梁明理电子线路答案.doc

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vi0），二极管D导通，相当于短接，vO=vi，输出为正弦波。当viVR时，二极管D截止，相当于断路，输出电压vO=VR，被限幅在VR值上。分析结果是，本电路只输出小于VR值的正弦波部分，大于VR的正弦波被限制在VR上。输出波形如图1.5（a）所示。(2)当viVR（VRVR时，二极管D截止，相当于断路，输出电压vO=VR。分析结果是，本电路只输出小于VR值的正弦波部分，大于VR的正弦波被限制在VR上。输出波形如图1.5（b）所示。(3)当vi0）时，二极管D导通，相当于短路，vO=VR，输出直流电压VR。当viVR时，二极管D截止，相当于断路，输出电压vO=vi，输出正弦波。分析结果是，本电路只输出大于VR值的正弦波部分，小于VR的输出波被限制在VR上。输出波形如图1.5（c）所示。(4)当vi0）时，二极管D截止，相当于断路，vO=VR，输出直流电压VR。当viVR时，二极管D导通，相当于短接，输出电压vO=vi，输出正弦波。分析结果是，本电路只输出大于VR值的正弦波部分，小于VR的输出波被限制在VR上。输出波形如图1.5（d）所示。+viRVRvOD+viOtVRvOOtVR图1.5(d)R+viRVRvOD+viOtVRvOOtVR图1.5(a)+viRVRvOD+viOtVRvOOtVR图1.5(b)+DvOviVRviOtVRvOOtVR图1.5(c)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viVR时（VR0），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VRviVR时，二极管D1、D2均截止，vO=vi，输出为正弦波。(3)当viVR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。viOtVRvOOtVR图1.6a-VR-VR+viRvOVRD1+VRD2图1.61.7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0100V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。电路的电流为所以输出电压UO为上式说明，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Ui40V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40VUi80V，则D2截止，输出电压UO被箝位在80V。根据以上分析，作出输出电压曲线如图P1.7b所示。+UiR1UOVR1D1+VR2D2图1.7aR220V80V100k200kI+UiR1UOVR1D1+VR2D2图1.7R220V80V100k200kUi /UOOt图1.7b40V80VUiUO1.15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= IC115V=200mW，得IC113mA；PCM=ICMVCE1=20mA VCE1=200mW，得VCE1=10V；PCM=IC2VCE= IC212V=200mW，得IC217mA048121620vCE/ViC/mA5151020图P1.15(a)(10,20)(12,17)(15,13)安全工作区根据以上数据绘出安全工作区如图P1.15(a)所示。(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048121620vCE/ViC/mA5151020图P1.15(b)(10,20)(12,17)(15,13)放大区IB=0饱和区048121620vCE/ViC/mA5151020图P1.15.(a)(10,20)(12,17)(15,13)(3)当IC=30mA时，有ICICM=20mA，三极管处于不安全区，故不能使用。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？ +vIRB+VCC(a)RC+vO +vIRB+VCC(b)RCVBB+vO+vIRB+VCC(c)REVBB+vO+VDD+vIC1(d)RG2+vORG1RDC2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+0.2sinwt，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。+viC1C2RB1RE1RB22C3+vo+VDD(b)RB21RE2CERC2+viC1C2RDRG3RG1RG2RSCSRL+vo+VDD(a)i2.2解：(1)a图的直流通路和交流通路分别如下所示。RDRG3RG1RG2RS(a)图交流通路RLRDRG3RG1RG2RS+VDD(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C1RB1RE1RB22+VDD(b)图的直流通路RB21RE2RC2+viRB1RE1RB22+vo(b)图的交流通路RB21RC2+viRB1RE1RB22+vo(b)图的交流通路另一画法RB21RC22.3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2kW变为5.1kW，Q点移至何处？(3)电路其他参数不变，RB由16kW变为32kW，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？