模拟电子技术基础课后答案(完整版)

习题1

客观检测题

一、填空题

1、在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于掺入的 杂质浓度 ，而少数载流子的浓度则与  温度  有很大关系。

2、当PN结外加正向电压时，扩散电流  大于   漂移电流，耗尽层  变窄 。当外加反向电压时，扩散电流  小于  漂移电流，耗尽层  变宽  。

3、在N型半导体中，电子为多数载流子， 空穴  为少数载流子。

二．判断题 

1、由于P型半导体中含有大量空穴载流子，N型半导体中含有大量电子载流子，所以P型半导体带正电，N型半导体带负电。（ × ）

2、在N型半导体中，掺入高浓度三价元素杂质，可以改为P型半导体。（ √ ）

3、扩散电流是由半导体的杂质浓度引起的，即杂质浓度大，扩散电流大；杂质浓度小，扩散电流小。（× ）

4、本征激发过程中，当激发与复合处于动态平衡时，两种作用相互抵消，激发与复合停止。（ × ）

5、PN结在无光照无外加电压时，结电流为零。（ √ ）

6、温度升高时，PN结的反向饱和电流将减小。（ × ）

7、PN结加正向电压时，空间电荷区将变宽。（×  ）

三．简答题

1、PN结的伏安特性有何特点？

答：根据统计物理理论分析，PN结的伏安特性可用式表示。

式中，ID为流过PN结的电流；Is为PN结的反向饱和电流，是一个与环境温度和材料等有关的参数，单位与I的单位一致；V为外加电压； VT=kT/q，为温度的电压当量（其单位与V的单位一致），其中玻尔兹曼常数，电子电量，则，在常温（T=300K）下，VT=25.875mV=26mV。当外加正向电压，即V为正值，且V比VT大几倍时，，于是，这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大，PN结为正向导通状态.外加反向电压，即V为负值，且|V|比VT大几倍时，，于是，这时PN结只流过很小的反向饱和电流，且数值上基本不随外加电压而变，PN结呈反向截止状态。PN结的伏安特性也可用特性曲线表示，如图1.1.1所示.从式(1.1.1)伏安特性方程的分析和图1.1.1特性曲线（实线部分）可见：PN结真有单向导电性和非线性的伏安特性。

2、什么是PN结的反向击穿？PN结的反向击穿有哪几种类型？各有何特点？

答：“PN”结的反向击穿特性：当加在“PN”结上的反向偏压超过其设计的击穿电压后，PN结发生击穿。

PN结的击穿主要有两类，齐纳击穿和雪崩击穿。齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结，一般反向击穿电压小于4Eg/q（Eg—PN结量子阱禁带能量，用电子伏特衡量，Eg/q指PN结量子阱外加电压值，单位为伏特）的PN的击穿模式就是齐纳击穿，击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电，使的少子浓度增加，反向电流上升。

雪崩击穿主要发生在“PN”结一侧或两侧的杂质浓度较低“PN”结，一般反向击穿电压高于6 Eg/q的“PN”结的击穿模式为雪崩击穿。击穿机理就是强电场使载流子的运动速度加快，动能增大，撞击中型原子时把外层电子撞击出来，继而产生连锁反应，导致少数载流子浓度升高，反向电流剧增。

3、PN结电容是怎样形成的？和普通电容相比有什么区别？

PN结电容由势垒电容Cb和扩散电容Cd组成。 

势垒电容Cb是由空间电荷区引起的。空间电荷区内有不能移动的正负离子，各具有一定的电量。当外加反向电压变大时，空间电荷区变宽，存储的电荷量增加；当外加反向电压变小时，空间电荷区变窄，存储的电荷量减小，这样就形成了电容效应。“垫垒电容”大小随外加电压改变而变化，是一种非线性电容，而普通电容为线性电容。在实际应用中，常用微变电容作为参数，变容二极管就是势垒电容随外加电压变化比较显著的二极管。

扩散电容Cd是载流子在扩散过程中的积累而引起的。PN结加正向电压时，N区的电子向P区扩散，在P区形成一定的电子浓度(Np)分布，PN结边缘处浓度大，离结远的地方浓度小，电子浓度按指数规律变化。当正向电压增加时，载流子积累增加了△Q；反之，则减小，如图1.3.3所示。同理，在N区内空穴浓度随外加电压变化而变化 的关系与P区电子浓度的变化相同。因此，外加电压增加△V时所出现的正负电荷积累变化△Q，可用扩散电容Cd来模拟。Cd也是一种非线性的分布电容。

综上可知，势垒电容和扩散电容是同时存在的。 PN结正偏时，扩散电容远大于势垒电容；PN结反偏时，扩散电容远小于势垒电容。势垒电容和扩散电容的大小都与PN结面积成正比。与普通电容相比，PN结电容是非线性的分布电容，而普通电容为线性电容。

习题2

客观检测题

一、填空题

1、半导体二极管当正偏时，势垒区  变窄      ，扩散电流 大于      漂移电流。

2、 在常温下，硅二极管的门限电压约   0.6  V，导通后在较大电流下的正向压降约0.7     V；锗二极管的门限电压约   0.1   V，导通后在较大电流下的正向压降约 0.2  V。

3、在常温下，发光二极管的正向导通电压约  1.2~2V     ，  高于  硅二极管的门限电压；考虑发光二极管的发光亮度和寿命，其工作电流一般控制在 5~10  mA。

4、利用硅PN结在某种掺杂条件下反向击穿特性陡直的特点而制成的二极管，称为 普通（稳压）二极管。请写出这种管子四种主要参数，分别是 最大整流电流 、 反向击穿电压 、 反向电流 和  极间电容   。

二、判断题

1、二极管加正向电压时，其正向电流是由（ a ）。

       a. 多数载流子扩散形成           b. 多数载流子漂移形成

       c. 少数载流子漂移形成           d. 少数载流子扩散形成

2、PN结反向偏置电压的数值增大，但小于击穿电压，（  c  ）。

       a. 其反向电流增大               b. 其反向电流减小 

       c. 其反向电流基本不变           d. 其正向电流增大

3、稳压二极管是利用PN结的（  d  ）。

       a.  单向导电性         b. 反偏截止特性

       c.  电容特性           d. 反向击穿特性  

4、二极管的反向饱和电流在20℃时是5μA，温度每升高10℃，其反向饱和电流增大一倍，当温度为40℃时，反向饱和电流值为（ c ）。

      a.  10μA    b.  15μA     c.  20μA    d.  40μA

5、变容二极管在电路中使用时，其PN结是（ b ）。

       a.  正向运用      b.  反向运用

三、问答题

1、温度对二极管的正向特性影响小，对其反向特性影响大，这是为什么？

答：正向偏置时，正向电流是多子扩散电流，温度对多子浓度几乎没有影响，因此温度对二极管的正向特性影响小。但是反向偏置时，反向电流是少子漂移电流，温度升高少数载流子数量将明显增加，反向电流急剧随之增加，因此温度对二极管的反向特性影响大。

2、能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？

答：根据二极管电流的方程式

将V=1.5V代入方程式可得：

故

虽然二极管的内部体电阻、引线电阻及电池内阻都能起限流作用，但过大的电流定会烧坏二极管或是电池发热失效，因此应另外添加限流电阻。

3、有A、B两个二极管。它们的反向饱和电流分别为5mA和，在外加相同的正向电压时的电流分别为20mA和8mA，你认为哪一个管的性能较好？

答：B好，因为B的单向导电性好；当反向偏置时，反向饱和电流很小，二极管相当于断路，其反向偏置电阻无穷大。

4、利用硅二极管较陡峭的正向特性，能否实现稳压？若能，则二极管应如何偏置？

答：能实现稳压，二极管应该正向偏置，硅二极管的正偏导通电压为0.7V；因此硅二极管的正向特性，可以实现稳压，其稳压值为0.7V。

5、什么是齐纳击穿？击穿后是否意味着PN结损坏？

答：齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结，其空间电荷区较窄，击穿电压较低（如5V以下），一般反向击穿电压小于4Eg/q（Eg—PN结量子阱禁带能量，用电子伏特衡量，Eg/q指PN结量子阱外加电压值，单位为伏特）的PN的击穿模式就是齐纳击穿，击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电，使的少子浓度增加，反向电流上升。

