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文档简介
【例2-1】电路如图所示,晶体管的100,UBE0.7 V,饱和管压降UCES0.4 V;稳压管的稳定电压UZ4V,正向导通电压UD0.7 V,稳定电流IZ5 mA,最大稳定电流IZM25 mA。试问:(1)当uI为0 V、1.5 V、25 V时uO各为多少?(2)若Rc短路,将产生什么现象?【相关知识】晶体管工作状态的判断,稳压管是否工作在稳压状态的判断以及限流电阻的作用。【解题思路】(1) 根据uI的值判断晶体管的工作状态。 (2) 根据稳压管的工作状态判断uO的值。【解题过程】(1)当uI0时,晶体管截止;稳压管的电流 在IZ和IZM之间,故uOUZ4 V。 当uI1.5V时,晶体管导通,基极电流 假设晶体管工作在放大状态,则集电极电流 由于uOUCES0.4 V,说明假设成立,即晶体管工作在放大状态。 值得指出的是,虽然当uI为0 V和1.5 V时uO均为4 V,但是原因不同;前者因晶体管截止、稳压管 工作在稳压区,且稳定电压为4 V,使uO4 V;后者因晶体管工作在放大区使uO4 V,此时稳压 管因电流为零而截止。 当uI2.5 V时,晶体管导通,基极电流 假设晶体管工作在放大状态,则集电极电流 在正电源供电的情况下,uO不可能小于零,故假设不成立,说明晶体管工作在饱和状态。 实际上,也可以假设晶体管工作在饱和状态,求出临界饱和时的基极电流为 IB=0.18 mAIBS,说明假设成立,即晶体管工作在饱和状态。 (2)若Rc短路,电源电压将加在稳压管两端,使稳压管损坏。若稳压管烧断,则uOVCC12 V。 若稳压管烧成短路,则将电源短路;如果电源没有短路保护措施,则也将因输出电流过大而损坏【方法总结】(1) 晶体管工作状态的判断:对于NPN型管,若uBEUon(开启电压),则处于导通状态;若同 时满足UCUBUE,则处于放大状态,ICIB;若此时基极电流 则处于饱和状态,式中ICS为集电极饱和电流,IBS是使管子临界饱和时的基极电流。 (2)稳压管是否工作在稳压状态的判断:稳压管所流过的反向电流大于稳定电流IZ才工作在稳压 区,反向电流小于最大稳定电流IZM才不会因功耗过大而损坏,因而在稳压管电路中限流电阻必不 可少。图示电路中Rc既是晶体管的集电极电阻,又是稳压管的限流电阻。【例2-6】在图(a)所示电路中,已知晶体管的=100,rbe=1 k;静态时UBEQ=0.7 V, UCEQ=6 V,IBQ=20 A;输入电压为20 mV;耦合电容对交流信号可视为短路。判断下列结论是否正确,凡对的在括号内打“”,否则打“”。 (1)电路的电压放大倍数 () () () () (2)电路的输入电阻 () () () () (3)电路的输出电阻 () () () (4)信号源的电压有效值 () ()【相关知识】放大电路的静态和动态的概念,放大电路动态参数的物理意义。【解题思路】(1)用直流通路求解静态工作点。 (2)用交流等效电路求解电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等动态参数。【解题过程】为了得到正确结论,可首先画出图(a)所示电路的交流等效电路,如图(b)所示;然后按各动态参 数的定义分别求解它们的数值。 由图可得,, (1)、均用静态量求解,故不正确;当电路带负载时,输出电压应为考虑了负载作用的 ,为空载时的,故也不正确。结论是:,。 (2)、均用静态量求解Ri,故不正确;放大电路的输入电阻Ri是放大电路自身的参数,与信 号源内阻Rs无关,故也不正确。结论是:,。 (3)输出电阻Ro是放大电路自身的参数,与负载电阻RL无关,故不正确;用静态量求解Ro, 故也不正确。结论是:,。 (4)从图(b)可知,是在Rs和Ri回路中Ri所得的电压,故结论是:,。图(a)图(b)【方法总结】在大多数放大电路中,总是直流电源和信号源同时作用。 (1)直流电源决定静态工作点,需用直流通路求解。 (2)信号源为电路的输入回路提供动态电流和电压,通过放大电路对能量的控制和转换作用使负 载从直流电源获得放大了的动态信号。电压放大倍数、输入电阻和输出电阻均为动态参数,需用 交流等效电路求解。