模拟电路典型例题讲解

1、3.3频率响应典型习题详解【3-1】已知某放大器的传递函数为108sA(S)=(S+102)(S+105)试画出相应的幅频特性与相频特性渐近波特图，并指出放大器的上限频率fH，下限频率fL及中频增益Al各为多少？【解】本题用来熟悉：(1)由传递函数画波特图的方法；(2)由波特图确定放大器频响参数的方法。由传递函数可知，该放大器有两个极点：pi=102rad/s,p2=105rad/s和一个零点z=0。(1) 将A(s)变换成以下标准形式:A(s)=10s(1+S/102)(1+S/105)(2)将s=j3代入上式得放大器的频率特性:A(j3)=10j3(1+j3/102)(1+j3/105)写

2、出其幅频特性及相频特性表达式如下:103A(3)=_1+(3/102)2)(1+(3/105)2对A(3)取对数得对数幅频特性：n336(3=arctanarctan25210210520lgA(3)=20lg1020lg320lg1+(3/102)220lg.：'(1+(3/105)2在半对数坐标系中按20lgA(3)及6(3)的关系作波特图，如题图3.1所示。(a)+90°V+90°(b)由题图3.1(a)可得，放大器的中频增益A|=60dB,上限频率fH=105/2n15.9kHz,下限频率fL=102/2n15.9Hz。【3-2】已知某放大器的频率特性表达式

3、为200X106A(j3)=62+106试问该放大器的中频增益、上限频率及增益带宽积各为多少？【解】本题用来熟悉：由放大器的频率特性表达式确定其频率参数的方法。将给出的频率特性表达试变换成标准形式：200A(j3)=1+j3/106200A(3"I”3/106)22003=0时，A(0)=200,即为放大器的直流增益(或低频增益)。3H=106rad/s当3=3H时，A(3H)=A(0)，求得:1+(3H/106)2J23/(Mrad/s)0-90。-45。(b)题图3.2【解】本题用来熟悉：晶体三极管的频率特性及其频率参数的确定方法。由3)的渐近波特图可知：卩0=100,3尸4Mr

4、ad/s,3T=400Mrad/s。它是一个单极点系统，故相应的频率特性表达式为：卩0200卩(j3)=1+j3/3B1+j3/4X1063T也可按3TB03B=100>4=400Mrad/s求得。33):=arctan4X106因此，可画出相频特性的渐近波特图如题图【3-4】已知某放大器的频率特性表达式为3.2(b)所示。A(j3)=1013(j3+100)(j3+106)(j3+107)(1)试画出该放大器的幅频特性和相频特性波特图；限频率的大小。【解】本题用来熟悉：(1)由放大器的频率特性表达式画波特图的方法;图确定放大器频响参数的方法。(1)将给定的频率特性表达式变换成标准形式(

5、2)确定其中频增益及上(2)由波特1013(j3+100)A(j3)=(j3+106)(j3+107)102(1+j3/102)(1+j3/106)(1+j3/107)相应的幅频特性及相频特性表达式为1021+(3/102)2A(3)=41+(3/106)21+(3/107)2)33)=arctan1023arctanarctan一106107由此可画出其波特图如题图3.3所示。(b)相频特性题图3.3由题图3.3可知，该放大器的中频增益AvM=120dB,上限频率fH=107/2n1.6MHz。【3-5】已知某放大器的频率特性函数为1000Av(j3)=(1+j3/107)3试问：(1)其中

6、、低频放大倍数Am=?(2)Av(3)及0(3)的表达式如何？(3)画出其幅频特性波特图；(4)上限频率如=?【解】本题用来熟悉：由放大器的频率特性函数确定放大器的频响参数及画波特图的方法。(1) 该放大器是一个三阶重极点、无零点系统，中、低频放大倍数Am=60B。1000AV(W)11+(/®7)23(2) 幅频特性波特图如题图3.4所示。'Av(3)/dB60dB/十倍频题图3.410001000当3=coh时，Av(coh)=.求得：3h0.51x1o1ad/s頁1+(3H/107)2pJ23H0.51X107相应的上限频率为伯=*0.812MHz2n2X3.14【3-

