模拟电子线路王春静习题答案

模拟电子线路王春静习题答案第1章习题参考答案答：凡是在发信者和接收者之间，利用任何方法，通过任何媒介完成信息的传递都可以称为通信。答：能够完成信息传递的设备总和称为通信系统。通1.3

答：所谓调制，就是用调制信号控制载波信号的某一参数，使之随调制信号的变化规律而变化。所谓解调，就是从高频已调波信号中恢复出调制信号。1.4

答：对于无线通信系统，由天线理论可知，要将无线电信号有效地发射出去，天线的尺寸和电信号的波长必须为同一数量级。但是，由原始的非电物理量信息转换而成的原始电信号一般是较低频率的信号，波长较长，要制造出相应的巨大天线是不现实的。另外，即使这样巨大的天线能够制造出来，由于各个发射台发射的信号均为同一频段的低频信号，在信道中也会互相重叠、干扰，因此，接收设备根本无法从中正确地选择出所要接收的有用信号。在发送端，必须采用几百kHz以上的高频振荡信号作为运载工具，将携带信息的低频信号“装载”到高频振荡信号上（这一过程称为调制），然后经天线发送出去。在接收端，再把低频信号从高频振荡信号上“卸取”下来（这一过程称为解调）。1.5答：模拟通信系统传送的是模拟电信号，数字通信系统传送的是数字电信号。无线数字通信系统涉及的基本功能电路除了无线模拟通信系统包括的基本功能电路，通常还在发送过程中增加信源编码电路和信道编码电路（以此实现A/D转换功能），在接收过程中增加信道译码电路和信源译码电路（以此实现D/A转换功能）。第2章习题参考答案（注意：本章分析、计算题只列表达式，不代入数值求解）2.1答：LC并联谐振回路和LC串联谐振回路发生谐振的条件是：回路中所有电感的总感抗值与所有电容的总容抗值相等或所有电感的总导纳值与所有电容的总导纳值相等。当LC谐振回路发生谐振时，不论是LC并联谐振回路还是LC串联谐振回路，回路都呈现纯电阻性。当LC并联谐振回路发生谐振时，总导纳值最小，对应的总阻抗值（LC并联谐振回路的谐振电阻）最大；当LC串联谐振回路发生谐振时，总阻抗值（LC串联谐振回路的谐振电阻）最小。2.2答：LC阻抗变换电路是一种将实际负载阻抗变换为前级网络所要求的最佳负载阻抗的电路，对于提高整个电路的性能具有重要作用。2.3答：噪声系数是放大电路的输入信噪比与输出信噪比的比值。噪声温度就是将实际线性四端网络的内部噪声看成是理想无噪声线性四端网络输入端信号源内阻Rs在温度Te下产生的热噪声。二者的关系为。2.4答：所谓接收灵敏度，就是指接收机在正常工作时，其输入端必须得到的最小信号电压或功率。接收灵敏度越高，接收机能够接收到更小的信号。2.5解：（1）信号源内部器件Cs、Rs的接入系数为 负载RL的接入系数为 （2）Cs等效到LC并联谐振回路两端后的等效值为 Rs等效到LC并联谐振回路两端后的等效值为 RL等效到LC并联谐振回路两端后的等效值为 （3）LC并联谐振回路空载时的谐振频率为 （4）LC并联谐振回路空载时的谐振电阻为 或 （5）LC并联谐振回路有载时的谐振频率为 其中，。（6）LC并联谐振回路的有载品质因数为 或（7）LC并联谐振回路有载时的通频带为 第3章习题参考答案（注意：本章分析、计算题只列表达式，不代入数值求解）3.1解：（1）习题3.1图的交流通路如图A3.1（a）所示。A3.1（a）习题3.1图的交流通路（2）习题3.1图的Y参数等效电路如图A3.1（b）所示。A3.1（b）习题3.1图的Y参数等效电路（3）晶体三极管的接入系数为 第二级放大电路的接入系数为 （4）LC并联谐振回路空载时的谐振电导为其中，w0=2πf0。（5）将LC并联谐振回路外接器件折合后用电导、电容、电感表示的输出回路如图A3.1（c）所示。图A3.1（c）用电导、电容、电感表示的输出回路（6）LC并联谐振回路有载时的总谐振电导gΣ为（7）根据谐振频率可得而LC并联谐振回路有载时的总电容CΣ为则电容C为（8）由图A3.1（c）可得根据图A3.1（b）可得则第一级放大电路的电压增益为谐振时第一级放大电路的电压增益为谐振时第一级放大电路的电压增益振幅为（9）通频带为（10）有载品质因数为（11）两级放大电路谐振时的总电压增益振幅Au2为 通频带为 3.2解：（1）习题3.2图的交流通路如图A3.2（a）所示。