 (1)计算不带负载RL时静态工作点；画出h 参数等效电路，计算AV、Ri和Ro ； (2) 计算带上负载RL时静态工作点；画出h 参数等效电路，计算AV、Ri和Ro。 解：(1)计算不带负载RL时静态工作点，此时应先将输入端短路。 V?0.7(15?0.7)VIB1?CC??45μ5 RB1330kΩIB2?0.70.7V??20μ0 RB239kΩIB1 +15V IBQ?IB2?IB1?45?20?25μ5 ICQ?hfeIBQ?60?25?1500μ5?1.5mA 不带负载时，流经RC的电流就是ICQ，所以 RC RB1 330k? 5.1k? RB2 + T + RL 39k? I BQvo 10k? vi IB2 － － VCEQ?VCC?ICQRC?15?1.5?5.1?7.35V 画出h 参数等效电路如右图所示， ic RB2 + vi RB1 hie － hfeib － ib + RC vo 26mVhie?200?(1?hfe)IE26mV?200?(1?hfe)ICQ?200?(1?60)AV??.26mV?1240Ω?1.24k?1.5mAhfeRc60?5.1????7.5 RB1//hie?RB2330//1.24?39Ri?RB2?RB1//hie?39?330//1.24?40kΩ RO?RC?5.1kΩ (2) 计算带上负载RL时静态工作点；画出h 参数等效电路，计算AV、Ri和Ro。 接上负载后，输入回路的静态基极电流仍是IBQ=0.025mA不变，所以相应的晶体管的集电极电流仍为ICQ=1.5mA。但输出回路由于有了直接连接的负载RL分流，流经RC的电流与流经三极管的电流ICQ是不一样的，所以VCEQ发生了变化，本题还须列出方程组才能计算出现时的VCEQ。 7 梁明理电子线路作业题 输出回路的静态电流及电压如右图所示。 建立方程如下： +VCC +15V IRC T RC 5.1k? + ICQ RL 10k? IRL － IRL?IRC?ICQ?IRC?1.5mA IRL?VCEQRL?VCEQ10? ?????(1) ?????????(2) VCEQ ??????(3) IRC?15?VCEQRC15?VCEQ5.1 (3)代入(1)消去IRC得 IRL?15?VCEQ5.1?15 ????????(4) RB2 + vi － RB1 hie hfeib ib ic + RC RL vo － (4) 代入(2)消去IRL得 15?VCEQ5.1?15?VCEQ10 解得加入负载后的 VCEQ ? 4.8V 此时的h参数等效电路如右图所示，其电压放大倍数为 AV??.hfe(Rc//RL)60?(5.1//10)????5 RB2?RB1//hie39?330//1.24电路的输入、输出电阻仍为Ri ? 40k?、Ro ? 5.1k?。 2.7 电路如图P2.7所示，已知hfe=60，电容的容抗可以忽略。 (1)计算静态工作点； (2) 画出简化的h参数等效电路，计算AV、Ri 和Ro。 解：(1)计算静态工作点； +VCC +18V VB?RB2VCC22?18?V?4.4VRB2?RB122?68 RB1 68k? C1 Rs + vs － VB RC 5.1k? T C2 RL 5.1k? Ce + vo － VE?VB?VBE?4.4?0.7?3.7V ICQ?IE?VE3.7V??1.7mARE2.2k? IBQ?ICQhfeVE RB2 vi RE 22k? 2.2k? ?1.7?0.028mA?28?A60VCEQ?VCC?ICQ?RC?RE??18?1.7?5.1?2.2??5.6V RS hfeib + RC RL － vo + (2) 画出简化的h参数等效电路，计算AV、Ri 和Ro。 + vS hie vi 简化的h参数等效电路如右所示。 － 8 RB1//RB2 梁明理电子线路作业题 其中 hie?200?(1?hfe)?200?60?.26IE26?1118??1.12k?1.7 AV??hfe(Rc//RL)hie??60?(5.1//5.1)??1361.12 Ri?RB2//RB1//hie?22//68//1.2?1.1k? RO?RC?5.1k? 2.8 阻容耦合射极输出器如图P2.8所示，已知hfe=50。 (1)计算静态工作点； (2) 画出简化的h参数等效电路，计算AV、Ri 和Ro。 解：(1)计算静态工作点 +VCC +15V VRB IB T VCE RL 10k? VCC?IBQRB?VBE?(1?hfe)IBQRE?IBQ(RB?hfeRE)?VBE变形为可计算出IBQ RB 250k? C1 Rs 1k? + vs － + vi － IBQV?VBE15?0.7?CC?RB?hfeRE250?50?5.1 VBE ?0.028mA?28?ARE C2 + VRE IE vo 5.1k? (1+hf )IB －IE?ICQ?hfeIBQ?50?0.28?1.4mAVCEQ?VCC?IERE?15?1.4?5.1?7.9V (2) 画出简化的h参数等效电路，计算AV、Ri 和Ro。 (1+hfe)ib + 简化的h参数等效电路如右所示。 RS B hie E 其中 + vo ib vS + RE RL 26vi RB hie?200?(1?hfe)hfeib IE－ － 26C ?200?50?..1.4?1130??1.13k?. .Vi?Ibhie?(1?hfe)Ib(RE//RL)?Ib(hie?hfe(RE//RL)??（1） Vo?hfeIb(RE//RL)..?? 9 梁明理电子线路作业题 ?AV??VoVi???Ibhfe(RE//RL)??Ibhie?hfe(RE//RL)???h?hfe(RE//RL)ie?hfe(RE//RL)RS ?(1+hfe)ib E + 50(5.1//10)?0.9931.13?50(5.1//10)??求电路的输入电阻Ri时，输入电阻的定义是 Ri?Vi/Ii 对于hie、RE和RL回路有 Vi?Ibhie?(1?hfe)Ib(RE//RL)所以这个回路的等效电阻为 ???? B hie + i ib vS + iRE RL vi RB hfeib － － RS C Ri + R’i ii + vS R’i vi RB － R'i?ViIb??hie?hfe(RE//RL)?1.13?50?(5.1//10)?168k? 输入回路的等效电路如右上图所示，由此得电路的输入电阻Ri为 Ri?RB//R'i?250//168?100k? 求输出电阻RO时必须把信号源短接，如右图所示，先算出hie、RS//RB和电流源回路的等效电阻R’o 'RO?(h?RS//RB)IbVT?ie(1?hfe)Ib(1?hfe)Ib(h?RS//RB)(1.13?1//250)?ie??0.043k?(1?hfe)50电路的输出电阻RO时可看成RE与R’O并联。 'RO?RE//RO?5.1//0.43?0.43k??43? B hie + ib (1+hfe)ib E + IT RE － R’o Ro VT S //RB R hfeib C 2.9 电路如图P2.9所示，电容的容抗可以忽略。 (1)画出简化的h参数等效电路，计算AV1=Vo1 /Vi、AV2=Vo2 /Vi、Ro1和Ro2； (2)当RC=RE时，两个输出电压Vo1和Vo2在振幅和相位上有何关系？ 解：(1)画出简化的h参数等效电路，计算AV1=Vo1 /Vi、AV2=Vo2 /Vi、Ro1和Ro2； hfeib + + hie R v iSRC vo1 +VCC vS + + RE vo2 RC RB1 － － － － RB1//RB2 C1 + VB vo1 T C2 + · · Ic Rs Ib VE RB2 + v i+ + R E+ C3 vo2 hie · + hfeib vs Ie RS vi v － － － － RC o1 v RE o2 v + SRo2 Ro1 RB1//RB2 10 － － － － 梁明理电子线路作业题 Vi?Ibrbe?IeRE?Ibrbe?(1??)IbRE Vo1??IcRC???IbRC Vo2?IeRE?(1??)IbRE ???????????AV1??Vo1Vi?????IbRCIbrbe?(1??)IbRE(1??)IbREIbrbe?(1??)IbRE?????????RCrbe?(1??)RE AV2??Vo2Vi????(1??)RErbe?(1??)RE 对于Ro1，只是相当于带发射极电阻RE的共射电路的输出电阻，所以Ro1=RC。 对于Ro2，等效于是共集电路（射随器）的输出电阻。等效电路如下图所示，令vS=0,在vo2处加上测试电压VT。 · · · Ie IT I bE B + + hie · RIc S//RB1//RB2 · VT RE R’ V R o2TE C RC － － Ro2 R’ R o2o2??'Ro2?VTIe??VT(1??)Ib ?其中 VT?Ib??RS//RB1//RB2??rbe?所以 'Ro2??? Ib??RS//RB1//RB2??rbe?(1??)Ib?????RS//RB1//RB2??rbe?1?? 'Ro2?Ro2//RE??RS//RB1//RB2??rbe(1??)//RE (2)当RC =RE 时 由AV1得 Vo1???RC??Virbe?(1??)RE 由AV2得 11 梁明理电子线路作业题 Vo2??(1??)RE?Virbe?(1??)RE 两式相除得 Vo2??Vo1 物理意义为两输出信号大小相等，但相位相反。但是输出电阻是不一样的。 2.10 电路如图P2.10所示，已知hfe=50，电容的容抗可以忽略。 (1)计算静态工作点； (2) 画出简化的h参数等效电路，计算AV、Ri 和Ro。 解：(1)计算静态工作点； +VCC +15V ??VB?RB2VCC47?15?V?4.8VRB2?RB147?100 + RB1 100k? C1 RB2 VB RC 3k? T C2 VE RL RE1 200? 6.2k? CE + vo － VE?VB?VBE?4.8?0.7?4.1V ICQVE?IE?RE1?RE2vi － 4.1V??2.4mA(0.2?1.5)k? 47k? RE2 1.5k? IBQ?ICQhfe?2.4?0.048mA?48?A50 VCEQ?VCC?ICQ?RC?RE1?RE2??15?2.4?3?0.2?1.5??3.7V(2) 画出简化的h参数等效电路，计算AV、Ri 和Ro。 ib 简化的h参数等效电路如右所示。 ic 其中 + hfeib + 26vo RB1//RB2 hie hie?200?(1?hfe)IERC RL vi ?200?(1?50)?.26?742??0.742k?2.4 － RE1 － AV??hfe(Rc//RL)hie?(1?hfe)RE1??50?(3//6.2)??90.742?(1?50)?0.2 Ri?RB1//RB2//[hie?(1?hfe)RE1]?100//47//[0.742?(1?50)?0.2?8.2k? RO?RC?3k? 2.11 集电极—基极偏置放大电路如图P2.11所示，T为硅管，其hfe=100。 (1) 计算静态工作点； (2) 如果要求VCE=6.5V,RB的值应为多大？ 12 梁明理电子线路作业题 (3) 画出简化的h参数等效电路，并用密勒定理作进一下简化； (4) 推导AV、Ri和Ro的表达式，并算出它们的数值。 RB iB+iC 解：(1) 计算静态工作点； 120k+ 列出下面两个回路方程， RC 3k? ? VCE?IBRB?VBE ????(1) VCC C1 vo T + 12V Rs iB VCE?VCC?(1?hfe)IBRC???(2) + vi 解得： VCC?VBEIB?RB?(1?hfe)RC12?0.7?120?(1?100)?3?0.027mA?27?A vs － － Ri RB 120kIB+IC － Ro + RC 3k? T VCC 12V vo ? C1 Rs IB v + ivs － － Ri + IC?hfeIB?100?0.027?2.7mAVCE?VCC?(1?hfe)IBRC?12?(1?100)?0.027?3?3.8V (2)如果要求VCE=6.5V,RB的值应为多大？ 由(1)、(2)式可解得： － Ro RB?(1?hfe)(VCE?VBE)RCVCC?VCE?(1?100)(6.5?0.7)3?320k?12?6.5 (3) 画出简化的h参数等效电路，并用密勒定理作进一下简化； · · + C C Ib Ic B B + + + + RB · Ib R · RS · ·SI bV RC RC i· · Vi hie hfe· · hI I febbVo Vo vS + vS + RB1 hie RB2 － － E － － E － － 简化h参数等效电路 经密勒定理进一步简化h参数等效电路 经密勒定理化简后的h参数等效电路中的RB1和RB2分别为 RB1?RB1?K??RB1?AV?和RB2?RBKK?1???RBAVAV?1?? (5) 推导AV、Ri和Ro的表达式，并算出它们的数值。 由密勒定理化简后的h参数等效电路可知，本电路可直接代入共射电路电压放大倍数的表达式求AV。其中hie为 hie?200?(1?hfe)2626?200??1162??1.162k?(1?hfe)IB0.027 13 梁明理电子线路作业题 ?????RAV????hfe?RC//??B??'????A?1hfeRCV????AV???hiehie 整理后得 AV?????hfehieRB?RCRCRB?RC??hfeRCRBh??fe?RC//RB?hieRB?RChie 100100(3//120)???3??2581.1621.162RB1?AV?经密勒变换后的两个等效电阻分别为 RB1??120?0.463k?1?258 RB2?RBAVAV?1???RB?120k?其中有AV??1 ?电路的输入电阻Ri和输出电阻Ro分别为 R2 R1 Ri?RB1//hie?0.463//1.62?0.36k??360? + R?R//R?R//R?R?3k?oB2CBCC - · R RL Vo · + RP Vs 3－ 4.3 判断图P4.2所示各电路中各交流负反馈分别是什么类型。 图P4. 3 (a)交流等效电路 · + RP Vs － R1 C1 + T1 C3 R6 C2 R7 R vi R 42－ R5 R2 R1 R3 C + - · + Rs Vs - R1 R2 R3 · Vo RL + - RL · Vo 图P4. 