7、6】一放大器的中频增益为Avi=40dB,上限频率fH=2MHz，下限频率fL=100Hz,输出不失真的动态范围为V°pp=10V，在下列各种输入信号情况下会产生什么失真？(1) Vi(t)=0.1sin(2nX104t)(V)Vi(t)=10sin(2nX3X106t)(mV)(2) Vi(t)=10sin(2nX400t)+10sin(2nX106t)(mV)Vi(t)=10sin(2nX10t)+10sin(2nX5X104t)(mV)(3) Vi(t)=10sin(2nX103t)+10sin(2nX107t)(mV)【解】本题用来熟悉：放大器的频率失真问题。(1) 输入信号

8、为一单一频率正弦波，仁10kHz，由于LvfvfH，所以，不存在频率失真问题。但由于输入信号幅度较大(0.1V),经100倍的放大后峰峰值为0.1X2X100=20V，已大大超出输出不失真的动态范围为Vopp=10V，故输出信号将产生严重的非线性失真(波形出现限幅状态)。(2) 输入信号为一单一频率正弦波，f=1MHz，由于fLVfvfH，所以，不存在频率失真问题。又由于输入信号幅度较小(0.01V)，经100倍的放大后峰峰值为0.01X2X100=2VvVopp(10V)，所以，也不会出现非线性失真。(3) 输入信号的两个频率分量为f1=400Hz,f2=1MHz，均处在放大器的中频区，所以

9、,不存在频率失真问题。又由于输入信号幅度较小(0.01V),所以，也不会出现非线性失真。(4) 输入信号的两个频率分量为f1=10Hz,f2=50kHz,f1VfL,fLVf2VfH，所以，放大后会出现低频频率失真。又由于输入信号幅度较小(0.01V),叠加后也未超出线性动态范围，所以，不会出现非线性失真。(5) 输入信号的两个频率分量为fl=1kHZ,f2=10MHz,fLVfivfH,f2>fH,所以，放大后会出现高频频率失真。又由于输入信号幅度较小(0.01V),叠加后也未超出线性动态范围，所以，不会出现非线性失真。【3-7】分相器电路如题图3.5所示。该电路的特点是Rc=Re，在

10、集电极和发射极可输出一对等值反相的信号。现如今有一容性负载Cl,若将Cl分别接到集电极和发射极,则由Cl引入的上限频率各为多少？不考虑晶体管内部电容的影响。【解】本题用来熟悉：负载电容对放大器高频响应的影响。题图3.5(1) 若将开关S接a点，则负载电容Cl接至集电极，由此引入的上限频率fHa为11fHa=2nRosCl2nRcCl(2) 若将开关S接b点，则负载电容Cl接至发射极，由此引入的上限频率fHb为11fHb=_2nRobCLrbe2n(Re)Cl1+卩可见，fHb>>fHa，这是因为射极输出时的输出电阻Rob很小，带负载能力强的缘故。【3-8】放大电路如题图3.6(a)

11、所示。已知晶体管参数卩=100,rbb'=100Q,rbe'=2.6kQ,Cbe'=60pF,Cbc'=4pF,电路参数如图所示，要求的频率特性如题图3.6(b)所示。试回答：(1)Rc=?(首先满足中频增益的要求)(2)C1=?(3)fH=?题图3.6【解】本题用来熟悉：放大器频率响应的分析方法。(1) 由题图3.6(b)可知，中频增益AvsM=40dB,即卩100倍。而3Rc100XRcAvsm=100Rs+rbb'+be0.1+0.1+2.6故Rc=2.8kQ由题图3.6(a)可知，Ci决定了下限频率，由题图3.6(b)又可知，fL=10Hz,则有

12、；1fL=102n(Rs+rbe)C11C1=2n(Rs+rbe)fL1C1=2n(Rs+rbe)fL1疋5.68F2X3.14X(0.1+0.1+2.6)X103X10取C1=10卩F。1fH=1.609MHz2n(Rs+rbb')/rbe'XCbe'+CmjRc2.8X103其中，Cm=Cbc'(1+一)=4X(1+严434.8pFre26【3-9】放大电路如题图3.7所示。要求下限频率fL=10Hz，若假设rbe=2.6kQ,且C1、C2、C3对下限频率的贡献是一样的，试分别确定C1、C2、C3的值。题图3.7【解】本题用来熟悉：放大器下限频率的分析方法根