图A3.2（a）交流通路（2）习题3.2图的Y参数等效电路如图A3.2（b）所示。图A3.2（b）Y参数等效电路（3）晶体三极管的接入系数为第二级放大电路的接入系数为（4）LC并联谐振回路空载时的谐振电导为其中，w0=2πf0。将LC并联谐振回路外接器件折合后用电导、电容、电感表示的输出回路如图A3.2（c）所示。图A3.2（c）用电导、电容、电感表示的输出回路（6）LC并联谐振回路有载时的总谐振电导gΣ为（7）根据谐振频率可得而LC并联谐振回路有载时的总电容CΣ为则电容C为（8）由图A3.2（c）可得根据图A3.2（b）可得则第一级放大电路的电压增益为谐振时第一级放大电路的电压增益为谐振时第一级放大电路的电压增益振幅为（9）通频带为（10）有载品质因数为3.3解：（1）每级单管单调谐放大电路的通频带为 三级单调谐放大电路的通频带为 （2）若三级单调谐放大电路的通频带BW3′=10MHz，则每级单管单调谐放大电路的通频带为 3.4解：（1）两级单调谐放大电路的总电压增益振幅为 两级单调谐放大电路的总通频带为 （2）若两级单调谐放大电路的总通频带BW2′=4MHz，则每级单管单调谐放大电路的通频带为 （3）由于放大电路的工作频率始终不变，因此回路中的电感与电容不变，此时只能通过改变谐振电导（谐振电阻）来改变通频带。原来的通频带和改动后的通频带可分别写为和将上面两式相除可得 则单管单调谐放大电路改动前后的谐振电导关系为 原来谐振时的电压增益振幅和改动后谐振时的电压增益振幅可分别写为 和将上面两式相除可得 其中，接入系数在放大电路改动前后是不变的，这是因为接入系数的改变将影响放大电路的工作频率；yfe是晶体三极管的内部参数，由于晶体三极管不变，所以该参数也不变。因此，单管单调谐放大电路谐振时的电压增益振幅和通频带的改变是由LC谐振回路总谐振电导的改变引起的。改动后单管单调谐放大电路谐振时的电压增益振幅为 因此，改动后两级单调谐放大电路的总电压增益振幅为 第4章习题参考答案（注意：本章分析、计算题只列表达式，不代入数值求解）4.1答：根据导通角θ的大小，可将高频谐振功率放大电路划分为以下4类。当θc=180o时，为甲（A）类高频谐振功率放大电路；当θc=90o时，为乙（B）类高频谐振功率放大电路；当90o<θc<180o时，为甲乙（AB）类高频谐振功率放大电路；当θc<90o时，为丙（C）类高频谐振功率放大电路。4.2答：高频谐振功率放大电路的最佳导通角取值范围为60°~80°，可以兼顾高频谐振功率放大电路的效率和输出功率两个重要指标。由于集电极效率，电压利用系数，因此。由于在4类高频谐振功率放大电路中，丙类高频谐振功率放大电路的导通角θc最小，对应的波形系数g1(θc)最大，所以丙类高频谐振功率放大电路的效率最高。4.3答：甲（A）类高频谐振功率放大电路VBB的取值为正值；乙（B）类高频谐振功率放大电路VBB的取值为晶体三极管的导通电压值Uon；甲乙（AB）类高频谐振功率放大电路VBB的取值介于Uon与Uon+Ubm之间；丙（C）类高频谐振功率放大电路VBB的取值可为较小的正值、0或负值。4.4解：（1）直流电源提供的功率为：（2）基波分量的输出电压振幅为：（3）交流输出功率为：（4）集电极功耗为：（5）集电极效率为：4.5解：（1）直流电源提供的功率为：（2）集电极功耗为：（3）集电极效率为：（4）由于电压利用系数，所以；又由于，所以。（5）基波分量的输出电流振幅为：（6）由于波形系数，所以可通过查表求得相应的导通角θc。4.6解：（1）由于高频谐振功率放大电路工作在临界状态，因此临界饱和线的斜率可写为输出功率可写为联合以上两式即可求得Icm和Vc1m。（2）LC选频网络的谐振电阻。（3）直流电源提供的功率。（4）集电极效率。（5）若交流输入信号的振幅Ubm增大一倍，那么高频谐振功率放大电路的工作状态将由临界状态变为过压状态。