iC/mAvCE/ViB=25mA50mA75mA100mA125mA024681012345(b)+vi3DG6RB+VCC(a)RC+VBB1.5V9V2kW+vo16kW解：(1)作直流负载线并找出Q点，先求出Q点的IBQ值iC/mAvCE/ViB=25mA50mA75mA100mA125mA02468101234555.41.93.6Q找出直流负载线的ICM 找出直流负载线的VCEM 在图上作出直流负载线，得出其Q点值为IBQ=50mA，VCEQ=5.4V；ICQ=1.9mA动态范围iC/mAvCE/ViB=25mA50mA75mA100mA125mA0246810123454.5Qm62.5mADVOP-P=23.6V=7.2V DIOP-P=21.9mA=3.8mA若要使动态范围最大，忽略三极管的饱和电压时，工作点Qm应处于直流负载线的中点，即VCEQ=4.5V处，由直流负载线得出对应的IBQ=62.5mA，此时的基极电阻值为1.6iC/mAvCE/ViB=25mA50mA75mA100mA125mA0246810123451Q(2)当RC=5.1kW而其他条件均不变化时，此时的IBQ=50mA、VCEM=VCC=9V不变，但ICM发生变化，其数值为 再作负载线如右图所示，查得VCEQ=1V，ICQ=1.6mAiC/mAvCE/ViB=25mA50mA75mA100mA125mA0246810123457.20.8Q(3)电路其他参数不变，RB由16kW变为32kW，Q点移至何处？此时直流负载线的VCEM=9V不变，ICM=4.5mA不变，只是IBQ变了。Q点位置如右图所示，得出VCEQ=7.2V，ICQ=0.9mA(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50mA。iC/mAvCE/ViB=25mA50mA75mA100mA125mA0246810123452.61.8QVCEM= VCC=6V作出直流负载线如右图所示，并查出VCEQ=2.6V，ICQ=1.8mA2.4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。 +vi3DG6RB+VCC(a)RC+VBB1.5V9V2kW+vo16kWiC/mAvCE/ViB=25mA50mA75mA100mA125mA0246810123452.80.8(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=25mA和75mA两条曲线，并读出相应的IC为0.8mA和2.8mA，然后根据hfe的定义得计算静态工作点必须令信号源vi=0，即将其短路。 (2) 画出简化的h参数等效电路如右图所示。ic+viRB+RCvohiehfeibib2.5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。+VCC+15V+viTRB2RC5.1kW+vo39kWRL10kWRB1330kWIB1IB2IBQ不带负载时，流经RC的电流就是ICQ，所以+viRB2+RCvoibhfeibRB1hieic画出h 参数等效电路如右图所示，(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。输出回路的静态电流及电压如右图所示。+VCC+15VTRC5.1kW+RL10kWIRCIRLICQVCEQ建立方程如下：(1)(2)(3)(3)代入(1)消去IRC得+viRB2+RCvoibhfeibRB1hieicRL(4)(4) 代入(2)消去IRL得 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，其电压放大倍数为电路的输入、输出电阻仍为Ri 40kW、Ro 5.1kW。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。 +VCC+18V+vsTRB2RC5.1kW+vo22kWRL5.1kWRB168kWviRsRE2.2kWC1C2Ce解：(1)计算静态工作点；VEVB+viRS+RCvohiehfeibRB1/RB2RLvS+(2) 画出简化的h参数等效电路，计算AV、Ri 和Ro。简化的h参数等效电路如右所示。其中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。 (1+hf )IBIBVBEVRB+VCC+15V+vsT+voRL10kWRB250kWviRsRE5.1kWC1C21kW+VREVCEIE解：(1)计算静态工作点变形为可计算出IBQib+viRS+REvohiehfeibRBRLvS+BEC(1+hfe)ib (2) 画出简化的h参数等效电路，计算AV、Ri 和Ro。简化的h参数等效电路如右所示。其中（1）ib+viRS+REhiehfeibRBvS+BEC(1+hfe)ibiiRLRiRi求电路的输入电阻Ri时，输入电阻的定义是+viRSRiRBvS+ii对于hie、RE和RL回路有所以这个回路的等效电阻为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RoRS /RBRoRoITVT(1+hfe)ibCEB+hfeibhieRE+ib电路的输出电阻RO时可看成RE与RO并联。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；+viRS+RCvo1hiehfeibRB1/RB2vS+REvo2+VCC+vsTRB2RC+vo1RB1viRsREC1C2C3VBVE+vo2Ro2Ro1+viRS+RCvo1hiehfeibRB1/RB2vS+REIbIcIe+vo2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。Ro2+RChieRS/RB1/RB2REIbIcIeBCEVTITRo2+Ro2REVTRo2其中所以(2)当RC =RE 时由AV1得由AV2得两式相除得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。 +VCC+15V+TRB2RC3kW+vo47kWRL6.2kWRB1100kWviRE21.5kWC1C2CEVBVERE1200W解：(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。+viRB1/RB2+RCvohiehfeibRLibicRE1简化的h参数等效电路如右所示。其中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？(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；VCC+vsTiBRC+voRBviRsC1+Ro120kW3kW12ViB+iCRi(4) 推导AV、Ri和Ro的表达式，并算出它们的数值。解：(1) 计算静态工作点；列出下面两个回路方程，(1)(2)解得：VCC+vsTIBRC+voRBviRsC1+Ro120kW3kW12VIB+ICRi(2)如果要求VCE=6.5V,RB的值应为多大？由(1)、(2)式可解得：+RS+RChieRBvS+IbIbIc+BCEhfeIbVoVi(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；+RS+RChievS+IbBCEhfeIbVoViRB1RB2经密勒定理进一步简化h参数等效电路简化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(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为整理后得经密勒变换后的两个等效电阻分别为电路的输入电阻Ri和输出电阻Ro分别为图P4. 3 (a)交流等效电路RP+R3R1RL+-AVoVsR24.3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 (b)+-R3R1RL+-AVoVsR2Rs图P4. 3 (a)RP+R3R1CRL+-AVoVsR2图P4. 3 (c)+VCCT1R2+voR3+R5T2viR4R1C1R6C3R7C2C4+VCCT1R2+voR3+R5T2viR4图P4. 3 (d)R1C1R6R8T3C3R7C2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 解式得1+AVF20代入解得AV2000代入得F0.0095(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 = 400kHz4.10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？RF图P4. 10R2+-CER1TR4-+Avovs+15VR31k1k-15V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数的定义得VoR2RFVf由“虚短”和“虚断”得右图所示等效电路及以下两式。联立以上三式解得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。图P4. 11（3）（4）+VCCT1+voRC1+RE1T2-viRB1CRC2RE2RE3RC3T3RFRLCfC1图P4. 11（2）+VCCT1+voRC1+RE1T2-viRB1CRC2RE2RE3RC3T3RFCf图P4. 11（1）+VCCT1+voRC1+RE1T2-viRB1CRC2RE2RE3RC3T3RF4.12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。图P4. 12（a）+VCCT1+-voR1+T2-vsC1R2R3R4C2R5C3Rs图P4. 12（a）T1+-voR1+T2-vsR3R5Rsic2ie2ib0vbe0iifR2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R3R5ie2if+-vsRsi观察输入回路得(并把上式代入得)由输出回路得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，根据分流原理有联立以上三式把利用闭环电压放大倍数的定义得(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。Ic图P4. 12（b）+VCCT1+-voR1+T2-vsC1R2R3R4C2R5C3RsR6R7T2Ib0Ii+R6T1vbe0RsvoIe10R3+R1-vs-IfR7图P4. 12（b）因为“虚断”，有Ib 0，所以Ie1 0，得Ii If+-vsRsIiR7R6T2IfIcvo+-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。观察输入回路得(并把上式代入得)由输出回路得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，所以有利用闭环放大倍数的定义得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。+-A voR15.1kWvIvsR2R4R3R51kW19kW2.2kW+VCC-VEE+-+-+-图P4.13T1T2解：(1) 级间交流反馈通路由R5、R3组成，本电路的反馈类型是交直流电压串联负反馈。(2)试运用近似计算法计算中频时的电压放大倍数；画出与反馈有关的交流等效电路如图4.13a所示。如果是深度负反馈，可利用“虚短”和“虚断”概念。