发生齐纳击穿需要的电场强度很大，只有在杂质浓度特别大的PN结才能达到。击穿后并不意味着PN结损坏，当加在稳压管上的反向电压降低以后，管子仍然可以恢复原来的状态。但是反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率时，就可能由电击穿变为热击穿，而造成永久性的破坏。电击穿PN结未被损坏，但是热击穿PN结将永久损坏。

主观检测题

2.1.1试用电流方程式计算室温下正向电压为0.26V和反向电压为1V时的二极管电流。（设 ） 

解：由公式          

由于， VT=0.026V

正向偏置VD=0.26V时

当反向偏置时   

2.1.2 写出题图2.1.2所示各电路的输出电压值，设二极管均为理想二极管。

解：VO1≈2V（二极管正向导通），VO2＝0（二极管反向截止），VO3≈－2V（二极管正向导通），VO4≈2V（二极管反向截止），VO5≈2V（二极管正向导通），VO6≈－2V（二极管反向截止）。

2.1.3 重复题2.1.2，设二极管均为恒压降模型，且导通电压VD＝0.7V。

解：UO1≈1.3V（二极管正向导通），UO2＝0（二极管反向截止），UO3≈－1.3V（二极管正向导通），UO4≈2V（二极管反向截止），UO5≈1.3V（二极管正向导通），

UO6≈－2V（二极管反向截止）。

2.1.4 设题图2.1.4中的二极管均为理想的（正向可视为短路，反向可视为开路），试判断其中的二极管是导通还是截止，并求出、两端电压。

解：题图2.1.4所示的电路图中，图（a）所示电路，二极管D导通，VAO=－6V，

图（b）所示电路，二极管D1导通，D2截止，VAO=－0V，

图（c）所示电路，二极管D1导通，D2截止，VAO=－0V。

2.1.5 在用万用表的三个欧姆档测量某二极管的正向电阻时，共测得三个数据；，试判断它们各是哪一档测出的。

解：万用表测量电阻时，对应的测量电路和伏安特性如图2.1.5所示，实际上是将流过电表的电流换算为电阻值，用指针的偏转表示在表盘上。当流过的电流大时，指示的电阻小。测量时，流过电表的电流由万用表的内阻和二极管的等效直流电阻值和联合决定。

通常万用表欧姆档的电池电压为Ei = 1.5V，档时，表头指针的满量程为100μA（测量电阻为0，流经电阻Ri的电流为10mA），万用表的内阻为；档时，万用表的内阻为（测量电阻为0，表头满量程时，流经Ri的电流为1mA）；档时（测量电阻为0，表头满量程时，流经Ri的电流为0.1mA），万用表的内阻为；

由图可得管子两端的电压V和电流I之间有如下关系：

档时，内阻； 

档时，内阻；

档时，内阻；

从伏安特性图上可以看出，用档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为A，万用表的读数为V1/I1。

用档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为B，万用表的读数为V2/I2。

用档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为C，万用表的读数为V3/I3。

由图中可以得出 

所以，为万用表档测出的；为万用表档测出的；为万用表档测出的。

2.1.6 电路如题图2.1.6所示，已知vi＝6sinωt(v)，试画出vi与vo的波形，并标出幅值。分别使用二极管理想模型和恒压降模型（VD＝0.7V）。

解：由题意可知：vi＝6sinωt(v)  在vi的正半周，二极管导通，电路的输出电压波形如图2.1.6(a)、(b)所示。

2.1.7 电路如题图2.1.7所示，已知vi＝6sinωt (V)，二极管导通电压VD＝0.7V。试画出vi与vO的波形，并标出幅值。

解：由题意

vi＝6sinωt(V) 波形如图2.1.7所示：

当时，二极管D1导通，vo＝3.7V，  

当时，二极管D2导通，vo＝−3.7V，  

当时，二极管D1、D2截止，vo＝vi 。

2.2.1 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为5V和8V，正向导通电压为0.7V。试问：

（1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？

（2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？

    解：（1）两只稳压管串联时可得1.4V、5.7V、8.7V和13V等四种稳压值。

       （2）两只稳压管并联时可得0.7V、5V和8V等三种稳压值。

2.2.2 已知稳压管的稳压值VZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA。求题图2.2.2所示电路中VO1和VO2各为多少伏。

解：（1）当VI＝10V时，若VO1＝VZ＝6V，则稳压管的电流为

，

大于其最小稳定电流，所以稳压管击穿。故 。

   （2）当VI＝10V时，若VO2＝VZ＝6V，则稳压管的电流为

，

小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故

      。

2.2.3 电路如题图2.2.3（a）（b）所示，稳压管的稳定电压VZ＝3V，R的取值合适，vi的波形如图（c）所示。试分别画出vO1和vO2的波形。

解：波形如图2.2.3所示。

题图2.2.3所示的电路中，对于图（a）所示的电路，当时，稳压管DZ反向击穿，vo＝vi −3V，当时，稳压管DZ未击穿，vo＝0V。

对于图b所示的电路，当时，稳压管DZ反向击穿，vo＝VZ  ，当时，稳压管DZ未击穿，vo＝vi  。

2.2.4 已知题图2.2.4所示电路中稳压管的稳定电压VZ＝6V，最小稳定电流IZmin＝5mA，最大稳定电流IZmax＝25mA。

（1）分别计算vi为10V、15V、35V三种情况下输出电压vO的值；

（2）若vi＝35V时负载开路，则会出现什么现象?为什么？

解：（1）当vi＝10V时，若vO＝VZ＝6V，则稳压管的电流为4mA，小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故      

    当vi＝15V时，稳压管中的电流大于最小稳定电流IZmin，所以

        vO＝VZ＝6V                    

    同理，当vi＝35V时，vO＝VZ＝6V。

    （2）29mA＞IZM＝25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。

2.2.5 电路如题图2.2.5所示，设所有稳压管均为硅管（正向导通电压为VD＝0.7V），且稳定电压VZ＝8V，已知vi＝15sinωt (V)，试画出vO1和vO2的波形。

解：题图2.2.5所示的电路图中，对于图（a），当时，稳压管DZ反向击穿，vo＝8V ； 当时，稳压管DZ正向导通，vo＝−0.7V ；

当时，稳压管DZ1 和DZ2未击穿，vo＝vi 。 

对应题图2.2.5(a)电路的输出电压的波形如图2.2.5(a)所示。

对于图（b），当时，稳压管DZ1正向导通、DZ2反向击穿，vo＝8V；  

当时，稳压管DZ1反向击穿、DZ2正向导通，vo＝−8V； 

当时，稳压管DZ1 和DZ2未击穿，vo＝vi 。

对应题图2.2.5(b)电路的输出电压的波形如图2.2.5(b)所示。

2.3.1 在题图2.3.1所示电路中，发光二极管导通电压VD＝1.5V，正向电流在5～15mA时才能正常工作。试问：

（1）开关S在什么位置时发光二极管才能发光？

（2）R的取值范围是多少？ 

解：（1）当开关S闭合时发光二极管才能发光。

（2）为了让二极管正常发光，ID＝5～15mA，

 R的范围为 

       可以计算得到R= 233～700Ω                          

习题3

客观检测题

一、填空题

1. 三极管处在放大区时，其  集电结    电压小于零，  发射结    电压大于零。

2. 三极管的发射区   杂质    浓度很高，而基区很薄。

3. 在半导体中，温度变化时  少  数载流子的数量变化较大，而 多  数载流子的数量变化较小。

4. 三极管实现放大作用的内部条件是：  发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小    ；外部条件是： 发射结要正向偏置、集电结要反向偏置       。