3 (a) +VCC R3 T2 C4 + vo － + vi － R3 14 图P4. 3 (b) +VCC R1 C1 T1 R6 R5 R8 R2 R4 T2 T3 C2 R7 C3 + vo － 图P4. 3 (c) 图P4. 3 (d) 梁明理电子线路作业题 解：图(a)没有交流反馈，因为C对交流短路令R2、R3交流接地，使该回路不起交流反馈作用，但对直流有反馈，R2、R3对输出的直流电位取样反馈，反馈后的信号与净输入电压串联，并由瞬时极性法可判断出属正反馈。属直流电压串联正反馈。 图(b)的反馈回路由R1、R2、R3组成，对vo分压后反馈回输入端，对输入电流分流，并通过瞬时极性法判断出属负反馈，所以属交直流电压并联负反馈。 图(c)的反馈回路由C7、R6(R7、R4同时亦起作用)组成，该回路有电容隔直流，只对交流反馈，并对输出电压取样，反馈信号与输入回路的净输入电压串联，由瞬时极性法可判断得属正反馈，所以图(c)电路属交流电压串联正反馈。 图(d)的反馈回路由R6、R8、R3组成，没有电容，所以对交直流均有反馈作用，反馈回路对输出电流取样反馈，反馈后的信号与净输入电压串联，并通过瞬时极性法判断出属负反馈，所以该电路属交直流电流串联负反馈电路。 4.7 当放大器AV改变20%时，如果要求AVF=100而且AVF的变化不大于1%。（1）试计算AV和F值。（2）如果无反馈时的fH =20kHz，求引入反馈后的通频带BWF。 解：(1)由题意可列出以下方程 AVF?AV?1001?AVF ??????????① 根据dAVFdAV1?AVF1?AVFAV 120%??????????② 1?AVF 得1%?解②式得 1+AVF≥20 AV≥2000 F≥0.0095 ????????③ ????????④ ③代入①解得 ④代入③得 (2)无反馈时fh=20kHz，直接耦合电路的下限频fl=0，所以有BW= fh=20kHz。 引入负反馈后有 BWF =BW | 1+AV F | =20 ? 20 = 400kHz 4.10 在图P4.10所示电路中，设运算放大器为理想运放。 (1)合理连线，将信号源 vs与RF正确地接入电路，使电路有尽可能高的输入电阻； (2)保证放大倍数|AVF|=100，问应选用多大的反馈电阻RF？ 解：(1)要使闭环放大电路有较高的输入电阻，必须采用串联负反馈型式，再根据两级放大电路的型式知应采用如图所示的连接方式。连接后用瞬时极性法检验知符合负反馈的要求。 (2)由深度负反馈的特点及闭环电压放大倍 +15V 数的定义得 AVF??1F??VOVI ??1kΩ R1 R3 - + RF R2 RF 图P4. 10 T · Vo R4 CE -15V vo + 由“虚短”和“虚断”得右图所示等效电路vs - 及以下两式。 15 R2 1kΩ· V f梁明理电子线路作业题 VI?Vf ?R2Vf?VOR2?RF ???联立以上三式解得 AVF??VOVI???VOV?f??VOR2VOR2?RF???R2?RF1?RF??100R21 RF?99k? 4.11 在图P4.11所示的放大器中，为了分别实现下面几方面的要求，应引入何种类型的负反馈？ 请画上反馈电路。 (1)要求元件参数的改变对T3的静态集电极电压影响较小； (2)要求T3集电极电流的交流分量ic3基本不受RC3改变的影响； (3)要求在接上外加负载RL以后，电压放大倍数基本不变； (4)要求输入端向信号源索取的电流比较小。 解：(1) 要求元件参数的改变对T3的静态集电极电压影响较小,应采取直流电压负反馈，反馈连接如图4.11(1)所示。 (2)要求T3集电极电流的交流分量ic3基本不受RC3改变的影响，应采用交流电流负反馈，反馈连接如图4.11(2)所示。 (3)要求在接上外加负载RL以后，电压放大倍数基本不变；应采用交流电压负反馈，反馈连接如图4.11(3) (4)所示。 (4)要求在接上外加负载RL以后，电压放大倍数基本不变；应采用交流电压负反馈，反馈连接如图4.11(3) (4)所示。 +VCC +VCC +VCC RC2 RC2 RC2 R RC3 C3R R R R B1C1B1C1RC3 RB1 RC1 C1 T2 T2 C C T2 C + + T1 + T T 1+ T3 + T3 1+ T3 RF R FCf vo RF vo vo vi vi Cf vi RE3 RE3 RE1 RE2 RE1 RE2 RE3 RE1RE2 - - － － - － 图P4. 11（2） 图P4. 11（1） 图P4. 11（3）（4） 4.12 负反馈放大电路如图P4.12所示，设这些电路满足深度负反馈条件，试运用近似计算法计算它们的电压放大倍数。 解： (1)图a放大电路是电流并联负反馈，反馈由R5、R3组成，交流等效电路如图a’所示。 16 RL 梁明理电子线路作业题 Rs + vs - C1 T1 R5 R3 R4 R1 R2 +VCC T2 C3 + vo ic2 T2 i ib?0 T 1vbe?0 Rs + R5 if vs - R1 + vo ie2 R2 - C2 - R3 图P4. 12（a’） 图P4. 12（a） 由“虚短”和“虚断”画出输入回路和反馈回路的交流等效电路如下所示和列出下式 ? 观察输入回路得(并把上式代入得) I?If??VS?IRS?IfRS由输出回路得 ????? Rs i + vs - ie2 R5 if R3 由反馈回路知这是一个并联电路，ie2与if是总电流与支路电流的关系，显然if与所设的方法相反，根据分流原理有 Vo??IC2R2??Ie2R2Ie2??R5R3?R5???If??IfR3R5R3R3?R5 联立以上三式把利用闭环电压放大倍数的定义得 AVf??VoVi??? (1)图b放大电路是电压并联负反馈，反馈由R7组成，与反馈有关的交流等效电路如图b’所示，其中使用了“虚短”和“虚断”概念。 +VCC · R4 R6 R2 R1 T2 Ic T2 · + · Ii Ib?0 + C3 T1 R6 C1 vo T1 · ?0 vo Rs R vbe 1· + Rs Ie1?0 - C R R5 23 + vs R3 - - vs - · If R7 R7 · · · · 图P4. 12（b’） 因为“虚断”，有Ib ?0，所以Ie1 ?0，得Ii ? If 图P4. 12（·b） · 17 R2R3?R5?RsR3梁明理电子线路作业题 因为“虚短”，有Vbe ?0，所以T1的b极交流电位Vb =0，得输入回路、输出回路和反馈回路的等效电路如右图所示。 · I T2 c观察输入回路得(并把上式代入得) · + Rs Ii · ???If + vo VS?IiRS?IfRSR R 76v s- - 由输出回路得 Vo??ICR6//R7 由输出和反馈回路知这是一个并联电路，IC与If是总电流与支路电流的关系， ?R7IC?IfR6//R7 ???所以有 利用闭环放大倍数的定义得 VO??R7If??AVfs??VOVS????R7IfRSIf????R7RS 4.13电路如图P4.13所示，A是放大倍数为1隔离器（缓冲器）。 (1) 指出电路中级间交流反馈通路，并说明是什么类型的交流负反馈； (2) 试运用近似计算法计算中频时的电压放大倍数； (3) 试简述该电路要使负反馈效果显著，对R1有何要求。 解：(1) 级间交流反馈通路由R5、R3组成，本电R2 R4 2.2k? 路的反馈类型是交直流电压串联负反馈。 5.1k? + (2)试运用近似计算法计算中频时的电压放大倍T2 A R1 数； - T1 + 画出与反馈有关的交流等效电路如图4.13a所示。vI + R5 如果是深度负反馈，可利用“虚短”和“虚断”概念。 vs - 由“虚短”概念可得vI ? vf 19k? R3 1k? - 由“虚断”概念可得ie1?0 R1 R3T1 图P4.13 以及vf?vo + ie1=0 R3?R5+ vI R5 + vs + - 解上三式并利用闭环电压放大倍数的定义得 19k? vo - vf - +VCC + vo - -VEE AVf?图P4.13a (3)试简述该电路要使负反馈效果显著，对R1有何要求。 如图P4.13b所示，Rif是闭环电路的输入电阻，由图知，若R1小的话，vI就可以大一些，引入的负反馈深度也可以深一些，负反馈效果也比较显著。 因为 Avf=vo/vi 和 Avfs=vo/vs R1 + vs 18 voR3?R51?19???20 vIR31- + vI Rif - - 图P4.13b 梁明理电子线路作业题 其中 vi?RifRif?R1vs 把上式代入Avf式得 voRif?R1 Avf??vsRifAvf?Avfs?Rif?R1Rif 把Avfs代入上式得 由式可知，负反馈深必然是Avf小，亦即R1必须要小。 4.14电路如图P4.14所示。 (4) 要使电路中引入的反馈为负反馈，开关S应置于(a)还是置于(b)? (5) 这个负反馈属于何种类型的负反馈？ (6) 设电路满足深度负反馈的条件，电压放大倍数AVF大约是多少？ 解：(1)要使电路中引入的反馈为负反馈，开关S应置于(a)还是置于(b)? 由瞬时极性法可判断出开关S应打向(a)，才能产生负反馈。 (2)这个负反馈属于何种类型的负反馈？ 这个反馈属于交、直流电压串联负反馈。 (3)设电路满足深度负反馈的条件，电压放大倍数AVF大约是多少？ 观察电路知，反馈回路由R5、R8组成，反馈电压vf由两电阻分压后由R5取出，如果是深度负反馈，必有 VI?Vf 且由分压原理可得 ?R5?VO R5?R8??R2 R3 (a) S R6 - + R7 A +VCC VI?V??f(a) R1 + 2k? vI - R8 100k? + vo - 利用闭环电压放大倍数的定义得 AVf??VOVI??-VEE 注；本电路中R6、R7的分压作用是为了保证运放在输入电压vI=0时，输出电压vO也为0 。 图P4.14 原理为：电源电压经这两个电阻分压后使运放的 V+ 端的直流电位与T1的集电极电位相同，静态时，运放的净输入Vid=0，所以vO=0。 4.15负反馈放大器如图P4.15所示，假设运算放大器的差模输入电阻为无穷大，输出电阻为零。 (1) 写出电压反馈系数FV的表达式； (2) 如果基本放大器的开环增益|AV|为103，闭环电压增益|AVF|为102，计算反馈系数|FV|，求出R2/R1的值； (3) 如果开环放大倍数减小20%，那么闭环放大倍数将减少多少？ + + ·Vo 解：(1) 写出电压反馈系数FV的表达式； A R S- 本电路的反馈类型为交直流电压串联负反馈。在 + + 深度负反馈的条件下，由“虚短”和“虚断”的概念可RL - R2 + · · VS Vf R1 19 - - - 图P4.15 R5?R8100?2???51 R52T1 T2 R4 5.1k? R5 2k? 梁明理电子线路作业题 得出反馈电压Vf由R2、R1把输出电压VO分压后在R1上产生并馈回输入端。所以反馈系数 FV??V??f?VOR1 ???(1) R1?R2(2) 如果基本放大器的开环增益|AV|为103，闭环电压增益|AVF|为102，计算反馈系数|FV|，求出R2/R1的值； 根据 AVf???AV1?AVFV??? 得 FV??AV?AVfAVAVf???103?102?3??9?10 321010再由(1)式得 R211???1??1?110 ?3R19?10FV(3) 如果开环放大倍数减小20%，那么闭环放大倍数将减少多少？ 把开环放大倍数减少的比率代入下式即可求出闭环放大倍数减少的比率。 dAVfAVf?dAV11??20%?2% 1?AVFVAV1?103?9?10?3 4.16负反馈放大器如图P4.16所示。 (1) 利用近似计算法计算|AVF|； (2) 若基本放大器的开环电压增益|AVo|为102，利用负反馈一般表达式计算|AVF|。 +VCC T1 D1 vI + A vo - D2 RL T 2 -VEE 图P4.16 解：(1) 利用近似计算法计算|AVF|； 本电路的反馈类型是交直流电压串联负反馈。 由“虚断”得 v- = vo v+ = vI 由“虚短”得 v+ = v- 由上三式得 vo = vI 所以有AVF?1 ?所以本电路是缓冲器，没有电压放大，只有电流放大，作为末端功率输出级。 (2) 若基本放大器的开环电压增益|AVo|为102，利用负反馈一般表达式计算|AVF|。 由电路图可得出 vf = vo 20 梁明理电子线路作业题 由反馈系数的定义得 FV?FV???vfvo?1 所以 AVF?AVFAVo102???0.99 1?AVOFV1?102?15.1用集成运放构成一正弦波相移器，如图P5.1所示。设Z1=R1=1.4k?,正弦波频率f=1kHz， Vo?Vi。要求输出超前输入?+45?，试计算阻抗ZF中的电阻值和电抗元件值。 ????解：令ZF?ZF和AVF?AVF 由题意可得 R1 ??ZF - + RP 图P5.1 A · Vo AVF?AVF?225?AVF?225?ZF?225?R1????+ · Vi - 因为Vo?Vi 显然AVF=1，所以有ZF = R1 =1.4k? 由题意知ZF应呈感抗性质，设ZF由一个纯电阻R2和一个纯电感线圈XL串联组成。根据输入输出电压的相位及电阻和电感的性质画出相量图如右图所示。由相量图得 R2=XL 所以 R?X?2R?2X?Z 222L222L2Fy R2 45? vo ZF XL 0 vi x Z1.4?1k? 解得 R2?XL?F?22又因为 XL=2?fL 输出输入电压和各阻抗相量图 XL1?103?所以电感元件的电感量为 L???0.16H 32?f2??1?10Hz vI1 vI2 反馈电阻RF=100k?，画出电路图，并计算电路中各电阻vI3 5.2已知加法器的运算关系为vo= - (5vI1+10vI2+0.2vI3)，且的值。 解：要实现题目所要求的加法运算关系，可使用基本加法 21 R1 R2 R3 RF 100k- ? A + RP + vo - 梁明理电子线路作业题 电路，具体如右图所示。根据加法运算的一般关系式可计算出电路中各电阻R1、R2、R3的值。 加法运算电路的加法运算关系如下式所示 ?RF?RFRFvo???v?vv?RI1RI2RI3??23?1? 