13、据题图3.7和题意可得：fL=fL12+fL22+fL32=3fL1fL10因止匕fL1=fL2=fL3=5.77HZ43J31（仅考虑C1的影响）而fL12n(Rs+Rb1/Rb2/rbe)C11fL22n(Rc+Rl)C2fL3tRs+rbe、2n时1+3'C31C12n(Rs+RB1/RB2/rbe)fL118.23F2X3.14X(1+150/30/2.6)X103X5.7712X3.14X(3+10)X103X5.77C2Rs+rbefL31+3Rs+rbefL31+32n(Rc+Rl)fL2r1+2.62X"21+100X577取C1=10卩F,C2=10卩F,C

14、3=1000卩F。【3-10】在题图3.7中，若下列参数变化，对放大器性能有何影响（指Icq、Avm、Ri、Ro、fH、fL等）？（1）Rl变大；（2）Cl变大；（3）Re变大；（4）C1变大。【解】本题用来熟悉：电路参数对放大器性能的影响。（1）Rl变大，对Icq、Ri、Ro无影响。3(Rc/Rl)但Avm变大，因为Avm=fH减小，因为fH=1.609MHz2n(Rs+rbb')/rb'eIXCb'e+CM1fL减小，因为fL2=2n(Rc+Rl)C2(2)Cl变大，对Icq、Avm、Ri、Ro均无影响，但会使fH减小，因为1fH2=2n(Rc+Rl)ClRB2Vc

15、cVBE(on)Re变大，将使Icq减小，因为|cqIeqRe26mVRi增大，因为RiRb1/Rb2/rbe,而rbe=rbb'+(1+(3)。IcqAvm增大，因为rbe增大。Ro基本不变，fH基本不变，fL将减小。(3) C1变大，|CQ、Avm、Ri、Ro、fH基本不变，而fL将减小。【3-11】一阶跃电压信号加于放大器输入端，用示波器观察输出信号，显示如题图3.8(b)所示的波形，试估计该放大器的建立时间tr和上限频率fH。(假设示波器本身的带宽远大于被测放大器带宽，且放大器为单极点系统)。【解】本题用来熟悉：建立时间tr的概念以及建立时间tr与上限频率fH之间的关系。建立时

16、间tr定义为输出电压从10%Vo上升到90%Vo所需要的时间。由题图3.8(b)可得：tr=0.40.13=0.27s+Vo(t)(a)(b)1s0.35fH=tr0.35翳133MiHz0.27E5-2R=1KQ,E=10V,ui=20sin(cot)V,分别画出输出电压uo的波形。二极管的正向压降忽略不计。解：-20V<ui<10V，D1截至，uo=uiUiUi10V<ui<20V,D1导通，uo=10V10V<ui<20V，D2导通，uo=ui10V<ui<20V，D2导通，uo=ui解：晶体管II为锗管，1集电极,晶体管I为硅管，1基极，

17、【6-2】判断晶体管的状态+6V2基极,2发射极，3发射极3集电极+0.1V态(b)态(c) 态放大图为图为图为-12.3V-12V-6.3VK-3V-0.2V-18V-5.6V2VT1.6V1.4VNPN型三极管,PNP型三极管,NPN型三极管,放大Vb>Ve,发射结正偏;Vb<Ve,发射结正偏;Vb<Ve,发射结反偏;饱和V>Vb,集电结反偏，所以三极管处于放大状截止V=<Vb,集电结反偏，所以三极管处于放大状Vc>Vb,集电结反偏，所以三极管处于截止状解：-20V<ui<10V,D2截至，uo=10V【6-1】有两个晶体管分别接在电路中，工

18、作在放大状态时测得三个管脚的电位分别如下，试判断晶体管的三个电极及类型(硅管、锗管、NPN型管、PNP型管)晶体管rii晶体管1管脚123管脚123电位/V-6-2.3-2电位/V3.8V3.29已知Vc(=12V,R3KQ,Rb=240KQ,3=60,Ube=0.7V。【6-4】放大电路如下图。(1)估算Q点；(2)静态时，C1,C2上的电压各为多少？并标出极性。解:(1)IBQVCCUBEQ12-07=47A,IcqIbq60472.8mARb240KUceqVccIcqRc静态时，C1上电压为0.7V，C2上电压为3.6V，极性如图所示。【6-7】续6-4，画出微变等效电路，并分别求以下