5. 处于放大状态的晶体管，集电极电流是  少数载流  子漂移运动形成的。  

6. 工作在放大区的某三极管，如果当IB从12μA增大到22μA时，IC从1mA变为2mA，那么它的β约为    100    。

7. 三极管的三个工作区域分别是   饱和区  、 放大区  和   截止区 。

8. 双极型三极管是指它内部的  参与导电载流子  有两种。

9. 三极管工作在放大区时，它的发射结保持  正向  偏置，集电结保持 反向 偏置。

10. 某放大电路在负载开路时的输出电压为5V，接入12k 的负载电阻后，输出电压降为2.5V，这说明放大电路的输出电阻为   12   k 。

11. 为了使高内阻信号源与低电阻负载能很好的配合，可以在信号源与低电阻负载间接入  共集电极  组态的放大电路。  

12. 题图3.0.1所示的图解，画出了某单管共射放大电路中晶体管的输出特性和直流、交流负载线。由此可以得出：

（1）电源电压=     6V     ；

（2）静态集电极电流=  1mA  ；集电极电压=   3V  ；

（3）集电极电阻=  3kΩ  ；负载电阻=  3kΩ ；

（4）晶体管的电流放大系数=  50  ，进一步计算可得电压放大倍数= －50  ；（取200）；

（5）放大电路最大不失真输出正弦电压有效值约为   1.06V  ；

（6）要使放大电路不失真，基极正弦电流的振幅度应小于   20μA   。

13. 稳定静态工作点的常用方法有   射极偏置电路  和  集电极－基极偏置电路  。

14. 有两个放大倍数相同，输入电阻和输出电阻不同的放大电路A和B，对同一个具有内阻的信号源电压进行放大。在负载开路的条件下，测得A放大器的输出电压小，这说明A的输入电阻   小   。  

15. 三极管的交流等效输入电阻随   静态工作点    变化。

16. 共集电极放大电路的输入电阻很   大   ，输出电阻很   小   。

17. 放大电路必须加上合适的直流    偏置   才能正常工作。

18.       共射极、共基极、共集电极   放大电路有功率放大作用；

19.     共射极、共基极     放大电路有电压放大作用；

20.      共射极、共集电极         放大电路有电流放大作用；

21. 射极输出器的输入电阻较   大   ，输出电阻较  小     。

22. 射极输出器的三个主要特点是  输出电压与输入电压近似相同 、 输入电阻大  、 输出电阻小  。

23.“小信号等效电路”中的“小信号”是指   “小信号等效电路”适合于微小的变化信号的分析，不适合静态工作点和电流电压的总值的求解 ，不适合大信号的工作情况分析。

24. 放大器的静态工作点由它的   直流通路  决定，而放大器的增益、输入电阻、输出电阻等由它的   交流通路   决定。

25. 图解法适合于 求静态工作Q点；小、大信号工作情况分析  ，而小信号模型电路分析法则适合于 求交变小信号的工作情况分析   。

26. 放大器的放大倍数反映放大器  放大信号的  能力；输入电阻反映放大器  索取信号源信号大小的能力  ；而输出电阻则反映出放大器  带负载  能力。

27. 对放大器的分析存在   静态   和    动态   两种状态，静态值在特性曲线上所对应的点称为  Q点    。

28.  在单级共射放大电路中，如果输入为正弦波形，用示波器观察VO和VI的波形，则VO和VI的相位关系为 反相  ；当为共集电极电路时，则VO和VI的相位关系为 同相 。

29. 在由NPN管组成的单管共射放大电路中，当Q点 太高 （太高或太低）时，将产生饱和失真，其输出电压的波形被削掉  波谷  ；当Q点   太低  （太高或太低）时，将产生截止失真，其输出电压的波形被削掉   波峰  。

30. 单级共射放大电路产生截止失真的原因是  放大器的动态工作轨迹进入截止区  ，产生饱和失真的原因是   放大器的动态工作轨迹进入饱和区   。

31. NPN三极管输出电压的底部失真都是  饱和  失真。

32. PNP三极管输出电压的   顶部   部失真都是饱和失真。

33. 多级放大器各级之间的耦合连接方式一般情况下有RC耦合， 直接耦合， 变压器耦合。

34. BJT三极管放大电路有    共发射极  、 共集电极 、 共基极 三种组态。

35. 不论何种组态的放大电路，作放大用的三极管都工作于其输出特性曲线的放大区。因此，这种BJT接入电路时，总要使它的发射结保持  正向 偏置，它的集电结保持 反向 偏置。

 锗 半导体材料制成。

37. 电压跟随器指共 集电  极电路，其 电压 的放大倍数为1； 电流跟随器指共 基 极电路，指 电流 的放大倍数为1。

38. 温度对三极管的参数影响较大，当温度升高时，  增加  ， 增加  ，正向发射结电压  减小  ，  减小 。

39. 当温度升高时，共发射极输入特性曲线将 左移 ，输出特性曲线将  上移 ，而且输出特性曲线之间的间隔将  增大 。

40. 放大器产生非线性失真的原因是   三极管或场效应管工作在非放大区  。

41. 在题图3.0.2电路中，某一参数变化时，的变化情况（a. 增加，b，减小，c. 不变，将答案填入相应的空格内）。

（1）增加时，将   增大   。

（2）减小时，将  增大   。

（3）增加时，将   减小    。

（4）增加时，将   不变         。

（5）减小时（换管子），将  增大  。

（6）环境温度升高时，将     减小        。

42. 在题图3.0.3电路中，当放大器处于放大状态下调整电路参数，试分析电路状态和性能的变化。（在相应的空格内填“增大”、“减小”或“基本不变”。）

（1）若阻值减小，则静态电流IB将 增大 ，将 减小 ，电压放大倍数将 增大。

（2）若换一个值较小的晶体管，则静态的将  不变  ，将 增大，电压放大倍数将 减小。

（3）若阻值增大，则静态电流将 不变 ， 将 减小 ，电压放大倍数将 增大    。

43. 放大器的频率特性表明放大器对  不同频率信号  适应程度。表征频率特性的主要指标是   中频电压放大倍数 ，  上限截止频率 和   下限截止频率   。

44. 放大器的频率特性包括  幅频响应  和  相频响应  两个方面，产生频率失真的原因是  放大器对不同频率的信号放大倍数不同  。

45. 频率响应是指在输入正弦信号的情况下， 放大器对不同频率的正弦信号的稳态响应。

46.  放大器有两种不同性质的失真，分别是 线性 失真和 非线性  失真。

47. 幅频响应的通带和阻带的界限频率被称为    截止频率       。

48. 阻容耦合放大电路加入不同频率的输入信号时，低频区电压增益下降的原因是由于存在  耦合电容和旁路电容的影响  ；高频区电压增益下降的原因是由于存在 放大器件内部的极间电容的影响  。

49. 单级阻容耦合放大电路加入频率为的输入信号时，电压增益的幅值比中频时下降了 3 dB，高、低频输出电压与中频时相比有附加相移，分别为 -45º 和+45º 。

50. 在单级阻容耦合放大电路的波特图中，幅频响应高频区的斜率为 -20dB/十倍频 ，幅频响应低频区的斜率为-20dB/十倍频 ；附加相移高频区的斜率为  -45º/十倍频  ，附加相移低频区的斜率为 +45º/十倍频  。