【常见错误】混淆静态和动态的概念,误用静态参数求解动态参数或者不能正确理解各个动态参数的物理意义【例2-7】单级放大电路如图所示,已知Vcc=15V,, 此时调到,晶体管饱和压降UCES为1V,晶体管的结电容可以忽略。试求: (1)静态工作点,: (2)中频电压放大倍数、输出电阻、输入电阻; (3)估计上限截止频率和下限截止频率; (4)动态范围=?输入电压最大值Ui p=? (5)当输入电压的最大值大于Ui p时将首先出现什么失真?【相关知识】(1)共射极放大电路。 (2)放大电路的频率特性。【解题思路】(1)根据直流通路可求得放大电路的静态工作点。 (2)根据交流通路可求得放大电路的、。 (3)根据高频区、低频区的等效电路可分别求出和。 (4)根据静态工作点及交流负载线的斜率可求得动态范围,同时可判断电路出现失真的状况(5)根据电压放大倍数和动态范围可求出Ui p。【解题过程】(1)采用估算法求解静态工作点。由图可知 故 (2)利用微变等效电路法,求解放大电路的动态指标。 (3)当电路中只有一个惯性环节时,电路的截止频率可以表示为,其中 为电容 所在回路的等效电阻。 在高频区,根据题意,晶体管的结电容可以忽略,影响电路上限截止频率的电容只有负载等效电 容。故电路的上限截止频率为 在低频区,影响下限截止频率的电容有、和。可以分别考虑输入回路电容(、)和 输出回路电容()的影响,再综合考虑它们共同作用时对电路下限截止频率的影响。 只考虑输出回路电容时 只考虑输入回路电容和时,为了简化计算,忽略偏置电阻及射极电阻的影响,把射极旁路电 容折算到基极回路,则有 由于,所以电路的下限截止频率为 (4)由于,即电路的最 大不失真输出电压受截止失真的限制,故电路的动态范围 输入电压最大值 (5)由上述分析可知,当输入电压的最大值大于U ip时,电路将首先出现截止失真。【例2-8】 电路如图所示。晶体管T为3DG4A型硅管,其、rbb=80。电路中的VCC=24V、RB = 96k、RC =RE=2.4k、电容器C1、C2、C3 的电容量均足够大、正弦波输入信号的电压有效值Ui=1V。试求: (1) 输出电压Uo1、Uo2的有效值; (2) 用内阻为10k的交流电压表分别测量uo1、uo2时,交流电压表的读数各为多少?【相关知识】 共射极放大电路、共集电极放大电路。【解题思路】 (1)根据共射极、共集电极放大电路的开路电压放大倍数求。 (2)根据时共射极、共集电极放大电路的电压放大倍数求。【解题过程】 (1) (2) 设表内阻为RL,则 由以上计算结果可见,信号由发射极输出时,因电路输出电阻小而带负载能力强。【常见错误】 容易忽视电压表内阻对被测电路的负载效应。【例2-9】放大电路如图(a)所示,晶体管的输出特性和交、直流负载线如图(b)所示。已知,。试求: (1)电路参数、的数值。 (2)在输出电压不产生失真的条件下,最大输入电压的峰值。图(a) 图(b) 【相关知识】 放大电路的静态、动态图解分析方法。【解题思路】 (1)由直流负载线可获得放大电路的静态工作点; (2)由交流负载线可获得放大电路的一些动态参数及输出电压不失真时最大的输入电压。【解题过程】 (1)从输出特性和直流负载线可以看出, 。由交流负载线可看出最大不失真输出电压幅值受截止失真的限制,输出电压幅值 的最大值 由 可以算出 由 可以算出 由 可以算出 (2)由图 (b)看出 , 则 所以 输出电压不产生失真时的最大输入电压的峰值【另一种解法】在计算最大不失真输入电压峰值时,还可通过计算确定,然 后利用的关系 求解。 由图(b)可知,当输入信号增大时,放大电路将首先产生截止失真。而电路不产生截止失真的临 界条件是: 即 而 故【例2-10】图为一个放大电路的交流通路。试在下列三种情况下写出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式: (1) ,信号从基极输入,放大后从集电极输出; (2) ,信号从基极输入,放大后从发射极输出; (3) ,信号从发射极输入,放大后从集电极输出。【相关知识】 共射极、共集电极、共基极放大电路的动态分析。【解题思路】 (1)确定放大电路的类型。 (2)由放大电路的微变等效电路可得出该电路的、和。【解题过程】 (1),信号从基极输入,从集电极输出,电路为共射极放大电路。 电压放大倍数, 输入电阻 输出电阻 (2) ,信号从基极输入,从发射极输出,电路为集电极放大电路。 