（6）若LC选频网络的谐振电阻R∑增大一倍，那么高频谐振功率放大电路的工作状态将由临界状态变为过压状态。4.7解：可采取以下4种措施：（1）根据负载特性，减小LC谐振回路的谐振电阻RΣ，其他3个参数不变。（2）根据放大特性，减小交流输入信号的幅值Ubm，其他3个参数不变。（3）根据基极调制特性，减小基极直流偏置电压VBB，其他3个参数不变。（4）根据集电极调制特性，增大集电极直流偏置电压VCC，其他3个参数不变。4.8解：（1）若高频谐振功率放大电路原来工作在临界状态，则满足，由于VCC、Uc1m始终不变，因此等式仍然满足，高频谐振功率放大电路仍工作在临界状态。（2）由于集电极效率，因此，若ηc升高，VCC、Uc1m不变，则g1(θc)增大，也就意味着导通角θc减小，即导通时间缩短了。由于，因此，若导通角θc减小，则需要调节VBB和Ubm。但是由于不变，故Icm也不变。因此可采取措施：增大VBB、减小Ubm，减小VBB、增大Ubm。哪一种措施合适呢？当减小VBB、增大Ubm时，波形变窄，晶体三极管的导通电压Uon一定，因此导通角θc变小，符合题目要求。当增大VBB、减小Ubm时，波形变宽，晶体三极管的导通电压Uon一定，因此导通角θc变大，不符合题目要求。当导通角θc减小时，丙类高频谐振功率放大电路对应的α1(θc)减小，交流输出功率也将减小，符合题目要求。4.9解：（略）第5章习题参考答案（注意：本章分析、计算题只列表达式，不代入数值求解）5.1答：振荡器能自动将直流电源能量转换为具有一定波形的交变振荡信号的能量。它与放大器的区别在于，无须外加激励信号，就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。5.2答：反馈振荡器的基本原理就是采用正反馈方法来获得等幅正弦波振荡。5.3答：LC三点式振荡器需要满足“射同余异”的组成法则。与晶体三极管的发射极相连接的两个电抗元器件同为电容时的三点式振荡器称为电容三点式振荡器。与晶体三极管的发射极相连接的两个电抗元器件同为电感时的三点式振荡器称为电感三点式振荡器。5.4解：为了保证互感耦合振荡器能够正常振荡，在标注变压器主次线圈的同名端时，必须保证电路中引入的反馈为正反馈。（1）习题5.4图（a）所示电路的交流通路如图A5.1所示。根据交流通路图，可判得此电路为共射组态放大电路。根据瞬时极性判断方法，假设原来输入信号（有效输入端在基极）为正极性，则输出信号（有效输出端在集电极）为负极性，即主线圈L1的上端为负极性，由于L1的下端接地（零电位），因此主线圈L1上的电流应从下往上流，假设把主线圈L1的同名端标在上面，则电流将从其同名端流出。为保证引入的是正反馈，次线圈L2的上端必须为正极性，由于L2的下端接地，因此次线圈L2上的电流从上往下流，次线圈L2的同名端应标在下面，以保证电流也从其同名端流出。注意：假设把主线圈L1的同名端标在下面，那么次线圈L2的同名端就必须标在上面，以保证引入的反馈为正反馈。图A5.1交流通路图1（2）习题5.4图（b）所示电路的交流通路如图A5.2所示。根据交流通路图，可判得此电路为共基组态放大电路。根据瞬时极性判断方法，假设原来输入信号（有效输入端在发射极）为正极性，则输出信号（有效输出端在集电极）也为正极性，即主线圈L2的上端应为正极性，由于主线圈L2的下端接地（零电位），因此主线圈L2上的电流应从上往下流，假设把主线圈L2的同名端标在上面，那么电流将从其同名端流入。为保证引入的是正反馈，次线圈L1的上端必须为正极性，由于L1的下端接地，因此次线圈L1上的电流也从上往下流，次线圈L1的同名端也应标在上面，以保证电流也从其同名端流入。注意：假设把主线圈L2的同名端标在下面，那么次线圈L1的同名端就必须标在下面，以保证引入的反馈为正反馈。图A5.2交流通路图25.5分析：根据LC三点式振荡电路射同余异的组成法则，若习题5.5图所示的电路能够异。对于单个LC并联回路，若使其呈感性，则要求，即要求实际振荡频率；若使其呈容性，则要求，即要求实际振荡频率。