由式得 R1?RF100 ??20k?55RF100 ??10k?1010RF100 ??500k?0.20.2R2?R3?RP=R1// R2// R3// RF=20//10//500//100=6.17kΩ 5.3同相加法电路如图P5.3所示，试推导其输出电压与输入电压之间的函数关系式。 解：由“虚断”得两个输入端的两个节点方程 负反馈回路的方程 (0-vN) / R= (vN-vo ) /RF ————(1) 因为“虚断”，所以 iP=0 所以有 iP = i1 + i2 + i3 = 0 根据上式得同相输入端的电路方程为 [(vI1–vp)/R1]+[(vI2-vp)/R2 ]+[(vI3-vp)/R3]=0 ————(2) 由(1)得 vN?Rvo R?RFvI1R2R3?vI2R1R3?vI3R1R2 R2R3?R1R3?R1R2由(2)得 vp?由虚短得 vN = vp 所以 RR?RFvo?vI1R2R3?vI2R1R3?vI3R1R2 R2R3?R1R3?R1R2iF RF N 解得 vo?(R?RF)(vI1R2R3?vI2R1R3?vI3R1R2) R(R2R3?R1R3?R1R2)R R1 是一个同相比例加法器。 iR vI1vI2vI3??R1R2R3(R?RF)?或vo? 123R??R1R2R3 iN=0 - A vo vI1 vT2 vT3 P + i1 i2 i3 R2 ip=0 22 R3 图P5.3 梁明理电子线路作业题 5.4按下列要求各设计一个运放电路(要求画出电路图，并计算出各元件值)。 (1)vo= - 5v1，放大器的输入电阻大于20k?； (2) vo= - 100v1，输入电阻等于200k?，电路中各电阻值不得超过1M?。 解：以上两种运算均为比例运算，可RF 大电路实现。 100k(1)根据题目的要求及一般反相放大vI1 R1 - ? 放大倍数的关系式(Avf=-RF/R1,显然本题 20k? A + 得（其中规定输入电阻R1>20k?） + vo 采用反相放电路的电压中的|Avf|=5) RF?5R1?5?20?100k? RP - 采用反馈电阻大于100k?的反相放大器可实现题目要求的运算关系，电路如上图所示。 (2)假设仍使用与解决第一个问题时所使用的电路，计算RF的大小(本题要求AVF=-100) RF?100R1?100?200?20000k? 此时的反馈电阻RF>1M?=1000k?，不合题意，应使用带T型反馈网络的反相放大电路，用T型网络的电阻值替代RF，以减少电路中各电阻的阻值。带T型网络的反相放大器的电压放大倍数公式如下式所示（详见教科书《电子线路》第四版第五章P242—梁明理主编） RF1?RF2?AVF??R1RF1RF2RF3 为方便设计起见，令RF1= RF2，与基本反相放大器比较，显然有 RF?RF1?RF12RF1RF1RF1??2RF1??20000k? RF3RF3取RF3=10 k?代入上式可解出 RF1=437 k?，取RF1=470 k?。这样可以令每个电阻均不超过1M? 但其放大倍数和输入电阻均符合要求，把RF3=10 k?和RF1=470 k?代入T型网络反相放大器的电压 RF2 RF1 放大倍数公式验证 470k? 470k? 2RF1RF1470RF3 10k? RF1?RF1?2?470?R 1RF310??115 AVF????vI - R1200200k? A + + vo 基本符合要求。 具体电路如右图所示。 RP - 5.5图P5.5所示为一高输入电阻反相放大器，称为输入电阻自举扩展反相放大器，A1：为主放大器，A2：为辅助放大器。试推导放大器的输入电阻表达式，并说明此电路提高输入电阻的原理。 解：由“虚短”和“虚断”得 2R1 iI?i1?i?vIvO2?vI??⑴ ?R1RvO2 i R iI i1 R1 RP1 图P5.5 A2 - + R2 A1与A2均组成反相放大电路，所以有 RP2 R2 RvO??2vI R1vI 23 - + ‘ A1 vO 梁明理电子线路作业题 vO2???2R1vOR22R1R2?vI?2vIR2R1??⑵ 把⑵代入⑴得 ?11?vI2vI?vI iI???vI?????R1R?R1R?由上式可得本电路输入电阻表达式为 Ri?vI1R1 ??RiI?11?1?1??R?R??R?1?由上式可知，使用时，必须有R>R1， 否则Ri会是“－”值。当没有接入辅助放大器A2（即R →∞）时，由上式得Ri=R1，这就是典型反相放大电路的输入电阻。当加入辅助放大器后，上式中的分母必小于1，Ri>R1，输入电阻增大了。 原理：在输入电压vI不变的条件下，由“虚短”得i1?然导致iI减少，即输入电阻增大了。 5.7用集成运放组成的测量电压、电流和电阻的三用表原理电路分别如图P5.7的(a)、(b)、(c)所示。设电压表满量程为5V。 (1)设电压量程分1V、5V两档，相应的R1应怎样选择？ (2)设电流量程分500?A、1mA两档，相应的RF各为多少？ (3)若V=6V，R1分别为1k?和10k?，Vo均为5V，则相应的被测电阻RX为多少？ 解：本题电压表满量程为5V，其意为当输入信号至某一档的最大值时，运放的输出必定是|VO | =5V，不可逾越，否则会烧毁电压表，所以三个电路的最大输出已被确定。 (1) 本题题意为：使用量程为1V档时，测试电压不得超过1V，即VX不得超过1V，测试1V时R1的取值保证输出电压VO=-5V(电压表满量程输出)；同理使用量程为5V档时，测试电压不得超过5V，测试5V电压时R1的取值保证输出电压VO=-5V。 本电路是反相放大器，符合以下规律 RF R1 + 24 vI是常数，而i1=iI+i，当引入i后，必R1RVO??FVX R1 1M? - + RP 图P5.7(a)测VX V · Vo VX - 梁明理电子线路作业题 其中VO= - 5V，所以 R1??RF1VX?VX?0.2VX VO5当VX=1V时，有R1=0.2VX=0.2?1=0.2M? 当VX=5V时，有R1=0.2VX=0.2?5=1M? (2)本题题意为：使用量程为500?A档时，测试电流不得超过500?A，测试最大电流时RF的取值保证输出电压VO=-5V(电压表满量程输出)；同理使用量程为1mA档时，测试电流不得超过1mA，测试1mA电流时RF的取值保证输出电压VO=-5V。（但电压表上的刻度是按电流值标量的） 由“虚断”和“虚短”得 (0-VO )/RF=IX 所以 RF= -Vo / IX= 5 / IX 其中 VO = -5V 当IX =500?A=0.5mA时 RF = 5 / IX =5 / 0.5=10k? 当IX =1mA时 RF = 5 / IX =5 / 1=5k? (3)本问使用的电路仍是反相放大器，符合下式 RX R1 + V - + V · Vo 图P5.7(b)测IX IX - + V RF · Vo VO??RXV R1其中VO= - 5V，所以 - 6V RX??VO5R1?R1?0.83R1 V6图P5.7(c)测RX 当R1 =1k?时 RX?55R1??1?0.83k? 66当R1 =10k?时 RX?55R1??10?8.3k? 66 5.8差分输入放大器如图P5.8所示。设输入电压vI1为三角波，变化范围为0~3V，vI2为在0~4V之间变化的方波。试画出输出电压vO的波形，注明电压变化范围。 