51. 一个单级放大器的下限频率为，上限频率为，mV的正弦波信号，该输入信号频率为   50kHz ，该电路  不会   产生波形失真。

52. 多级放大电路与组成它的各个单级放大电路相比，其通频带变 窄      ，电压增益 增大 ，高频区附加相移 增大  。

二、判断题

1. 下列三极管均处于放大状态，试识别其管脚、判断其类型及材料，并简要说明理由。

（1）3.2V，5V，3V；

解：锗NPN型BJT管  VBE=0.2 V 所以为锗管；5V为集电极，3.2V为基极，3V为发射极，

（2）－9V，－5V，－5.7V

解：硅PNP型BJT管；－9V为集电极，－5.7V为基极，－5V为发射极

（3）2V，2.7V，6V；

解：硅NPN型BJT管；6V为集电极，2.7V为基极，2V为发射极

（4）5V，1.2V，0.5V；

解：硅NPN型BJT管；5V为集电极，1.2V为基极，0.5V为发射极    

（5）9V，8.3V，4V

解：硅PNP型BJT管 9V为发射极，8.3V为基极，4V为集电极

（6）10V，9.3V，0V

解：硅PNP型BJT管， 10V为发射极，9.3V为基极，0V为集电极

（7）5.6V，4.9V，12V；

解：硅NPN型BJT管，12V为集电极，5.6V为基极，4.9V为发射极，

（8）13V，12.8V， 17V；

解：锗NPN型BJT管，17V为集电极，13V为基极，12.8V为发射极，

（9）6.7V，6V，9V；

解：硅NPN型BJT管，9V为集电极，6.7V为基极，6V为发射极，

2. 判断三极管的工作状态和三极管的类型。

1管：

答：NPN管，工作在放大状态。

2管：

答：NPN管，工作在饱和状态。

3管：

答：NPN管，工作在截止状态。

3. 题图3.0.4所列三极管中哪些一定处在放大区？

答：题图3.0.4所列三极管中，只有图（D）所示的三极管处在放大区。

4. 放大电路故障时，用万用表测得各点电位如题图3.0.5，三极管可能发生的故障是什么？

答：题图3.0.5所示的三极管，B、E极之间短路，发射结可能烧穿。

5. 测得晶体管3个电极的静态电流分别为0.06mA，3.66mA和3.6mA，则该管的 为①。

①为60。    ②为61。    ③0.98。    ④无法确定。

6. 只用万用表判别晶体管3个电极，最先判别出的应是 ②b极 。

①e极    ②b极    ③c极    

7. 共发射极接法的晶体管，工作在放大状态下，对直流而言其  ①  。

①输入具有近似的恒压特性，而输出具有恒流特性。

②输入和输出均具近似的恒流特性。

③输入和输出均具有近似的恒压特性。

④输入具有近似的恒流特性，而输出具有恒压特性。

8. 共发射极接法的晶体管，当基极与发射极间为开路、短路、接电阻R时的c，e间的击穿电压分别用V（BR）CEO ，V（BR）CES和V（BR）CER表示，则它们之间的大小关系是 ②  。

①V（BR）CEO＞V（BR）CES＞V（BR）CER。

②V（BR）CES＞V（BR）CER ＞V（BR）CEO。

③V（BR）CER＞V（BR）CES＞V（BR）CEO。

④V（BR）CES＞V（BR）CEO＞V（BR）CER。

9．题图3.0.6所示电路中，用

直流电压表测出VCE≈0V，有

可能是因为  C或D  。

  A  Rb开路                        

  B  Rc 短路                      

  C  Rb 过小                    

  D   过大                     

10. 测得电路中几个三极管的各极对地电压如题图3.0.7所示。试判断各三极管的工作状态。

答：题图3.07所示的各个三极管的工作状态，图（a）为放大， 图（b）为放大 ，图（c）为饱和， 图（d）为C、E极间击穿。

11. 用万用表直流电压档测得电路中晶体管各电极的对地电位，如题图3.0.8示，试判断这些晶体管分别处于哪种工作状态（饱和、放大、截止或已损坏）？

答：题图3.07所示的各个三极管的工作状态，图（a）为损坏，  图（b）为放大，  图（c）为放大，  图（d）为截止， 图（e）为损坏，图（f）为饱和（或B、C极间击穿）。

12. 放大电路如题 图3.0.9所示，对于射极电阻的变化是否会影响电压放大倍数和输入电阻的问题，有三种不同看法，指出哪一种是正确的？

甲：当增大时，负反馈增强，因此、。（  ）

乙：当增大时，静态电流减小，因此、。（  ）

丙：因电容，对交流有旁路作用，所以的变化对交流量不会有丝毫影响，因此，当增大时，和均无变化。

解：本题意在我们要搞清，在分压式电流负反馈偏置电路中的作用，从表面看，被交流旁路了，对交流量无影响（即不产生交流负反馈），所以的变化不影响和，这是本题容易使我们产生错觉的地方。但我们还必须进一步考虑，尽管不产生交流负反馈，但它对放大器的静态工作点的影响是很大的，既然影响到，就影响到进而影响和。

甲的说法是错误的，原因：因的旁路作用，所以不产生交流负反馈，所以甲的观点前提就是错的。

乙的说法是正确的。原因：

丙的说法是错误的，原因：正如解题分析中所说，尽管不产生负反馈，但增大使的减小必然引起减小和的增加。

主观检测题

3.1.1  把一个晶体管接到电路中进行测量，当测量，则，当测得，问这个晶体管的值是多少？各是多少？

解：根据电流关系式：

             （1）

           （2）

将（1）、（2）两式联立，解其联立方程得：

进而可得：

3.1.2根据题图3.1.2所示晶体三极管3BX31A和输出特性曲线，试求Q点处，。

解：，  

3.1.3硅三极管的可以忽略，若接为题图3.1.3（a），要求，问应为多大？现改接为图(b)，仍要求应为多大？

解：（a）

（b）

3.3.1 在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各个电极的电位如题图3.3.1所示，试判断各晶体管的类型（PNP管还是NPN管，硅管还是锗管），并区分e、b、c三个电极。

解：题图3.3.1（a）所示的晶体管为锗NPN管 ，三个引脚分别为①e极、 ②b极、 ③c极。 题图3.3.1 (b) 所示的晶体管为硅PNP管，三个引脚分别为①c极、 ②b极、 ③e极。  题图3.3.1(c)所示的晶体管为锗 PNP管，三个引脚分别为①b极、 ②e极， ③c极。

3.3.2在某放大电路中，晶体管三个电极的电流如题图3.3.2所示，已测出，，，试判断e、b、c三个电极，该晶体管的类型（NPN型还是PNP型）以及该晶体管的电流放大系数。

解：题图3.3.2所示的晶体管为PNP管，三个电极分别为②b极、 ①c极、 ③e极，晶体管的直流电流放大倍数为 =1.2/0.03=40。

3.3.3共发射极电路如题图3.3.3所示，晶体管，导通时，问当开关分别接在A、B、C三处时，晶体管处于何种工作状态？集电极电流为多少？设二极管D具有理想特性。

解：题图3.3.3所示的电路，当开关置于A位置时，Ib=（2-0.2）/10=0.18 mA  Icbo=12/（1×50）=0.24 mA  故工作在放大区，Ic=Ib×50=9 mA。

当开关置于B位置时，晶体管工作在截止区， Ic=0。

当开关至于C位置时，晶体管工作在饱和区。 

3.3.4. 题图3.3.4电路中，分别画出其直流通路和交流通路，试说明哪些能实现正常放大？哪些不能？为什么？（图中电容的容抗可忽略不计）。

解：题图所示的各个电路中，图（a）能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号能顺畅的输入输出。

图（b）不能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号不能顺畅的输入。

图（c）不能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号不能顺畅的输出。

图（d）不能放大，直流通路不满足发射结正偏、集电结反偏；

图（e）不能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号不能顺畅的输入。

图（f）不能放大，直流通路不满足发射结正偏；交流通路信号能顺畅的输入输出。

3.4.1  一个如题图3.4.1（a）所示的共发射极放大电路中的晶体管具有如题图3.4.1（b）的输出特性，静态工作点Q和直流负载线已在图上标出（不包含加粗线）。

（1）确定、的数值（设可以略去不计）。

（2）若接入，画出交流负载线。

（3）若输入电流，在保证放大信号不失真的前提下，为尽可能减小直流损耗，应如何调整电路参数？调整后的元件数值可取为多大？

解：（1）=12V ;

由，； 

由 ，。

（2）如题图3.4.1（b）中加粗线所示。

(3) 增大Rb的值，由

（最大取值）。

3.4.2放大电路如题图3.4.2（a）所示，其晶体管输出特性曲线题图3.4.2（b）所示（不包含加粗线和细的输出电压波形线），已知

（各电容容抗可忽略不计），。

（1）计算静态工作点；

（2）分别作出交直流负载线，并标出静态工作点Q；

（3）若基极电流分量画出输出电压的波形图，并求其幅值。

解：（1）;

。

（2）交直流负载线，电路的静态工作点Q如题图3.4.2(b)中的加粗线所示。

（3）出输出电压的波形图如题图3.4.2(b)中的细线所示，输出电压幅值。

3.4.3分压式偏置电路如题图3.4.3（a）所示。其晶体管输出特性曲线如图（b）所示，电路中元件参数，晶体管的饱和压降。

（1）估算静态工作点Q；

（2）求最大输出电压幅值； 

（3）计算放大器的、Ri、Ro和Avs；

（4）若电路其他参数不变，问上偏流电阻为多大时，

解：（１）

（2）由图解法求静态Q点，并作交流负载线，输出电压幅度负向最大值为Vom2，输出电压幅度正向最大值为Vom1，去两者小者为最大不失真输出电压幅度为

Vom=Vom1=14-8=6V；

（3）

（4）

3.4.4 用示波器观察题图3.4.4（a）电路中的集电极电压波形时，如果出现题图3.4.4（b）所示的三种情况，试说明各是哪一种失真？应该调整哪些参数以及如何调整才能使这些失真分别得到改善？