电压放大倍数 输入电阻 输出电阻 (3) ,信号从发射极输入,从集电极输出。电路为共基极放大电路。 电压放大倍数 输入电阻 输出电阻【例2-12】 某放大电路如图(a)所示图示。已知图中,,。晶体管T的、,。试求: (1)电路的静态工作点和; (2) 输入电阻及输出电阻; (3)电压放大倍数及 图(a)【解题思路】 (1)由放大电路的直流通路确定其静态工作点。 (2)由放大电路的交流通路确定其输入、输出电阻及电压放大倍数。【解题过程】 (1) 由图(a)可知,该电路是能够稳定静态工作点的分压式偏置共射极放大电路。画出放大电路 的直流通路如图(b)所示。根据戴维宁等效电路法图(b) 图(c) 将放大电路的直流通路中的输入回路(包括、)进行戴维宁等效,其等效电路如图 (c)所示。图中: 写出输入回路的电流方程有 由上式,可得 (2) 为了计算电路的动态指标,画出放大电路的微变等效电路,如图(d)所示。图(d) 由于 故输入电阻 根据输出电阻Ro的定义,令Us = 0,移去RL,且在原来接RL处接入电压源u,设流入输出端口的电 流为i。可画出求放大电路的输出电阻的等效电路如图(e)所示。图(e) 由于Us = 0,且因为受控电流源,当rce可以忽略时,为恒流源,等效内阻为“”,故 : (3) 【例2-13】 电路如图(a)所示。已知:RB=300k,RE=5.1k,负载电阻RL=5.1k,信号源内阻RS=10k,VCC=12V,C1、C2足够大,T为硅管,其rbb=100、=50。试求: (1) 电路静态工作点的数值; (2) 电路动态指标Au、Ri、Aus(=Uo/Us)的数值; (3) 电路输出电阻Ro的数值。图(a) 【相关知识】 共集电极电路的静、动态分析方法。【解题思路】 (1)根据放大电路的直流通路求静态工作点的数值。 (2)根据放大电路的微变等效电路求Au、Ri、Ro。【解题过程】 (1) 求静态工作点。画出直流通路如图 (b)所示。图(b) 对于晶体管的发射结组成的回路,有 取UBEQ=0.7V,代入上式,可求得 (2) 画出放大电路的微变等效电路如图 (c)所示。图(c) 因,故 代入数据,得 画出求Ro的等效电路如图(d)所示,由于该放大电路所输入的信号源有内阻,所以在画求Ro的等效 电路时,将Us短路,但保留RS。图(d) 由图可见: 令 ,有 代入上式,得 代入有关参数,可求得电路的输出电阻 以及并联后的,如图(c)所示。图(c)【例2-20】图示电路是由共集电极电路与共射极电路组成的共集共射放大电路。这种电路既具有高的输入电阻,又具有高的电压放大倍数。已知 , , 。试求电路的电压放大倍数 、输入电阻 和输出电阻 。【解题过程】 阻容耦合放大多级放大电路的动态、静态分析放大法。【解题思路】 (1)对放大电路进行静态分析,求出两个晶体管的输入电阻 和 。 (2)根据放大电路的微变等效电路可求得放大电路的 、 和 。【解题过程】 (1)估算两级电路的静态工作点,计算两个晶体管的输入电阻 和 第一级 第二级 对基极回路进行戴维宁等效,得 故 (2)计算电路的电压放大倍数及输入、输出电阻 因为电路第一级为共集电极放大电路,第二级为共射极放大电路。故 又因为第二级电路的输入电阻 整个电路的输入电阻 整个电路的输出电阻【例3-5】 电路如图(a)示。其中,,场效应管的输出特性如图(b) 所示。试求电路的静态工作点、和之值。图(a) 图(b)【相关知识】 结型场效应管及其外特性,自给偏压电路,放大电路的直流通路、解析法、图解法。【解题思路】 根据放大电路的直流通路,利用解析法或图解法可求得电路的静态工作点。【解题过程】 由场效应管的输出特性可知管子的,由式及得与双极型晶体管放大电路类似,分析场效应管放大电路的静态工作点,也有两种方法,解析法和图解法【另一种解法】 (1)在输出特性曲线上,根据输出回路直流负载线方程 作直流负载线MN,如图(d)所示。MN与不同的输出特性曲线有不同的交点。Q点应该在MN上。图(c) 图(d)(2)由交点对应的、值在坐标上作曲线,称为控制特性,如图 (c)所示。(3)在控制特性上,根据输入回路直流负载线方程代入,可作出输入回路直流负载线。该负载线过原点,其斜率为,与控制特性曲线的交点即为静态工作点。由此可得,(4)根据,在输出回路直流负载线上可求得工作点,再由点可得。