19、两种情况下的电压放大倍数Au：(1)负载开路，(2)FL=6KQo解：微变等效电路:解：微变等效电路:rbe沁56347AUiRBbeRcb2RlU。(1)负载开路：UoibRcA=Uo=-Rc=-603KUirbe0.563K320rbe(2)R=6K:A_Uo_(Ro/Rl)_60Au=_Uirbe(3K/6K)0.563K213【6-9】电路如下图，已知VCc=12V,Rc=3KQ,Rbi=68KQ,RB2=22KQ,Re=2KQ,Rl=6KQ,3=60,设Rs=0,Ube=0.7V。(1)估算Q点；(2)画出微变等效电路，求电压放大倍数Au,输入电阻ri,输出电阻解：（1）VB解：（1

20、）VBVccRB2=12RB1RB222K68K+22K=2.9V，EQVBUBERe2K1.1mA,Ibq1EQ1.1m6118AUoR=6K（R；/RL）=60（3K/6K）1.4K86UceqVCClCQ（RC+RE）=12-1.1m（3K+2K）6.5V输入电阻ri=RB1/RB2/rbe（2）微变等效电路：26mV26mV%加IB1018A1.4K求输出电阻r。等效电路如下:iblbrrI11RB1/RB2lrbenro=Rc=3K【6-10】续6-9，若旁路电容端开，（1）静态值有无改变？（2）画出此时微变等效电路，求电压放大倍数Au,输入电阻ri,输出电阻ro?并说明发射极电阻对

21、它们的影响。解：(1)静态值不变。26mV26mV18A1.4KUo(2)微变等效电路:rberbb''1B(RcR_)，Uihrbe(1A绳二(Rc/Rl)=60(3K/6K)098宀uirbe(1)Re1.4K612KU)Re=1.4K612K123K)Re=1.4K612K123K输入电阻n二RbR'，其中R'Lrbe(1ib所以，ri二Rb/R'=68K/22K/123K15K求输出电阻r°等效电路如下:jbibro=RC=3K【6-13】射极输出器电路如下，已知VCc=12V,Rb=100KQ,Re=2KQ,Rs=100Q,Rl=4K

22、Q,3=100,设Ube=0.7V。(1) 估算Q点；(2)画出微变等效电路，求电压放大倍数Au,输入电阻ri,输出电阻解：(1)IBQVccRb(1)Re12100K+1012K=40A,IcqIbq4mA,UceqVcclcQRE=12-4m2K4V(2)微变等效电路：rberbb'26mV106mV660Ib40ABC)ib(RERl)4=(1)(ReRl)Ui=rbe(1XRe/Rl)101(2K/4K)0.66K101(2K/4K)Uo(1)(Re/Rl)，Uiibbe(1)(ReRl)=0.6K+1011.3Ku131K131K输入电阻n二RbR'，其中R'

23、-rbe(1ib所以，ri=RB/R'=100K/131K57K求输出电阻r。等效电路如下:BCibro二reR'，其中R'be(RsRb)(1)ib0.6K(0.1K/100K)101所以，rO二ReR'=2K/77【1】电路如图所示，晶体管的=60,rbb10。Ube0.7V(1) 估算静态工作点Q,估算晶体管的输入电阻rbe,画出放大电路的微变等效电路；计算Au、R和R；设Us=10mV(有效值)，问Ui=?Uo=?若C3开路，则Ui=?u【2】已知晶体管T的=80，rbb'=10,ube0.6V。(1) 估算静态工作点Q,估算晶体管的输入电阻rb

24、e,画出放大电路的微变等效电路；计算Au、R和Ro;(2) 若电容Ce开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？E6-21在两级放大电路中：（1）哪些是直流负反馈？（2）哪些是交流负反馈？并说明其类型（3）如果RF不接在T2的集电极，而是接在C2与RL之间，两者有何不同？（4）如果RF的另一端不接在T1的发射极，而是接在它的基极，有何不同？是否会变为正反馈？c（1）RE2为T2级中的直流负反馈（2）Rei为T1级中的交直流负反馈，类型：电流串联负反馈；Rf为T1级到T2级的交直流负反馈，类型：电压串联负反馈。（3）如果RF接在C2与RL之间，则只有交流信号才能通过RF,变为交流负反馈。（4）如果RF的另一端接在T1的基极，则反馈类型变为电压并联正反馈（瞬