25 梁明理电子线路作业题 vI1/V 3 t O /V vI2 4 O vO/V 8 2 O 6 -图5.8-1 RF t vI1 vI2 R1 10k? R1 RF 20k? - + vO 图P5.8 t 解：本题电路是一个差分放大电路，由题目所给条件得输出电压为 vO?RF20(vI2?vI1)?(vI2?vI1)?2(vI2?vI1) R110 vOmax=2(4-0)V=8V vOmin=2(0-3)V=-6V 输出最大值为 输出最小值为 输出电压波形如图5.8-1所示。 5.17在图P5.17所示电路中，设所用器件为理想特性，vi1>0。 kxy (1)分别写出vo1和vo2的表达式； x vo1 y - v i1(2)指出该电路是何种运算电路。 + vi2 解：(1)由“虚短”得运放的输入端有 图P5.17 vo vo1?vi2 ————① 又因为 x=vo，y=vi1 所以乘法器的输出为 vo1?kxy?kvovi1 ————② ①=②得 vo?vi2 kvi126 梁明理电子线路作业题 (2)由结果可知，本电路可实现除法运算。 5.18用乘法器可对两个正弦波的相位差进行测量，见图P5.18所示的电路。设v1=V1msin(ωt+φ1)，v1=V2msin(ωt+φ2)，求vO的表达式和其中直流分量VO的表达式。(提示：sinA sinB=[cos(A-B)- cos(A+B)]/2) 解： vO?v1v2?V1msin??t??1?V2msin??t??2??V1mV2msin??t??1?sin??t??2??V1mV2m1?cos??t??1??t??2?-cos??t??1??t??2??2v1 v2 K=1 x y vo 直流电V 压表 图P5.18 VV?1m2m?cos??1??2?-cos?2?t??1??2??2其中直流成份 VO?V1mV2mcos??1??2? 2由上式可知，通过直流成份的大小可以算出两个正弦波的相位差。 6. 3 RC文氏桥正弦波振荡器的电路如图P6.3所示，试指出哪个电路能产生自激振荡，哪个不能，并说明理由。 解： +VCC +VCC RC RC 反馈点比0低 RB RB - Z1 - 为“-”值 R T C + ? + T - - C Z R 2RE RE + (a) 图(a)的RC反馈网络是负反馈网络。所以不能产生振荡。 +VCC RB1 RC RC R C R RB B - + T T ×+ + C R RE RE RB2 反馈点比0高为“+”值 +VCC Z1 RB1 - (b) 图( b)的RC反馈网络是正反馈网络，只要振幅条件符合，就能产生振荡。 27 图(c)中电路与教材中所讲述的文氏桥式R C RC振荡电路是一样的，RC网络是正反馈网vo + 络，从相位条件的角度来说是可能起振的。A C - 但由负反馈网络R1、R2的数值可知，放大器R RB2 + - Z2 + 梁明理电子线路作业题 CB + - 图(d)中电路是电容三点式振荡vo - A 器，但由瞬时极性法判别可知，LC×+ - 反馈网络是负反馈网络，所以本电 - 路不能产生振荡。 C3 + L - C2 (d) + R1 反馈点比0低R vo - 为“-”值 C A + 6. 4 RC文氏桥正弦波振荡器如图P6.4所示。 (1)试分析这一电路中的正、负反馈网络分别由哪些元件组成； R2 (2)写出同相输入端到输出端的电压传输系数； R C 1.5k? (3)写出输出端到同相输入端的反馈系数； (4)写出振荡器振荡频率的表达式； 图P6.4 (5)根据起振的幅值条件，试求R1的值； (6)为了稳定振幅，又使输出波形不失真，对反馈电阻R1有什么要求？ 解：(1)这电路中的正反馈网络由RC串并联网络组成，负反馈网络由R1和R2组成。 (2)同相输入端到输出端的电压传输系数即输入电压从同相输入端输入的放大倍数，亦即同相放大电路的电压增益，所以其表达式为AV?1?R1 R2——(1) (3)输出端到同相输入端的反馈系数即电路的正反馈系数，即教材中的式(6.1.7) F?·?3?j???1 ?ff?0?f0f??或 F?·1???0?3?j????????0? (4)本电路振荡频率的表达式为 f0?1 2πRC或 ?0?1 RC(5)本电路起振的幅值条件为A>3，所以起振时根据(1)式有 AV?1?R1?3 R2 28 梁明理电子线路作业题 所以 R1?(AV-1)R2??3?1??1.5?3kΩ (6)为了稳定振幅，又使输出波形不失真，反馈电阻R1应具有负温度系数性质，如负温度系数的热敏电阻、晶体二极管、晶体三极管等，这些元件的阻值都随温度的升高与减少。 6.6 LC正弦波振荡电路如图P6.6所示。试判断它们是否能振荡，若不能振荡，试修改电路。 解： - - RB1 RB1 C + T C L T L × + LB L B- - RB2 RB2 + RE RE VCC VCC CE CE (a) (a) 反馈点比0低为“-”值，把次级线圈同名端调换并 负反馈，不起振且b极直在b极加一电容器 流电位为0。 VCC VCC LC LRB1 C 改正后的R B1 L 电路符合L本电路不CB CB “射同基 符合“射同T T 反”原则。 基反”原 RB2 CE RB2 CE RE 则，不起RE 振。 (b) (b) 本电路发 射极交流 通路既“射 同”，又“射 反”，不符 合“射同基 反”原则， 不起振。 RB1 L T VCC C CRB1 L T VCC C CRB2 RE CE CB RB2 RE CE (C) VCC L T L (C) 把基极交流接地，发射极交流通路只通过电容CE接LC回路的电容分压点，使之符合“射同基反”原则。 RB1 C 29 RB1 C T VCC LLCE 梁明理电子线路作业题 利用CE把T的CE 本电路的直流工作极直流电位隔离，电路 点不正确，T的CE极静态工作点正常，可以 等电位，电路没有放大起振。 作用，不起振。 6.7 LC正弦波振荡器如图P6.7所示。试分别算出回路电容和频率的变化范围。 解：这是一个变压器反馈式振荡电路，属共基反馈放大器。 LC谐振回路中的两个C1、C2电容是串联形式，所以按串联方式计算总电容。 回路总电容为 C?C1C2C1?C2 RB1 CB T RB2 RE C3 +VCC 1 C2 300PF 2 C1 3 L13=1807/270PF 所以有 Cmax?Cmin300?270?142pF300?270 300?7??6.8pF300?7 频率变化范围 fmax?116F ??4.55?10图Hz??4.55MHz6.7 ?6?122?LCmin2?180?10?6.8?1011??0.996MHz?6?122?LCmax2?180?10?142?10 fmin? 6.8 电路如图P6.8 所示。 （1） 应将石英晶体接在哪两点它才有可能产生正弦波振荡？ （2） 接好石英晶体后，试画出交流通路，并分析其振荡原理。 +VCC C RC 解： R1 0.1?F B T C E RC B T E 100pF 51pF 100pF R2 RE 0.1?F R1//R2 51pF 30 vO 图P6.8 交流等效电路 梁明理电子线路作业题 解本题时，应先画出原电路的交流等效电路，如右上图所示。由交流等效电路可知，本电路的发射极E所接的是两个电容的分压点，形成了“射同“连接。