【例3-7】现有基本放大电路: A. 共射电路 B. 共集电路 C. 共基电路 D. 共源电路 E. 共漏电路 输入电阻为Ri,电压放大倍数的数值为|,输出电阻为Ro。根据要求选择合适电路组成两级放大电路。(1)要求Ri为1 k3 k, |104,第一级应采用_,第二级应采用_。(2)要求Ri大于10 M,|为500左右,第一级应采用_,第二级应采用_。(3)要求Ri约为150 k,|约为100,第一级应采用_,第二级应采用_。(4)要求|约为10,Ri大于10 M,Ro小于100 ,第一级应采用_,第二级应采用_。(5)设信号源为内阻很大的电压源,要求将输入电流转换成输出电压,且|1000,Ro小于100 ,第一级应采用_,第二级应采用_。【相关知识】 晶体管及场效应管放大电路三种接法的性能特点,单级放大电路组成多级放大电路后动态参数的相互影响。【解题思路】 (1)通常,实用的(非原理性)基本放大电路动态参数的数量级如下表所示,仅供参考,有些情况也可能超出此范围。表 实用基本放大电路动态参数的数量级(空载情况下)基本接法|RiRo共射100(几十至几百)几百欧至几千欧几百欧至十几千欧共基100(1)最小可达十几欧几百欧至十几千欧共集11+(几十至几百)几十千欧至100千欧以上最小可达十几欧共源几至十几 1兆欧以上几百欧至十几千欧共漏1 1兆欧以上几百欧至几千欧(2)根据多级放大电路性能指标要求以及基本放大电路动态参数的特点来组成多级放大电路。【解题过程】 (1)由于Ri1 k3 k,第一级应采用共射放大电路;由于|104,第二级也应采用共射放大电路。 同样具有较强的电压放大能力,为什么第二级不能选用共基放大电路呢?因为共基放大电路的输入电阻很小,使第一级的电压放大倍数变得很小,甚至完全不能放大,所以若采用共基电路,则不能满足电压放大倍数的要求。 (2)由于Ri大于10M,第一级应采用场效应管放大电路,若采用共漏放大电路,只第二级电路具有电压放大能力,则难于实现|为500左右,故第一级应采用共源放大电路,第二级应采用共射放大电路 (3)由于Ri约为150 k,第一级应采用共集放大电路;由于|约为100,第二级应采用共射放大电路。 (4)由于Ri大于10 M,第一级应采用场效应管放大电路;由于Ro小于100 ,第二级应采用共集放大电路;要求|约为10,第一级应采用共源放大电路,而不能采用共漏放大电路。 (5)由于信号源为内阻很大的电压源,即近似为恒流源,因此放大电路的输入电阻应尽可能小,以使信号源电流更多地流入放大电路,故第一级应采用共基放大电路。由于Ro小于100 ,第二级应采用共集放大电路。这样,第一级实现将输入电流转换成电压,第二级的输出电压近似等于第一级的输出电压,且具有很强的带负载能力。 综上所述,答案为(1)A,A;(2)D,A;(3)B,A;(4)D,B;(5)C,B。第四章【例4-1】三个两级放大电路如下图所示,已知图中所有晶体管的均为100,rbe均为1 k,所有电容均为10 F,VCC均相同。填空: (1)填入共射放大电路、共基放大电路等电路名称。 图(a)的第一级为_,第二级为_; 图(b)的第一级为_,第二级为_; 图(c)的第一级为_,第二级为_。 (2)三个电路中输入电阻最大的电路是_,最小的电路是_;输出电阻最大的电路是_,最小的电路是_;电压放大倍数数值最大的电路是_;低频特性最好的电路是_;若能调节Q点,则最大不失真输出电压最大的电路是_;输出电压与输入电压同相的电路是_。【相关知识】晶体管放大电路三种接法的性能特点,多级放大电路不同耦合方式及其特点,多级放大电路动态参数与组成它的各级电路的关系。【解题思路】(1)通过信号的流通方向,观察输入信号作用于晶体管和场效应管的哪一极以及从哪一极输出的信号作用于负载,判断多级放大电路中各级电路属于哪种基本放大电路。 (2)根据各种晶体管基本放大电路的参数特点,以及单级放大电路连接成多级后相互间参数的影响,分析各多级放大电路参数的特点。【解题过程】(1)在电路(a)中,T1为第一级的放大管,信号作用于其发射极,又从集电极输出,作用于负载(即第二级电路),故第一级是共基放大电路;T2和T3组成的复合管为第二级的放大管,第一级的输出信号作用于T2的基极,又从复合管的发射极输出,故第二级是共集放大电路。 