由“虚短”概念可得vI vf图P4.13aie1=0voR1vIvsR519kW+-+-+-T1vf+-由“虚断”概念可得ie10以及解上三式并利用闭环电压放大倍数的定义得(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。图P4.13bR1vIvsRif+-+-因为Avf=vo/vi和Avfs=vo/vs其中把上式代入Avf式得把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。-+A voR15.1kWvISR2R4R3R5100kW2kW2kW+VCC-VEE+-+-图P4.14T1T2R6R8(a)(a)R7(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，必有且由分压原理可得利用闭环电压放大倍数的定义得注；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 。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？解：(1) 写出电压反馈系数FV的表达式；+-A R1R2RS+-图P4.15VoVSRL+Vf-+-+-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 (1)(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 得再由(1)式得(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。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|。vovID1图P4.16+VCC-VEE+-A T1T2RLD2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- = vov+ = vI由“虚短”得v+ = v- 由上三式得vo = vI 所以有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由反馈系数的定义得所以5.1用集成运放构成一正弦波相移器，如图P5.1所示。设Z1=R1=1.4kW,正弦波频率f=1kHz，。要求输出超前输入p+45，试计算阻抗ZF中的电阻值和电抗元件值。-+A R1+-ZFRPViVo图P5.1解：令和由题意可得因为yx0vivoR2XLZF45输出输入电压和各阻抗相量图显然AVF=1，所以有ZF = R1 =1.4kW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 解得 又因为XL=2pfL所以电感元件的电感量为 -+A voR1vI1100kW+-R2R3vI2vI3RFRP5.2已知加法器的运算关系为vo= - (5vI1+10vI2+0.2vI3)，且反馈电阻RF=100kW，画出电路图，并计算电路中各电阻的值。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由式得RP=R1/ R2/ R3/ RF=20/10/500/100=6.17k5.3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 (vI1vp)/R1+(vI2-vp)/R2 +(vI3-vp)/R3=0 (2)由(1)得 由(2)得 由虚短得 vN = vp所以 vI1R1-+AvT2voRFRR2NPvT3R3ip=0iN=0iRiFi1i2i3图P5.3解得 是一个同相比例加法器。或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20kW；(2) vo= - 100v1，输入电阻等于200kW，电路中各电阻值不得超过1MW。-+A voR1vI1100kW+-RFRP20kW解：以上两种运算均为比例运算，可采用反相放大电路实现。(1)根据题目的要求及一般反相放大电路的电压放大倍数的关系式(Avf=-RF/R1,显然本题中的|Avf|=5)得（其中规定输入电阻R120kW）采用反馈电阻大于100kW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)此时的反馈电阻RF1MW=1000kW，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）为方便设计起见，令RF1= RF2，与基本反相放大器比较，显然有-+A voRF1470kW+-R1RF3vIRF2RP10kW470kW200kW取RF3=10 kW代入上式可解出 RF1=437 kW，取RF1=470 kW。这样可以令每个电阻均不超过1MW但其放大倍数和输入电阻均符合要求，把RF3=10 kW和RF1=470 kW代入T型网络反相放大器的电压放大倍数公式验证基本符合要求。具体电路如右图所示。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vO-+A1 i1vIR2RP1-+A2 RP2R2R2R1R1iIi图P5.5vO2A1与A2均组成反相放大电路，所以有把代入得由上式可得本电路输入电阻表达式为由上式可知，使用时，必须有RR1， 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，RiR1，输入电阻增大了。原理：在输入电压vI不变的条件下，由“虚短”得是常数，而i1=iI+i，当引入i后，必然导致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500mA、1mA两档，相应的RF各为多少？(3)若V=6V，R1分别为1kW和10kW，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。-+R1+-RFRP