因此，若习题5.5图所示的电路能够组成电容三点式振荡电路，则需要满足以下条件： 或即 或若习题5.5图所示的电路能够组成电感三点式振荡电路，则需要满足以下条件： 或即 或解：由以上分析可知，满足第（1）、（2）、（3）种情况的振荡电路能够产生振荡，而满足第（4）种情况的振荡电路不能够产生振荡。满足第（1）种情况的振荡电路能够满足，此时，该电路可组成电感三点式振荡电路。满足第（2）种情况的振荡电路能够满足，此时，该电路可组成电感三点式振荡电路。满足第（3）种情况的振荡电路能够满足，此时，该电路可组成电容三点式振荡电路。若习题5.5图所示的电路能够产生振荡，则振荡电路的实际振荡频率为 其中，；。5.6解：（1）习题5.6所示振荡电路的交流通路如图A5.3所示。图A5.3交流通路图3（2）根据振荡电路的交流通路图，可判得该电路为电容三点式振荡电路。（3）振荡电路的振荡频率为 其中，。（4）根为 其中，反馈系数F为 5.7解：（1）习题5.7图所示振荡电路的交流通路如图A5.4所示。图A5.4交流通路图4（2）根据振荡频率，可求得电感为 其中，。将具体的电容数值代入，即可估算出电感L的值。（3）根据振荡电路的振幅起振条件，可知维持振荡所必须的最小电压增益为 其中，反馈系数F为 5.8解：（1）习题5.8图所示振荡电路的交流通路如图A5.5所示。图A5.5交流通路图5（2）根据振荡电路的交流通路图，可判得该电路为电容三点式振荡电路，前提条件为L、C1、C2组成的支路在振荡频率处呈感性。（3）振荡电路的振荡频率为 其中，。5.9解：（1）习题5.9图所示振荡电路的交流通路如图A5.6所示。（2）根据振荡电路的交流通路图，可判得该电路为皮尔斯振荡电路。（3）电容C2、C3起到微调的作用，使振荡电路的振荡频率最终调谐在石英晶振的标称频率上。（4）石英晶振在电路中起到等效电感的作用。（5）根据振荡电路的振幅起振条件，可知维持振荡所必须的最小电压增益为 其中，反馈系数F为 图A5.6交流通路图65.10解：（1）振荡电路的类型为串联型晶体振荡电路。（2）石英晶振在电路中起到等效短路的作用。（3）串联型晶体振荡电路最终振荡在石英晶振的串联谐振频率上，因此，可根据振荡频率求得电感： 其中，。（4）根据振荡电路的振幅起振条件，可知维持振荡所必须的最小电压增益为 其中，反馈系数F为 5.11解：（1）习题5.11图所示电路的交流通路如图A5.7所示。A5.7交流通路图7（2）若该振荡电路能够正常振荡，则LC3并联回路应起到等效电感的作用，以满足电容三点式振荡电路的组成法则。（3）若将该振荡电路修改为皮尔斯振荡电路，则可将LC3回路更换为石英晶振。（4）若将该振荡电路修改为串联型晶体振荡电路，则应将石英晶振串接在晶体三极管的发射极与电容C1、C2交点之间的连线上。（5）根据振荡电路的振幅起振条件，可知维持振荡所必须的最小电压增益为 其中，反馈系数F为 第6章习题参考答案6.1解：电流i中存在的频率分量有直流分量、w1、w2、2w1、2w2、、3w1、3w2、、、4w1、4w2、、、。假设，则其中是由电流i中的第三项和第五项产生的。6.2解：时变电导g(t)的表达式为。电流i中存在的频率分量有直流分量、nw1、。6.3解：当时，。电流i中存在的频率分量有直流分量，以及w1，w2，2w1，，4w1，…。这种情况下能够实现频谱搬移。当时，。电流i中存在的频率分量有直流分量、w1、w2。这种情况下不能够实现频谱搬移。第7章习题参考答案7.1解：（1）该调幅信号包括的频率分量及不同频率分量对应的振幅分别如下。①