解：如题图3.4.3（b）所示的第一种情况属于截止失真，应增大Rb1解决；

第二种情况属于饱和失真，应减小Rb1解决；

第三种情况属于饱和截止失真同时出现，应该减小输入信号的幅度解决。

3.4.5 放大电路如题图3.4.5（a）所示，设，晶体管的输出特性曲线如图3.4.5（b）所示，试用图解法求：

（1）放大器的静态工作点？=？

（2）当放大器不接负载时（），输入正弦信号，则最大不失真输出电压振幅

（3）当接入负载电阻时，再求最大不失真输出电压振幅

解：（1），

直流负载线方程为：。

直流负载线与横、纵轴分别交于M(20V，0mA)、N(0V，5mA)，且斜率为-1/RC，从图中读出静态值Q点为： 

(2)不接负载时，输入正弦信号，则最大不失真输出电压振幅

(3) 当接入负载电阻时，放大器的动态工作轨迹为交流负载线，其斜率为，此时最大不失真输出电压振幅16-11=5V；11-5.5=5.5V，所以。

3.5.1 画出下列题图3.5.1中各电路的简化h参数等效电路，并标出的正方向。（电路中各电容的容抗可不计）。

解：画出对应题图3.5.1（a、b、c、d、e、f）所示电路的简化h参数等效电路图如图3.5.1（a、b、c、d、e、f）所示。

3.5.2 在如图3.5.2电路中设，晶体管的，在计算时可认为：

（1）若，

问这时的

（2）在以上情况下，

逐渐加大输入正弦信

号的幅度，问放大器

易出现何种失真？

（3）若要求，问这时的

（4）在，加入的信号电压，问这时的

解：本题意在使我们熟练地掌握单管放大器静态工作的计算方法，通过我们对静态工作点的分析计算，看Q点设置是否合理。并不合理，我们如何调整电路才能防止放大器产生非线性失真。

通过Q点计算，我们如何判别易产生何种失真呢？这里主要看大小。愈接近于，放大器愈易产生截止失真；反之愈小（愈接近，愈易产生饱和失真。当约为，较为合理。

 (1) （1）

（2）由于工作点偏低，故产生截止失真。

（3）当

（4）

。

3.6.1 放大电路如题图3.6.1所示，已知，，

，晶体管，各电容的容抗均很小。

（1）求放大器的静态工作点；

（2）求未接入时的电压放大倍数；

（3）求接入后的电压放大倍数；

（4）若信号源有内阻，当为多少时才能使此时的源电压放大倍数降为的一半？

解：[解题分析] 本题（1）、（2）、（3）小题是比较容易计算的，这是我们分析分压式电流负反馈偏置电路必须具备的基本知识。对于第（4）小题，我们在分析时，必须要搞清放大器的电压增益与放大器源电压增益之间的关系，这种关系为：

（1）

（2）

（3）当接入

    （4）

即：当时，放大器源电压增益为放大器电压增益的一半（按计算）。

3.6.2 放大电路如题图3.6.2所示，，，，晶体管的，各电容容抗可以略去不计。

（1）估算静态工作点：

（2）画出其简化的h参数等效电路，并计算出电压放大倍数，输入电阻，输出电阻；

（3）设信号源内阻，信号源电压，计算输出电压。

（2）简化h参数微变等效电路如图3.6.2所示。

（3）  

3.6.3 分压式偏置电路如题图3.6.3所示，设，，，有六个同学在实验中用直流电压表测得三极管各级电压如题表3.6.3所示，试分析各电路的工作状态是否合适。若不适合，试分析可能出现了什么问题（例如某元件开路或短路）。

解：根据电路参数，可以计算出电路的参数为

，

 ，

，

，

。

则对测量结果可以作出如表3.6.3分析。

（1）求静态时的；

（2）求射极输出器的输出电阻；

（3）若，求输入电阻和源电压放大倍数；

（4）若，求输入电阻和源电压放大倍数；

（提示：恒流源的特点：交流电阻极大，而直流电阻较小。）

解： [解题分析]  本题信号源采用的是具有内阻的电压源形式，所以在第（3）~（4）小题中计算的均为源电压放大倍数。本题与一般射极输出器所不同的是在射极不是用固定电阻而是采用恒流源，这样我们必须搞清恒流源的特点：交流电阻极大，而直流电阻较小。即我们在分析电路时，尤其在分析交流量时，就应该看作在射极接入极大的电阻来考虑，这样，我们在求、时就不会出差错。

（1）

（2）因射极串联恒流源，所以可认为射极交流开路，因此

（3）时，则

所以    

（4），

。

3.7.2 在题图3.7.2所示电路中，晶体管的、电容、和都足够大。

（1）求放大器静态工作点、、；

（2）求放大器电压放大倍数和；

（3）求放大器输入电阻；

（4）求放大器输出电阻、。

解：[解题分析]  本题是将共集电路与共发电路两方面知识内容结合起来，通过分析计算对两种电路参数进行比较，从而加深我们对两种电路的理解。在第（2）小题证明题中，我们要到之间的关系式，即。本题易出错误的地方，是在求时，误认为。

（1）    

（2）

共射电路

共集电极电路

（3）

（4）

3.7.3 射极输出器如题图3.7.3所示，已知，晶体的饱和压降和穿透电流在上的压降均可忽略不计。

（1）求射极跟随器的电压跟随范围；

（2）改变Rb可调整跟随范围，当Rb为何值时跟随范围最大？

解：（1）,

,

。

可见静态工作点恰好在直流负载线的中间，交流负载线的斜率为

交流负载线的方程为：

故最大不失真的输出电压幅度为：15-12=3V

共集电极电路

其电压幅度为3V，所以跟随范围是0~3V。

（2）晶体的饱和压降和穿透电流在上的压降均可忽略不计。

从输出特性曲线上可以看出，当Q点处于交流负载线的时，跟随范围最大。

交流负载线为：            （1）

直流负载线为：                   （2）

由（1）式，交流负载线在横轴上的截距为，

                                 （3）

由于Q点处于交流负载线的，所以有

                                       （4）

将（2）式代入（4）式，

3.8.1.电路如题图3.8.1所示。已知Vcc=12V，Rb=300KΩ，Rc1=3KΩ，Re1=0.5KΩ，Rc2=1.5KΩ，Re2=1.5KΩ,晶体管的电流放大系数β1＝β2＝60，电路中的电容容量足够大。计算电路的静态工作点数值，输出信号分别从集电极输出及从发射极输出的两级放大电路的电压放大倍数。

解：放大电路的静态值计算：，

，

，

，

，

，

放大电路的电压放大倍数计算：

，

，

，

第二级放大电路从集电极输出时，

，

第二级放大电路从发射极输出时，，

。

3.9.1 若放大器的放大倍数、、均为540，试分别用分贝数表示它们。

解：

3.9.2 已知某电路的波特图如题图3.29所示，试写出的表达式。

解：中频电压放大倍数为

所以（从相频特性可以看出，中频时电压放大倍数相移为180º）

。

设电路为基本共射放大电路或基本共源放大电路。

3.9.3 已知某电路的幅频特性如题图3.9.3所示，试问：

（1）该电路的耦合方式；

（2）该电路由几级放大电路组成；

（3）当f ＝104Hz时，附加相移为多少？当f ＝105时，附加相移又约为多少？

解：（1）因为下限截止频率为0，所以电路为直接耦合电路；

（2）因为在高频段幅频特性为 －60dB/十倍频，所以电路为三级放大电路；

（3）当f ＝104Hz时，φ'＝－135o；当f ＝105Hz时，φ'≈－270o 。

3.9.4 已知单级共射放大电路的电压放大倍数

    （1）＝？fL＝？fH ＝?