在电路(b)中,T1和T2为第一级的放大管,构成差分放大电路,信号作用于T1和T2的基极,又从T2的集电极输出,作用于负载(即第二级电路),是双端输入单端输出形式,故第一级是(共射)差分放大电路;T3为第二级的放大管,第一级的输出信号作用于T3的基极,又从其发射极输出,故第二级是共集放大电路。 在电路(c)中,第一级是典型的Q点稳定电路,信号作用于T1的基极,又从集电极输出,作用于负载(即第二级电路),故为共射放大电路;T2为第二级的放大管,第一级的输出信号作用于T2的基极,又从其集电极输出,故第二级是共射放大电路。 应当特别指出,电路(c)中T3和三个电阻(8.2 k、1.8 k、1 k)组成的电路构成电流源,等效成T2的集电极负载,理想情况下等效电阻趋于无穷大。电流源的特征是其输入回路没有动态信号的作用。要特别注意电路(c)的第二级电路与互补输出级的区别。 (2)比较三个电路的输入回路,电路(a)的输入级为共基电路,它的eb间等效电阻为rbe/(1+),Ri小于rbe/(1+);电路(b)的输入级为差分电路,Ri大于2rbe;电路(c)输入级为共射电路,Ri是rbe与10 k、3.3 k电阻并联,Ri不可能小于rbe/(1+);因此,输入电阻最小的电路为(a),最大的电路为(b)。 电路(c)的输出端接T2和T3的集电极,对于具有理想输出特性的晶体管,它们对“地”看进去的等效电阻均为无穷大,故电路(c)的输出电阻最大。比较电路(a)和电路(b),虽然它们的输出级均为射极输出器,但前者的信号源内阻为3.3 k,后者的信号源内阻为10 k;且由于前者采用复合管作放大管,从射极回路看进去的等效电阻表达式中有1/(1+)2,而后者从射极回路看进去的等效电阻表达式中仅为有1/(1+),故电路(a)的输出电阻最小。 由于电路(c)采用两级共射放大电路,且第二级的电压放大倍数数值趋于无穷大,而电路(a)和(b)均只有第一级有电压放大作用,故电压放大倍数数值最大的电路是(c)。 由于只有电路(b)采用直接耦合方式,故其低频特性最好。 由于只有电路(b)采用VCC两路电源供电,若Q点可调节,则其最大不失真输出电压的峰值可接近VCC,故最大不失真输出电压最大的电路是(b)。 由于共射电路的输出电压与输入电压反相,共集和共基电路的输出电压与输入电压同相,可以逐级判断相位关系,从而得出各电路输出电压与输入电压的相位关系。电路(a)和(b)中两级电路的输出电压与输入电压均同相,故两个电路的输出电压与输入电压均同相。电路(c)中两级电路的输出电压与输入电压均反相,故整个电路的输出电压与输入电压也同相。 综上所述,答案为(1)共基放大电路,共集放大电路;差分放大电路,共集放大电路;共射放大电路,共射放大电路;(2)(b),(a);(c),(a);(c);(b);(b);(a),(b),(c)。【例4-5】 差动放大电路及其参数如图所示。设T1、T2的特性一致,=50,UBE=0.7V,总的差模输入信号uid =50mV共模干扰信号uic=1V,试求: (1)T1和T2的静态工作点IC、UC之值; (2)输出信号电压uo及共模抑制比KCMR之值; (3)若将负载电阻接在集电极C1对地之间,重新计算UC,再求uo及KCMR之值; (4)差模输入电阻Rid、共模输入电阻Ric和输出电阻Ro之值。【相关知识】 差分放大电路的静态和动态分析方法。【解题思路】 根据差分放大电路的直流通路求解电路的静态工作点,双端输出时利用电路的对称性,单端输出时考虑负载对静态工作点的影响。根据差模等效电路和共模等效电路分别求解差模电压放大倍数、差模输入电阻,共模电压放大倍数、共模输入电阻,输出电阻,共模抑制比等技术指标。【解题过程】 图中RW是调零电位器,如果电路完全对称,调零电位器RW可以不要。实际上,电路两边参数不可能完全对称,只能说比较接近而已。因而,实际电路中需要利用调零电位器调整工作点使ui=0时uo=0。为了计算简单,在估算电路各项技术指标时,一般设RW的滑动端在电位器的中间。 (1)因电路两边完全对称,从直流等效电路可得 因 则有 (2)根据题意,应先算出电压放大倍数,然后按线性关系计算输出电压。 (3)由于电路采用直接耦合方式,当负载电阻接在集电极C1对地之间时,电路的静态工作点UC将与前面的估算值不同,必须重新估算。根据电路可得以下关系 经整理可得: (4)差模输入电阻,共模输入电阻,输出电阻分别计算如下 双端输出时,输出电阻【例4-6】电路如图所示,已知各三极管的、,。