载频为，对应的振幅。②上边频为，下边频为，对应的振幅均为4V。③上边频为，下边频为，对应的振幅均为-3V。④上边频为，下边频为，对应的振幅均为2V。（2）该调幅信号为普通调幅。（3）该调幅信号的频谱图如图A7.1所示。图A7.1该调幅信号的频谱图该调幅信号的带宽。（4）若将该普通调幅信号加在单位电阻R（）上，则该普通调幅信号产生的载波功率为 该普通调幅信号产生的总边带功率为 该普通调幅信号产生的平均总功率PAM为 该普通调幅信号的功率利用率为 7.2解：（1）两组边频左右对称分布在载频两侧，因此该调幅信号为普通调幅信号。（2）频谱图中的频率分量及其对应的振幅分别如下：①载频，对应的振幅。②上边频为下边频为上边频与下边频对应的振幅均为-3V，对应的调幅信号的频率。③上边频为下边频为上边频与下边频对应的振幅均为2V，对应的调制信号的频率。由此可写出该普通调幅信号的表达式为 （3）该普通调幅信号的带宽为。7.3解：（1）由于 因此，将上面两式相加可得到载频的振幅为 将上面两式相减可得 （2）调幅指数。（3）若将该普通调幅信号加在单位电阻R（）上，则该普通调幅信号产生的载波功率为 该普通调幅信号产生的总边带功率为 该普通调幅信号产生的平均总功率PAM为 该普通调幅信号的功率利用率为 7.4解：（1）集电极调幅电路中电源提供的总功率由两部分组成：直流电源提供的直流功率PD和调制信号uΩ(t)产生的平均功率PΩ。直流电源提供的直流功率为 调制信号uΩ(t)产生的平均功率为 则集电极调幅电路中电源提供的总功率为 （2）输出普通调幅信号产生的总平均功率为 （3）输出普通调幅信号中载频信号产生的平均功率为 （4）输出普通调幅信号中两个边带产生的平均功率2PSB为 （5）功率利用率为 （6）普通调幅信号的带宽为 7.5解：（1）习题7.5图（a）解析：二极管V1和V2两端的电压分别为 其中，载波信号为大信号，二极管V1和V2均在uc(t)的正半周导通，在uc(t)的负半周截止。若忽略负载电压的反馈作用，则有 因此，输出电流的表达式为 由于输出电流为0，因此图5.41（a）所示的电路不能实现任何功能。（2）习题7.5图（b）解析：二极管V1和V2两端的电压分别为 其中，载波信号为大信号，在uc(t)的正半周，二极管V1导通，二极管V2截止；在uc(t)的负半周，二极管V1截止，二极管V2导通。若忽略负载电压的反馈作用，则有 因此，输出电流的表达式为 由上式可见，输出电流中含有的频率分量为直流分量、2nwc（n=1,2,3,…）、(2n-1)wc±Ω（n=1,2,3,…）。当时，对应上、下边频分量wc+Ω和wc-Ω，可采用中心角频率为wc、带宽为2Ω的带通滤波器将上、下边频分量取出，从而实现双边带调幅。（3）习题7.5图（c）解析：二极管V1和V2两端的电压分别为 其中，载波信号为大信号，在uc(t)的正半周，二极管V1导通，二极管V2截止；在uc(t)的负半周，二极管V1截止，二极管V2导通。若忽略负载电压的反馈作用，则有 因此，输出电流的表达式为 由上式可见，输出电流中含有的频率分量为wc、(2n-1)wc±Ω（n=1,2,3,…）。当时，出现上、下边频分量wc+Ω和wc-Ω，可采用中心角频率为wc、带宽为2Ω的带通滤波器将载波分量及上、下边频分量取出，从而实现普通调幅。（4）习题7.5图（d）解析：二极管V1和V2两端的电压分别为 其中，载波信号为大信号，在uc(t)的正半周，二极管V1、V2均导通；在uc(t)的负半周，二极管V1、V2均截止。若忽略负载电压的反馈作用，则有 因此，输出电流的表达式为 由上式可见，输出电流中含有的频率分量为直流分量、wc、2nwc（n=1,2,3,…），不能实现调制。7.6解：放电时间常数RLC应同时满足以下两个条件。①电容C对载频信号应近似短路，故应满足条件： 即 通常取。②为避免产生惰性失真，应满足条件： 综合以上两个条件，即要求放电时间常数RLC满足条件： 即 代入相关参数的数值，即可得到电容C的取值范围。7.7解：（1）二极管V1和V2两端的电压分别为 其中，本振信号为大信号，在uL(t)的正半周，二极管V1、V2均导通；在uL(t)的负半周，二极管V1、V2均截止。若忽略负载电压的反馈作用，则有 因此，输出电流的表达式为 由上式可见，输出电流中含有的频率分量为wc±Ω、(2n-1)wL±wc±Ω（n=1,2,3,…）。输出电压中含有的频率分量与输出电流中含有的频率分量相同。当时，可找到