（2）画出波特图。

解：（1）  

（1）变换电压放大倍数的表达式，求出、fL、fH。

（2）波特图如图3.9.3所示。

3.9.5两级RC耦合放大器中，第一级和第二级对数幅频特性和如题图3.9.5所示，试画出该放大器总对数幅频特性，并说明该放大器中频的是多少？在什么频率下该放大器的电压放大倍数下降为的？

解：[解题分析]  本题的意图是练习画对数幅频特性的方法，利用两级放大器总增益分贝数等于每个单级放大器增益分贝数相加原理。在作总的幅频特性过程中，只要找出几个特殊点（例：等）连接这几个特殊点即可。

由题图3.9.5可知：在中频段，

中频段放大器总增益为

即：   

放大器总对数幅频特性如图3.9.5中所标出的。由图可知当时，放大器电压放大倍数下降为的。

3.9.6由两个完全相同的单级所组成的RC放大器其总上限截止频率，总下限截止频率，试求各级的上限截止频率和下限截止频率。

解： 

在高频段，则，解得；

在低频段，则，解得。

3.9.7 在题图3.9.7所示电路中，已知晶体管的＝100Ω，rbe＝1kΩ，静态电流IEQ＝2mA，＝800pF；Rs＝2kΩ，Rb＝500 kΩ，RC＝3.3 kΩ，C=10μF。试分别求出电路的fH、fL，并画出波特图。

解：（1）求解fL

（2）求解fH和中频电压放大倍数  

        相频特性和幅频特性波特图如图3.9.7所示。

习题4

客观检测题

一、填空题

1. 场效应管利用外加电压产生的电 场 来控制漏极电流的大小，因此它是电 压 控制器件。

2. 为了使结型场效应管正常工作，栅源间两PN结必须加  反向  电压来改变导电沟道的宽度，它的输入电阻比MOS管的输入电阻  小  。结型场效应管外加的栅-源电压应使栅源间的耗尽层承受  反  向电压，才能保证其RGS大的特点。

3. 场效应管漏极电流由  多数  载流子的漂移运动形成。N沟道场效应管的漏极电流由载流子的漂移运动形成。JFET管中的漏极电流  不能  穿过PN结（能，不能）。

4. 对于耗尽型MOS管，VGS可以为  正、负或者零 。

5. 对于增强型N型沟道MOS管，VGS只能为 正 ，并且只能当VGS >VTH 时，才能形有。

6. P沟道增强型MOS管的开启电压为 负 值。N沟道增强型MOS管的开启电压为 正 值。

7. 场效应管与晶体管相比较，其输入电阻  高  ；噪声  低 ；温度稳定性 好  ；饱和压降 大 ；放大能力  较差 ；频率特性 较差（工作频率低） ；输出功率 较小 。

8. 场效应管属于  电压  控制器件，而三极管属于  电流 控制器件。

9. 场效应管放大器常用偏置电路一般有 自偏压电路 和 分压器式自偏压电路 两种类型。

10. 由于晶体三极管 是电子、空穴两种载流子同时参与导电 ，所以将它称为双极型的，由于场效应管 只有多数载流子参与导电 ，所以将其称为单极型的。

11. 跨导反映了场效应管 栅源电压 对 漏极电流  控制能力，其单位为 ms(毫西门子)  。

12. 若耗尽型N沟道MOS管的VGS大于零，其输入电阻  不 会明显变小。

13. 一个结型场效应管的转移特性曲线如题图4.1所示，则它是  N 沟道的效应管，它的夹断电压Vp是 4.5V ，饱和漏电流IDSS是  5.4mA  。

主观检测题

4.2.1 已知某结型场效应管的IDSS＝2mA，Vp＝－4V，试画出它的转移特性曲线和输出特性曲线，并近似画出预夹断轨迹。

解：根据方程：，逐点求出确定的vGS下的iD，可近似画出转移特性和输出特性；在输出特性中，将各条曲线上vGD＝Vp的点连接起来，便为予夹断线；如图4.2.1所示。

4.3.1 已知放大电路中一只N沟道增强型MOS管场效应管三个极①、②、③的电位分别为4V、8V、12V，管子工作在恒流区。试判断 ①、②、③与G、S、D的对应关系。

解：命题给定的管子是增强型管，实际上也可以是耗尽型MOS管（具有两种可能）和结型场效应N沟道管，则三个极①、②、③与G、S、D的对应关系如图4.3.1所示。

4.4.1题图4.4.1所示曲线为某场效应管的输出特性曲线，试问：

（1）它是哪一种类型的场效应管？

（2）它的夹断电压Vp（或开启电压VT）大约是多少？

（3）它的大约是多少？

解：（1）由题图4.4.1所示的特性曲线，是P沟道耗尽型场效应管的输出特性曲线。

   （2）Vp＝4V。

   （3）（vGS＝0时，输出特性从可变电阻区转折为饱和区时的对应电流）。

4.4.2 已知场效应管的输出特性曲线如题图4.4.1所示，画出恒流区vDS=8V的转移特性曲线。

解：根据题图4.4.1所示场效应管的输出特性曲线，则该场效应管的转移特性如图4.4.2所示。

4.6.1 分别判断题图4.6.1所示各电路中的场效应管是否有可能工作在放大区。

解：题图4.6.1所示的各个电路中，图（a）所示电路，可能工作在放大区，图（b）所示电路，不可能可能工作在放大区，图（c）所示电路，不可能可能工作在放大区，图（d）所示电路，可能可能工作在放大区。

4.6.2 试分析题图4.6.2所示的各电路是否能够放大正弦交流信号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

解：题图4.6.2所示的各个电路中，图（a）所示电路，可能放大交流信号。因为Vgs=0时，耗尽型N沟道MOS管工作在恒流放大区。 

图（b）所示的电路能放大交流信号；结型场效应管的静态工作点可以通过RS上流过的电流产生自生偏压建立。因为G-S间电压将小于零。

图（c）所示的电路不能放大交流信号；。因为增强型场效应管不能产生自生偏压，这样MOS管处于截止状态。

4.6.3 场效应管放大器如题图4.6.3所示，若，要求静态工作点为，，试求。

解：由题意可知：

可得： ＝4kΩ

4.6.4增强型MOS管能否单独用自给偏置的方法来设置静态工作点？为什么？试画出用P沟道增强型MOS管构成的共源电路，并说明各元件作用。

解：对于增强型MOS管，不能用自给偏置的方法来设置静态工作点。因为自偏压的栅极－源极之间的电压。

从表达式可以看出自偏压产生的条件是必须先有ID，但增强型MOS管的开启电压大于0，只有栅极－源极之间的电压达到某个开启电压VT时才有漏极电流ID，因此这类管子不能用自给偏置的方法来设置静态工作点。

增强型MOS管构成放大电路，只能采用分压式自偏压电路，如图4.6.4所示，R1、R2和R3产生栅极偏置电压， R3的大小对放大器的静态工作点无影响，所以可以加大R3值以提高放大器输入电阻。RS和Rd分别是源极电阻和漏极电阻。

4.6.5 题图4.6.5（a）是一个场效应管放大电路，（b）是管子的转移特性曲线。设电阻，，电容、、足够大。试问：

（1）所用的管子属于什么类型？什么沟道？管子的、或是多少？

（2）、、的作用是什么？若要求，则应选多大？

解：（1）题图4.6.5(b)图所示的电压转移特性，可知题图4.6.5(a)所示的电路中，所用的管子属于N沟JFET（结型场效应管）。管子的，夹断电压。

（2）的作用是将栅极接至零电位，与源极电阻共同产生自给栅压VGSQ，是还有稳定静态工作点的作用。的作用是旁路电容，在直流通路中存在，用来自动产生栅源反向偏压，产生合适的静态工作点；在交流通路中被C3旁路而不存在，有利于提高电压放大倍数。

当，由伏安特性曲线可知，ID=2mA，所以 

4.6.6场效应管放大电路如题图4.6.6所示，电路参数 ，，场效应管的，；若要求漏极电位，试求的值。

解：

又有：

，

4.7.1已知题图4.7.1(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。

    （1）利用图解法求解Q点；

（2）利用等效电路法求解、Ri和Ro 。

题图4.9

解：（1）在转移特性中作直线vGS＝－iDRS，与转移特性的交点即为Q点；读出坐标值，得出IDQ＝1mA，VGSQ＝－2V。如图4.7.1（a）所示。

在输出特性中作直流负载线vDS＝VDD－iD（RD＋RS），与VGSQ＝－2V的那条输出特性曲线的交点为Q点，VDSQ≈3V。如图4.7.1（b）所示

（2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。

  ，

  。

4.7.2电路如题图4.7.2所示，已知场效应管的低频跨导为gm，试写出、Ri和Ro的表达式。

解： 、Ri和Ro的表达式分别为    。

4.7.3设题图4.7.3电路中场效应管参数 ，试求放大器的静态工作点Q、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，并画出该电路的微变等效电路（电路中所有电容容抗可略去，可看作无穷大）。