当输入信号电压为、时,求输出电压之值。【相关知识】 差分放大电路的动态分析方法。【解题思路】 先分别计算单端输出差模电压放大倍数和共模电压放大倍数,并把输入信号分解成差模和共模信号,然后分别计算差模输出电压和共模输出电压,并求二者的代数和。【解题过程】 由已知条件可得,差模电压放大倍数 共模电压放大倍数 则,电路的输出信号电压【例4-7】差分放大电路如图所示。若忽略的影响。 (1)试写出输出电压的表达式。 (2)若要求等效共模信号引起输出电压的误差小于10%,试求共模抑制比应满足的关系式。【解题过程】 差分放大电路的动态分析。【解题思路】 (1)先把输入信号分解成差模和共模信号,并分别写出差模电压放大倍数和共模电压放大倍数的表达式,然后分别写出差模输出电压和共模输出电压与输入信号的关系,并求二者的代数和。 (2)先推导等效共模信号引起输出电压误差的关系,并用共模抑制比表示,再根据题目给定的误差条件,求出共模抑制比应满足的关系式。【解题过程】 (1)由图可知,本题电路是单端输入、单端输出的差分放大器。所以 差模信号 共模信号 输出电压 式中 故 (2)由题意可知,共模信号引起输出电压的误差为 若要求共模信号引起的误差小于10%,则应有 由于 代入上式得 故 共模抑制比应满足关系式【例5-2】在括号内填入“”或“”,表明下列说法是否正确。 (1)若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路,则说明电路引入了反馈。 (2)若放大电路的放大倍数为“”,则引入的反馈一定是正反馈,若放大电路的放大倍数为“”,则引入的反馈一定是负反馈。 (3)直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈,阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。 (4)既然电压负反馈可以稳定输出电压,即负载上的电压,那么它也就稳定了负载电流。 (5)放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差,说明电路引入了串联负反馈;净输入电流等于输入电流与反馈电流之差,说明电路引入了并联负反馈。 (6)将负反馈放大电路的反馈断开,就得到电路方框图中的基本放大电路。 (7)反馈网络是由影响反馈系数的所有的元件组成的网络。 (8)阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多,引入负反馈后,越容易产生低频振荡。【相关知识】 反馈的有关概念,包括什么是反馈、直流反馈和交流反馈、电压负反馈和电流负反馈、串联负反馈和并联负反馈、负反馈放大电路的方框图、放大电路的稳定性【解题思路】 正确理解反馈的相关概念,根据这些概念判断各题的正误。【解题过程】 (1)通常,称将输出量引回并影响净输入量的电流通路为反馈通路。反馈是指输出量通过一定的方式“回授”,影响净输入量。因而只要输出回路与输入回路之间有反馈通路,就说明电路引入了反馈,而反馈通路不一定将放大电路的输出端和输入端相连接。例如,在下图所示反馈放大电路中,R2构成反馈通路,但它并没有把输出端和输入端连接起来。故本题说法正确。 (2)正、负反馈决定于反馈的结果是使放大电路的净输入量或输出量的变化增大了还是减小了,若增大则为正反馈,否则为负反馈;与放大电路放大倍数的极性无关。换言之,无论放大倍数的符号是“”还是“”,放大电路均可引入正反馈,也可引入负反馈。故本题说法错误。 (3)直流反馈是放大电路直流通路中的反馈,交流反馈是放大电路交流通路中的反馈,与放大电路的耦合方式无直接关系。本题说法错误。 (4)电压负反馈稳定输出电压,是指在输出端负载变化时输出电压变化很小,因而若负载变化则其电流会随之变化。故本题说法错误。 (5)根据串联负反馈和并联负反馈的定义,本题说法正确。 (6)本题说法错误。负反馈放大电路方框图中的基本放大电路需满足两个条件,一是断开反馈,二是考虑反馈网络对放大电路的负载效应。虽然本课程并不要求利用方框图求解负反馈放大电路,但是应正确理解方框图的组成。 (7)反馈网络包含所有影响反馈系数的元件组成反馈网络。例如,在上图所示电路中,反馈网络由R1、R2和R4组成,而不仅仅是R2。