电子技术基础学习知识模拟部分.doc

- 电子技术基础模拟部分 第1章 绪论 1、写出下列正弦电压信号的表达式（设初始相角为零）： （1） 峰-峰值10V，频率10 kHz; （2） 有效值220 V，频率50 Hz; （3） 峰-峰值100 mV，周期1 ms； （4） 峰-峰值0.25 V，角频率1000 rad/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: （1） ，时，，，则源电压增益为。 同理可得： （2） （3） （4） 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 4、 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 5、 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j T" 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。 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 （2） 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；i 1 (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。 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 方法二：用列节点方程 因，联立求解上述方程，结果与方法一一致。 19、电路如图所示，设运放是理想的，试求、 及的值5ω 3 」 O 句『 d v 句3 。 解：、为电压跟随器，有 , 组成加减电路。利用叠加原理。 当，反向加法时，的输出电压为 当，，时，的输出电压为 将和叠加得输出电压为 20、 电路如图所示 ，、为理想运放，电容的初始电压。(1) 写出与、和之间的关系式;(2)写出当电路中电阻时，输出电压的表达式 。 解：（1）组成差分式运算电路，组成积分电路。的输出电压为 的输出电压为 （2）当