解：（1）求静态工作点Q，根据

求解联立方程可得

  或  

显然第二组解不合题意应舍去，则：

（2）电路的微变等效电路如图4.7.2所示，则电压放大倍数

。

（3）放大器输入电阻和输出电阻

，

。

4.7.4场效应管放大器如题图4.7.4所示，试画出其微变等效电路，写出、、表达式。设管子极大，各电容对交流信号可视为

解：放大电路的微变等效电路如图4.7.4所示。

电压放大倍数：，

放大器输入电阻和输出电阻：

，。

4.7.5在题图4.7.5所示的电路中，，，

场效应管的，，各电容都是足够大，（1）求电路的静态值、、，（2）求、和输出电阻、。

解：（1）电路的静态值

解方程组

将电路参数代入：

解此方程组，并舍去不合理的根，得

则

2）求、和输出电阻、

，

，

，

，

。

4.7.6 共源放在电路及场效应管的输出特性曲线如题图4.7.6（a）、(b)所示，电路参数为，试用图解法和计算法求静态工作点Q。

解：（1）图解法求解静态工作点的图形如图4.7.6所示。作图过程为：

（a）根据在输出特性上作负载线MN

（b）作负载转移特性，根据作源极负载线0A，此负载线与负载转移特性曲线的交点Q’即静态工作点。在负载转移特性和输出特性上可找到静态工作点的数值为

。

（2）计算法求解静态工作点

由输出特性可知，。根据

解方程组有  

4.7.7题图4.7.7所示电路，是由场效管和晶体三极管组成的混合放大电路，己知场效应管的，晶体三极管的，，所有电容容抗可以不计，试问：

（1）分别计算各极的静态工作点；

（2）画出电路微变等效电路；

（3）计算总的电压增益、输入电阻和输出电阻。

解：T1为N沟耗尽型MOSFET，T1构成共源放大电路；T2为NPN三极管，构成共射、放大电路。

（1）第一放大级的静态工作点：

第二放大级的静态工作点：

（2）画出电路微变等效电路如图4.7.7所示；

（3）计算总的电压增益、输入电阻和输出电阻。

 ，

，

，

，

，

，

，

。

习题5 

客观检测题

一、填空题

1. 功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，输出基本不失真情况下，负载上可能获得的最大  交流功率 。（交流功率  直流功率 平均功率）

2. 与甲类功率放大器相比较，乙类互补推挽功放的主要优点是    能量效率高  。（无输出变压器    能量效率高    无交越失真）

3. 所谓功率放大电路的转换效率是指  负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率 之比。 

4. 在OCL乙类功放电路中，若最大输出功率为1W，则电路中功放管的集电极最大功耗约为  0.2W   。

5. 在选择功放电路中的晶体管时，应当特别注意的参数有 （1） 最大允许功耗 ；（2） 集电极—发射极间的反向击穿电压； （3）最大集电极电流  。

6. 若乙类OCL电路中晶体管饱和管压降的数值为│VCES│，则最大输出功率。

8. 电路如题图5.1.1所示，已知T1和T2的饱和管压降│VCES│＝2V，直流功耗可忽略不计。R3、R4和T3的作用是   为T1和T2 提供适当的偏压，使之处于微导通状态，消除交越失真 。负载上可能获得的最大输出功率Pom    16W 和电路的转换效率η＝ 69.8% 。设最大输入电压的有效值为1V。为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到16V，电阻R6至少应取          10.3千欧。

9. 甲类功率放大电路的能量转换效率最高是  50% （峰值功率）。 甲类功率放大电路的输出功率越大，则功放管的管耗  越小  ，则电源提供的功率   越大    。 

10. 乙类互补推挽功率放大电路的能量转换效率最高是 78.5%  。若功放管的管压降为Vces 乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值为 ，管子的功耗最小。 乙类互补功放电路存在的主要问题是 输出波形严重失真 。在乙类互补推挽功率放大电路中，每只管子的最大管耗为  0.2 。设计一个输出功率为 20W 的功放电路，若用乙类互补对称功率放大，则每只功放管的最大允许功耗 PCM 至小应有  4W  。双电源乙类互补推挽功率放大电路最大输出功率为 。 

11. 为了消除交越失真，应当使功率放大电路工作在  甲乙类   状态。 

12. 单电源互补推挽功率放大电路中，电路的最大输出电压为  。 

13. 由于功率放大电路工作信号幅值 大  ，所以常常是利用  图解法  分析法进行分析和计算的。

二、问答题

1、 功率放大电路与电压放大电路有什么区别？ 

答：功率放大电路和电压放大电路相比的区别是：功率放大电路在不失真（或失真很小）的情况下尽可能获得大的输出功率，通常是在大信号状态下工作；功率放大电路的负载通常是低阻负载。功率放大电路要有足够大的输出功率，因此，担任功率放大的晶体管必然处于大电压、大电流的工作状态，因此要考虑晶体管的极限工作问题、能量转换效率问题、非线性失真问题和器件散热问题。

2、 晶体管按工作状态可以分为哪几类？各有什么特点？

答：根据放大电路静态工作点在交流负载线上所处位置的不同，可将放大管的工作状态分为甲类、乙类、甲乙类和丙类四种。丙类工作方式多用于高频功率放大器。低频功率放大电路仅有甲类、乙类、甲乙类工作方式的。

甲类工作方式静态工作点取在交流负载线的中点，放大管的导通角为360°，放大电路的工作点始终处于线性区。甲类功放在没有信号输入时也要消耗电源功率，此时电路的转换效率为零；当有信号输入时，电源功率也只有部分转化为有用功率输出，另一部分仍损耗在器件本身；甲类工作方式最大转换效率50%（峰值功率）。

乙类工作方式静态工作点Q下移至iC=0处，放大管的导通角为180°，当不加输入信号（静态）或输入信号在功率管不导通的半个周期内，晶体管没有电流通过，此时管子功率损耗为零。乙类功放减少了静态功耗，所以效率与甲类功放相比较高（理论值可达78.5%），但出现了严重的波形失真。

甲乙类工作方式。为了减小非线性失真，将静态工作点Q略上移，设置在临界开启状态。使放大管在一个信号周期内，导通角略大于180°；电路中只要有信号输入，三极管就开始工作。因静态偏置电流很小，在输出功率、功耗和转换效率等性能上与乙类十分相近，故分析方法与乙类相同。

3 、你会估算乙类互补推挽功率放大电路的最大输出功率和最大效率吗？在已知输入信号、电源电压和负载电阻的情况下，如何估算电路的输出功率和效率？ 

答：（1）双电源乙类互补推挽功率放大电路：，；

（2）单电源乙类互补推挽功率放大电路：，

4 什么是交越失真？怎样克服交越失真？

答：在乙类互补对称功放电路中，当输入信号很小时，因达不到三极管的开启电压，而使两个三极管均不导通，输出电压为零；当输入信号略大于开启电压时，三极管虽然能微导通，但输出波形仍会有一定程度的失真。这种输出信号正、负半周交替过零处产生的非线性失真，称为交越失真(cross-over distortion)。

为消除交越失真，可使用二极管或三极管偏置电路，使功率放大电路工作在近乙类的甲乙类方式下。常用的消除交越失真的简化互补功率放大电路有如下两种：利用二极管提供偏置的互补对称电路。扩大电路。

5 在乙类互补推挽功放中，晶体管耗散功率最大时，电路的输出电压是否也最大？ 

答：不是。当功放电路的时，管耗最大。当功放电路的时，电路的输出电压最大。

6 以运放为前置级的功率放大电路有什么特点？

答：由于运放的电压增益，因而只要，则，所以输出电压不会产生交越失真。 

7 常用的功率器件有哪些，各有什么特点？选择功率器件要考虑哪些因素？

答：达林顿管、功率VMOSFET和IGBT功率模块。

功率MOSFET的特点有：（1）MOSFET是电压控制型器件，因此在驱动大电流时无需推动级，电路相对较简单；（2）输入阻抗很高，达108Ω以上；（3）工作频率范围宽，开关速度高（因为多数载流子导电，没有开关存储效应，开关时间为几十到几百纳秒），开关本身损耗小；（4）有相对优良的线性区，并且输入电容比双极型器件小得多，所以交流输入阻抗很高；