故本题说法正确。 (8)在低频段,阻容耦合负反馈放大电路由于耦合电容、旁路电容的存在而产生附加相移,若满足了自激振荡的条件,则产生低频振荡。根据自激振荡的相位条件,在放大电路中有三个或三个以上耦合电容、旁路电容,引入负反馈后就有可能产生低频振荡,而且电容数量越多越容易产生自激振荡。故本题说法正确。 综上所述,答案为:(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8)【常见错误】 (1)正反馈、负反馈概念不清楚,将正反馈使输出量的变化增大理解为放大倍数为正,将负反馈使输出量的变化减小理解为放大倍数为负。 (2)直流反馈与交流反馈概念不清楚,将直流反馈理解为直接耦合放大电路引入的反馈,将交流反馈理解为阻容耦合放大电路引入的反馈。 (3)在分析负反馈放大电路的基本放大电路时,没有考虑反馈网络对放大电路的负载效应。【例5-4】 电路如图所示,图中耦合电容器和射极旁路电容器的容量足够大,在中频范围内,它们的容抗近似为零。试判断电路中反馈的极性和类型(说明各电路中的反馈是正、负、直流、交流、电压、电流、串联、并联反馈)。【相关知识】 反馈放大电路。【解题思路】 根据反馈的判断方法判断电路中反馈的极性和类型。【解题过程】 图示电路是两级阻容耦合放大电路。电阻接的射极与“地”之间,它把第一级放大电路的输出信号(射极电流近似等于集电极电流)引入第一级的输入回路,构成了第一级放大电路的本级反馈;并且,无论在直流通路还是在交流通路,这一反馈都存在,故它是本级交直流反馈;由于的射极电位(本级反馈电压)与的集电极电流成正比,所以该反馈是电流反馈;的基极电位与反馈电压(电阻的压降)相减后作用到的基极与射极之间,所以它是串联反馈;当集电极电流增大时,反馈电压会随之而增大,基极与射极之间的电压(净输入信号)会减小,集电极电流会减小,故该反馈是本级电流串联负反馈。 电路中的电阻网络和接在的射极和的基极之间,该网络将的射极电流(近似等于集电极电流)传送到的基极。因此,电阻网络和将放大电路的输出量(集电极电流)返送到电路的输入回路,构成了级间反馈。由于放大电路的第一级与第二级之间有耦合电容“隔直”,因此该反馈对电路的静态工作点没有影响,即不存在直流反馈,仅有交流反馈。 反馈极性判别:利用瞬时极性法。 当给放大电路输入端加上对地记性为的输入信号时,集电极和发射极信号极性均为,电阻反馈网络不会产生相移,反馈到输入回路的信号极性也为,输入电流信号与反馈电流信号相减作为放大电路的净输入电流信号(的基极电流)。所以该反馈是负反馈。判断过程如图所示。 电压反馈和电流反馈判别: 当令输出电压信号等于零时(负载电阻短路),发射极电压信号(与集电极电流成正比)不等于零,因此反馈信号电流不为零,即反馈电流与输出电压无关。因此可知该反馈是电流反馈。实际上,该反馈网络的输入信号来自发射极电流,反馈网络的输出信号(即反馈信号)与集电极电流成正比,该负反馈能稳定集电极电流。分立元件构成的反馈放大电路往往把输出级集电极电流作为输出电流来分析。 串联反馈和并联反馈判别: 由于放大电路的净输入电流(的基极电流)是由输入电流和反馈电流(流过的电流)叠加而成,所以该反馈是并联反馈。 总结上述判别可知,图示电路是交流电流并联负反馈。 【例5-6】判断图示各电路中是否引入了反馈;若引入了反馈,则判断是正反馈还是负反馈;若引入了交流负反馈,则判断是哪种组态的负反馈,并指出反馈系数是哪两个量的比值,设图中所有电容对交流信号均可视为短路。【相关知识】 负反馈放大电路。【解题思路】 一般极间反馈极性的判定采用瞬时极性法,用瞬时极性法时,先找到反馈环路,并假想断开环路(且令输入交流信号为零)根据电路的特点,从假想断开处开始标注瞬时极性,沿环路标回到断开处,若断开处两边为“+”“-”这个反馈为负反馈,否则为正反馈。【解题过程】 图(a)所示电路的反馈判断过程如图(e)所示。由判断可知,电路中引入了电流串联负反馈。反馈系数 图(b)所示电路的反馈判断过程如图(f)所示。由判断可知,电路中引入了电压并联负反馈。反馈系数 图(c)所示电路中输出电压就是反馈电压,反馈电压削弱了出入电压的作用,使晶体管的输入尽电压ube减小,引入了电压串联负反馈。反馈系数 图(d)所示电路的反馈判断过程如图(g)所示。由判断可知,该电路引入了正反馈。