在电容三点式振荡电路中，石英晶体是作为电感使用的，所以按“基反”原则连接石英晶体。电路的谐振频率约为石英晶体的串联谐振频率。先由交流等效电路确定了石英晶体的连接点，再在原图上连接石英晶体。 6.9 在图P6.9所示电路中，设集成运放A1、A2、A3均为理想运放，稳压管正向导通电压可忽略。 （1） A1、A2、A3各组成什么应用电路； （2）若输入信号vi=5sim?tV,试分别绘出相应的vO1、vO2和vO的波形； （3）试简述A1、A2和A3各工作在线性区还是非线性区？ 20k? ? 20kvi vo1 - A1 R vo2 - A - 10k? 3C + A2 vo + 10k ? vi + ‘ ?6V 5V 0 t 图P6.9 -5V vO1 解：（1）由图很容易可看出，A1组成的是一个反相比例放5V 大电路，由各电阻数据可知，电压放大倍数为1，所以本电路对输入信号只反相，不起放大作用。 0 t A2组成的是一个反相的电压过零比较器，当vO1 >“0”时，-5V 输出vO2 <0的矩形脉冲波；当vO1 <“0”时，输出vO2 >0的矩vO2 6V 形脉冲波。 A3组成的是一个电压跟随器，电路只对vO2进行AV=1的0 传输，目的是增强电路的带负载能力。 -6V （2）由三个运放组成电路的性质可画出各输出端的波形如vO 右图所示。 6V （3）由于A1是反相放大器，所以A1工作在线性区； 0 A2是一个电压比较器，因而是工作在非线性区； -6V A3是一个电压跟随器，所以亦是工作在线性区。 t t 7.2 乙类互补功率放大器如图7.1.2所示，设VCC=|VEE|=9V，RL=8Ω，晶体管饱和压降VCE(sat)=1V，输入交流信号足够大，使集电极电流、电压动态范围充分利用，试计算Pom、η 解：本题按近似情形和实际情形计算。 (1)近似情形（此时有Vom≈VCC） 2VCC92Pom???5.06W2RL2?8 m和 PT。 +VCC T1 + vi - 31 + T2 RL vo -VEE 图 7.1.2 - 梁明理电子线路作业题 ?m??4?0.79 22?VCC?2?92VCC?????4??8??2PT?RL?11?????1.38W??4? (2)实际情形（此时要考虑管的饱和电压降VCE（sat）） Pom21?VCC?VCE(sat)?1?9?1????????4W?2?R28??L?? 2?m???VCC?VCE(sat)??4??VCC?9?1???????0.698?4?9?? ?VCC?VCC?VCE(sat)??VCC?VCE(sat)?2?????4????2?9(9?1)(9?1)2????????1.73W8??4?2PT?RL 7.3 甲乙类互补功率放大器如图P7.3所示，设RL=8Ω，VCC=12V，晶体管饱和压降VCE(sat)=1V，电容C的容量足够大。并假定工作点较低，计算电路参量时可视为乙类工作状态。试计算Pom、ηm和PT。 解：本题按近似情形和实际情形计算。 +VCC (1)近似情形（此时有Vom≈VCC） R1 2Pom?VCC/(8RL)?122/(8?8)?2.25W ?m??4?0.79 D1 D2 R2 + VI - T1 + C + ?VCC(VCC/2)(VCC/2)2???2?4?2?122122??????0.615W?8?4?16??2PT?RL????T2 RL R3 图P7.3 VO - (2)实际情形（此时要考虑管的饱和电压降VCE（sat）） Pom?VCC??12??VCE(sat)??1???1??1?2??1.56W??2?2?RL2?8????????? 22?VCC??12??VCE(sat)??1????????2??0.65?m??2VCC?4?4?12??????2?2?? 32 梁明理电子线路作业题 2?VCC?VCC??VCC???VCE(sat)???VCE(sat)????2?2?2???2??PT??RL??4??????12?1212?(?1)(?1)2??2??0.82W??22?28??4????? 7.4 单相桥式整流电容滤波电路如图7.2.4所示，变压器输入交流电压为220V，50Hz。要求输出直 流电压VO=45V，直流电流IO=200mA，试选择电路元件。 Tr + + D4 D1 v2 v1 IO D3 D2 + - + - C VO RL 解：首先算出电源所带的负载RL - RL?VO45V??0.225k??225? IO200mAVO45V??40V 1.11.1①选择变压器。变压器次级电压有效值V2和电流有效值I2为 取 V2?取 I2?2IO?2?200mA?400mA?0.4A P?I2V2?0.4A?40V?16VA 变压器的功率为 选取次级输出电压有效值为40V，输出功率为16VA的变压器。 ②选整流二极管。二极管的反向电压VRM和平均电流ID分别是 VRM?2V2?2?40?56V ID??1/2?IO??1/2??200mA?100mA 选择2CP1做为整流二极管，其最大整流电流为400mA，最高反向工作电压为100V。 ③选择滤波电容器。电容量和耐压(考虑电网?10%的变化)分别是 C?5T5?0.02s??222μF 2RL2?225?UC?1.1?2V2?1.1?2?40V?62V 取220?F、100V的电解电容器。 8.4 根据反演规则，求出下列函数的反函数 ?1? Y?AB?CD 33 梁明理电子线路作业题 Y?A?BC?D?AC?BC?A?D?B?D ?????Y??A?B???B?C?D?A?B??BD?CD ?3?Y??AB?BC?AC?CD Y??A?B??B?C??A?C???C?D??2?Y?ABBC?D ?AB?AC?AB?C?ABC?AC?B?C?C?D?AB?C?D ??4?Y?A?B?B?C?AC Y?AB?BCA?C ???5?Y?AB?BC?A?B? Y?A?BB?C?A?B?A?B?B?A?C?B?C?A?B?B?A?C?A?B 8.6 用代数法化简下列各式： ????(1)Y?ABA?B?ABA?ABB?AB?? 其中使用了 AA=A；AA=0 (2)Y?A?ABC?AB?C?BC?BC?A(1?BC?B?C)?B(C?C)?A?B 其中使用了 1+A=1；A+A=1 (3)Y?ABCD?ABD?BCD?ABC?AD?BC?ABCD?ABC?ABD?AD?BCD?BC?ABC(D?1)?AD(B?1)?B(CD?C)?ABC?AD?B(D?C)?ABC(D?D)?AD?BD?BC?ABCD?ABCD?AD?BD?BC?ABCD?AD?ABCD?BD?BC?AD(BC?1)?BD(AC?1)?BC?AD?BD?BC 34 其中使用了 1+A=1；A+AB=A+B 梁明理电子线路作业题 (4)Y?A?B?A?B?(AB)(AB)?(A?B)(A?B)?(AB)?(AB)?AB?A?B?AB?AB?AB?AB?A?B?AB?(A?A)B?A(B?B)?A?B 8.8 用卡诺图化简下列各式： 使用了反演律 其中使用了 A+A=A (1)Y(A,B,C)?AC?ABC?BC?ABC; 解：先把上式写成最小项之和表达式 AB C 0 1 1 1 1 1 00 01 11 10 Y(A,B,C)?AC?ABC?BC?ABC?AC?ABC?BC?ABC?