【例5-10】电路如图所示,试合理连线,引入合适组态的反馈,分别满足下列要求。 (1)减小放大电路从信号源索取的电流,并增强带负载能力; (2)减小放大电路从信号源索取的电流,稳定输出电流。【相关知识】双极型管放大电路和单极型管放大电路各种接法的分析及其极性分析,反馈的基本概念,负反馈对放大电路性能的影响,放大电路中引入负反馈的一般原则。【解题思路】(1)分析图中两个放大电路的基本接法。 (2)设定两个放大电路输入端的极性为正,分别判断两个放大电路其它输入端和输出端的极性。 (3)根据要求引入合适的负反馈。【解题过程】图示电路的第一级为差分放大电路,输入电压uI对“地”为“”时差分管T1的集电极(即)电位为“”,T2的集电极(即)电位为“”。第二级为共射放大电路,若T3管基极(即)的瞬时极性为“”,则其集电极(即)电位为“”,发射极(即)电位为“”;若反之,则的电位为“”,的电位为“”。 (1)减小放大电路从信号源索取的电流,即增大输入电阻;增强带负载能力,即减小输出电阻;故应引入电压串联负反馈。 因为要引入电压负反馈,所以应从引出反馈;因为要引入串联负反馈,以减小差分管的净输入电压,所以应将反馈引回到,故而应把电阻Rf接在、之间。Rb2上获得的电压为反馈电压,极性应为上“”下“”,即的电位为“”。因而要求在输入电压对“地”为“”时的电位为“”,由此可推导出的电位为“”,需将接到。 结论是,需将接、接、接。 (2)减小放大电路从信号源索取的电流,即增大输入电阻;稳定输出电流,即增大输出电阻;故应引入电流串联负反馈。 根据上述分析,Rf的一端应接在上;由于需引入电流负反馈,Rf的另一端应接在上。为了引入负反馈,要求的电位为“”,由此可推导出的电位为“”,需将接到。 结论是,需将接、接、接。【方法总结】(1)减小放大电路从信号源索取的电流,即增大输入电阻,应引入串联负反馈。 (2)增强带负载能力,即减小输出电阻,应引入电压负反馈;稳定输出电压,即减小输出电阻,应引入电压负反馈。 (3)稳定输出电流,即增大输出电阻,应引入电流负反馈。【常见错误】在引入反馈时只注意保证引入的反馈组态正确,但没有保证引入的反馈为负反馈。【例5-11】用集成运放和若干电阻分别完成以下功能,要求画出电路来,并求出它们的反馈系数。 (1)具有稳定的电压放大倍数的放大电路; (2)具有稳定的电流放大倍数的放大电路; (3)实现电压电流转换; (4)实现电流电压转换。【相关知识】 负反馈放大电路的四种组态及其放大倍数的特点,放大电路中引入负反馈的一般原则。【解题思路】 (1)根据信号源是电压源或电流源来决定应引入串联负反馈还是并联负反馈。 (2)根据负载电阻对放大电路输出信号的要求(稳定的电压或者稳定的电流)来决定应引入电压负反馈还是电流负反馈。【解题过程】 要求(1)的输入量和输出量均为电压,故应引入电压串联负反馈,如图(a)所示。要求(2)的输入量和输出量均为电流,故应引入电流并联负反馈,如图(b)所示。要求(3)的输入量为电压,输出量为电流,故应引入电流串联负反馈,如图(c)所示。要求(4)的输入量为电流,输出量为电压,故应引入电压并联负反馈,如图(d)所示。各电路的瞬时极性如图中所标注。在理想信号源情况下,图(a)和(c)中的Rs为零,图(b)和(d)中的Rs为无穷大。 在图(a)所示电路中,R1和R2组成反馈网络,反馈系数为 在图(b)所示电路中,R1和R2组成反馈网络,反馈系数为 在图(c)所示电路中,R1、R2和R3组成反馈网络,输出电流通过R1和R2、R3两个支路分流,在R1上的压降就是反馈电压。因而反馈系数为 在图(d)所示电路中,Rf组成反馈网络,反馈系数为 应当指出,图示电路不是唯一的答案。【方法总结】 (1)信号源有电压源和电流源之分,对于前者,放大电路应具有比信号源内阻大得多的输入电阻,以获取更大的输入电压,因而应引入串联负反馈;对于后者,放大电路应具有比信号源内阻小得多的输入电阻,以获取更大的输入电流,因而应引入并联负反馈。 (2)负载电阻对放大电路输出信号的要求有两种,一种为稳定的电压,即希望放大电路的输出为近似恒压源,输出电阻尽可能小,因而需引入电压负反馈;一种为稳定的电流,即希望放大电路的输出为近似恒流源,输出电阻尽可
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