(A?C)(A?B?C)(B?C)?ABC?ABC?ABC?A?B?C?ABC?C?ABC?ABC?A?B?C?AB?C由卡诺图化简后得 C Y(A,B,C)?C (2)Y(A,B,C,D)?ABCD?ABCD?AB?AD?ABC?ABCD 解：利用配项法把上式写成最小项之和表达式。 ABCD CD 00 01 11 10 AB 00 AC 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 Y(A,B,C,D)?ABCD?ABCD?AB?C?D?AB?CD?ABCD?ABC?D?ABCD?ABCD填写卡诺图，围框化简后得 ?ABCD?ABCD?AB?AD?ABC?ABCDY(A,B,C,D)?AB?AC?AD?ABCD (3)Y(A,B,C,D)??(0,2,5,7,8,10,13,15) 填写卡诺图，围框化简后得 AB CD 00 01 11 10 AB 00 BD 01 BD 11 10 35 Y(A,B,C,D)?BD?B?D AD 1 1 1 1 1 1 1 1 (4)Y(A,B,C,D)??(1,3,4,9,11,12,14) 梁明理电子线路作业题 填卡诺图、围框后化简得 Y(A,B,C,D)?ABD?BC?D?BD (5)Y(A,B,C,D)??(1,3,6,7,9)且无关项?d(10,11,12,13,14,15); 填卡诺图、围框后化简得 Y(A,B,C,D)?BD?BC CD 00 01 11 10 AB 1 1 00 BCD 01 1 1 11 1 10 1 1 第(4)题图 BD CD 00 01 11 10 AB 00 01 ABD 11 BD 10 × × 1 1 1 1 1 × × × × BC 第(5)题图 (6)Y(A,B,C,D)??(0,2,6,7)且无关项?d(8,11,14,15). 填卡诺图、围框后化简得 Y(A,B,C,D)?A?B?D?BC CD 00 01 11 10 AB 00 ABD 01 11 10 × 1 1 × × BC 1 1 × 题9.3 一个保险锁具有A、B、C3个控制按钮，要求当B、C同时按下时，锁才 第(6)题图 能被打开，而在其他情况下（A、B、C均不按下情况除外）锁均打不开并能自动报警。试设计这个保险锁的控制逻辑电路。 解：方法一：使用常规的列真值表的方法。 设按钮按为”1”，不按为”0”，锁打开为“1”，打不开为“0”，报警为“1”，不报警为“0”，本逻辑电路应有两个输出端，一端（为ML）与锁连接，控制锁的开或断，另一端（MS）与警报装置相连，控制警报系统。写出真值表如下表所示。 ML BC A 00 01 11 10 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 真值表 ABC MLMS 000 36 001 010 011 0 0 0 1 0 1 1 0 梁明理电子线路作业题 S BC M A 00 01 11 10 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 由卡诺图化简得逻辑函数式为 A 1 & 开锁ML ML?ABC MS?A?BC?BC 逻辑图如右图所示。 ML BC A 00 01 11 10 0 0 0 1 0 1 ? ? ? ? S BC M 00 01 11 10 A 0 0 1 0 1 1 ? ? ? ? 由卡诺图化简得逻辑函数式为 B C 1 & ≥1 1 & 警报ML 方法二：本题亦可以利用约束项列真值有和化简逻辑函数。 真值表 ABC 000 001 010 011 1?? MLMS 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 此法不成立，因为当ABC=111时，由电路得“开锁”。 ML=BC MS?BC?BC?B?C =1 B C & 开锁ML 警报MS 题9?9试用4选1数据选择器产生逻辑函数L?B?C?AC 解：4选1数据选择器的输出逻辑式为 37 梁明理电子线路作业题 Y?A1?A0?D0?A1?A0D1?A1?A0?D2?A1A0D3 由题9.8已得出本题逻辑函数的最小项之和表达式 L?B?C?AC?A?B?C?A?BC?ABC?AB?C?A?B?ABC?AB?C ????(1) 把(1)式中AB两变量分别代入4选1数据选择器的二个地址代码输入端，即A代入A1、B代入A0，则4选1数据选择器的输出逻辑表达式写为 Y?A?BD0?ABD1?ABD2?ABD3 要使(1)式和(2)式相等，应有 ???????????(2) D0?1D1?CD2?CD3?0 根据以上结果画出逻辑图如下所示。 1 C 1 0 四选一D1 数据D2 选择D3 器 D0 A1 A0 Y A B 10.5设同步RS触发器起始状态为Q=0，R、S、CP端的输入信号如图P10.5所示，试绘出输出端Q和Q的波形。 解： 同步RS功能特性表 R 0 0 1 1 38 S 0 1 0 1 Qn+1 Qn 1 0 0(不定) 梁明理电子线路作业题 根据同步RS触发器的功能特性表可绘出输出端的波形。 CP S R 0 Q Q 10.6设主从JK触发器的CP、J、K信号波形如图P10.6所示，设起始状态为Q=0，试绘出Q的波形。 解：主从JK功能特性表 J 0 0 1 1 根据主从JK触发器的功能特性表可绘出输出端的波形。 10.7维持阻塞D触发器的CP、D、Sd及Rd信号波形如图P10.7所示，试绘出输出信号Q的波形。 解： D触发器功能特性表 D 0 1 39 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 K 0 1 0 1 Qn+1 Qn 1 0 Qn Qn+1 0 1 梁明理电子线路作业题 根据D触发器的功能特性表可绘出输出端的波形。 CP 1 0 0 1 0 J 1 1 0 1 0 K 0 0 1 0 1 1 Q CP 1 0 1 0 Rd 1 1 0 1 Sd 0 0 1 0 1 1 D 0 1 0 1 1 0 Q 10.16 试绘出两种利用中规模集成计数器T4161构成的九进制计烽器的原理电路图。 1 解：方法一：利用预置数端置数法 Q0 Q1 Q2 Q3 CTP 1 CO CTT T4161 CP D0 D1 D2 D3 CR LD 0 1 当计数状态图如下所示 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 当第八个CP上升沿过后，Q3Q2Q1Q0=1000（8），通过非门令LD置0，第九个CP上升沿时，74161全置0。 方法二：利用清0端CR异步清0，此法会出现暂短的1001态。 & 1 CTP CTT CP Q0 Q1 Q2 Q3 T4161 D0 D1 D2 D3 40 CO 梁明理电子线路作业题 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 当计数至第九个脉冲的上升沿时，Q3Q2Q1Q0=1001（9），通过与非门令CR=0，T4161即时清0，所以本法会出现暂短的1001（9）态，但时间很短，仍可看成是在1000时复位置0，属9进制计数器。 41