IGBT是MOSFET和BJT技术的混合物。从结构上讲，IGBT类似具有另一附加层的功率MOSFET。因此，IGBT有MOSFET的驱动优势，也有功率BJT在高电压使用情况下良好的驱动能力。

选择功率器件应从功率管的极限工作电流、极限工作电压、最大管耗、散热、防止二次击穿、降低使用定额和保护措施等方面来考虑。 

8 什么是热阻？如何估算和选择功率器件所用的散热装置？ 

答：散热条件的优劣常用“热阻”表示，热阻定义如下：

式中T1是热源的温度，T2是环境温度，P是热源消耗的功率。通俗地理解，就是热源消耗1W的功率，会使它的温度上升多少度。所以，热阻小，说明散热条件好；热阻大，说明散热条件差。换一句话说，同样消耗1W的功率，热阻小的三极管温升小，热阻大的三极管温升大。因此，热阻大的三极管不允许耗散太大的功率。

为了减小功率管的热阻，常需要给三极管加装散热片。例如：三极管3AD30，不加散热片时允许管耗10W；加入一定面积的散热片后，允许管耗可达30W。因此功率放大管加装散热片是非常必要的。

功率器件所用的散热片估算。

小功率管不用散热器，等效热阻为：

大功率管加散热器后，等效热阻为：

TJ是管子的结温，Ta是环境温度，PCM是管耗。Rjc是管子的结到外壳的内热阻，Rca是外壳到空气的热阻，Rcs是外壳到散热器的热阻，Rsa是散热器到空气的热阻。一般总有。

Rsa与散热器的材料（铝、铜等）及散热面积有关。并且散热器垂直放置比水平放置散热效果好。

若低频大功率管3AD1在环境温度Ta =25ºC不加散热器时，其最大允许管耗PCM =1W，已知3AD1的允许结温TJ =85ºC，管子的内热阻Rjc =3.5 ºC/W，试问若采用120×120×3mm3的铝散热器垂直放置时，允许耗散的功率为多少瓦？当室温升至50ºC时允许的耗散功率又为多少瓦？这些问题可以作出如下解析。

    根据计算的散热面积  S=120×120=14400mm2=144cm2

查手册可知散热器到空气的热阻为          Rsa = 3.5 ºC/W

设三极管与散热器间不加绝缘片时的热阻Rcs = 0.5 ºC/W

    则三极管的总热阻       

当环境温度为25ºC时， 

当环境温度升为50ºC时，  

主观检测题

5.2.1 电路如题图5.2.1所示。已知电源电压Vcc=15V，RL＝8Ω， VCES≈0，输入信号是正弦波。试问：

 (1) 负载可能得到的最大输出功率和能量转换效率最大值分别是多少？

 (2) 当输入信号vi＝10sinωt V 时，求此时负载得到的功率和能量转换效率。

解：（1）

(2) 当输入信号vi＝10sinωt V 时  

两管的管耗

5.2.2 功率放大电路如题图5.2.2所示，假设运放为理想器件，电源电压为±12V 。 

(1) 试分析R2引入的反馈类型； 

(2) 试求AVf ＝Vo/Vi的值； 

(3) 试求Vi =sinwt V时的输出功率Po，电源供给功率PE及能量转换效率η的值。 

解：（1）电压并联负反馈

(2)

(3) 

两管的管耗

5.3.1功率放大电路如题图5.3.1所示。已知 Vcc ＝12V ，RL＝8Ω，静态时的输出电压为零，在忽略VCES的情况下，试问： 

(1) 电路的最大输出功率是多少？ 

(2) T1和T2的最大管耗PT1m和PT2m是多少？ 

(3) 电路的最大效率是多少？

(4) T1和T2的耐压|V(BR)CEO|至少应为多少？ 

(5) 二极管D1和D2的作用是什么？ 

解：(1)

(2)

(3) 

(4)

(5)静态时给，提供适当的偏压，使之处于微导通状态，克服交越失真。

5.3.2   双电源互补推挽功率放大电路如题图5.3.2所示。 

(1) 试分别标出三极管T1～T4的管脚（b、c、e）及其类型(NPN 、 PNP)； 

(2) 试说明三极管T5的作用。 

(3）试问，调节可变电阻R2将会改变什么？

(4) VCC=12V，RL＝8Ω，假设晶体管饱和压降可以忽略，试求Pom之值。 

解：（1）根据电路图中T1 ～T4管的连接结构，T1和T2管采用 NPN 型晶体管， T3和T4管采用 PNP 型晶体管组成的复合管，管脚标注如图5.3.2所示。 

（2）图中晶体管T5、电阻R3和R2构成VBE扩大电路，为功率管提供偏置电压，克服交越失真。 

（3）调节可变电阻会改变T5管C、E极间电压，从而调节功率管，T的偏压值。的偏置电压。 

（4）

5.3.3   某集成电路的输出级如题图5.3.3所示。 

(1) 为了克服交越失真，采用了由R1、R2和T4构成的VBE扩大电路，试分析其工作原理。 

(2) 为了对输出级进行过载保护，图中接有试说明三极管T5 、T6和R3、R4，试说明进行过流保护的原理。 

解：（1）由R1、R2和T4构成的VBE扩大电路，在静态时，为T2和T3提供小电流偏置，能较好地克服交越失真，改变R1或R2可以灵活的调整偏置电压，比用两个二极管构成的偏置电路使用方便。由图可见，T2和T3基极间电压为VCE4。

此时，VBE4随温度变化，使电路具有温度补偿作用。

(2) 为了对输出级进行过载保护，电路通过T5、T6和R3、R4实现过流保护。

当正向输出电流Ie2超过额定时，R3上的压降促使T5正向偏置，使T5由截止转为导通，旁路了驱动级向T2提供的基流，使输出电流Ie2为

从而达到过流保护的目的。负向输出电流Ie3超过额定时，T6和R4同样起限流作用。

5.4.1功率放大电路如题图5.4.1所示。假设晶体管T4和T5的饱和压降可以忽略，试问： 

(1) 该电路是否存在反馈？若存在反馈，请判断反馈类型； 

(2) 假设电路满足深度负反馈的条件，当输入电压的有效值Vi＝0.5V 时，输出电压有效值Vo等于多少？此时电路的Po，PE及η各等于多少 ？ 

(3) 电路最大输出功率 Pom 、最大效率ηm各等于多少？ 

解：（1）本电路是带甲乙类互补推挽功放的多级放大电路，中间级(T3管）是共射极放大电路，输入级是单端输出差分放大电路。输入信号接在T1管的基极，而反馈信号接在T2 管的基极。反馈网络由R2和R3组成，反馈信号是R2两端的电压。利用瞬时极性法判别本电路是负反馈电路，并且是电压串联负反馈。

（2）

，  

，

，  

(3) 当输出电压幅值达到电源电压时，输出功率和效率达到最大。

， 

5.4.2题图5.4.2所示为三种功率放大电路。已知图中所有晶体管的电流放大系数、饱和管压降的数值等参数完全相同，导通时b-e间电压可忽略不计；电源电压VCC和负载电阻RL均相等。试分析

（1）下列各电路的是何种功率放大电路。 

（2）静态时，晶体管发射极电位VE为零的电路为有哪些？为什么？

（3）试分析在输入正弦波信号的正半周，图（a）、（b）和（c）中导通的晶体管分别是哪个？

（4）负载电阻RL获得的最大输出功率的电路为何种电路？

（5）何种电路的效率最低。

解：（1）题图5.4.2所示的各个电路中，图（a）所示电路是乙类单电源互补对称电路OTL  图（b）所示电路是乙类双电源互补对称电路OCL  图（c）所示电路是桥式推挽功率放大电路BTL。

（2）由于题图5.4.2所示的电路图中，图（a）和（c）所示电路是单电源供电，为使电路的最大不失真输出电压最大，静态应设置晶体管发射极电位为VCC/2。因此，只有图（b）所示的是OCL电路，在静态时晶体管发射极电位为零。因此晶体管发射极电位VE为零的电路为OCL。

（3）根据电路的工作原理，图（a）和（b）所示电路中的两只管子在输入为正弦波信号时应交替导通，图（c）所示电路中的四只管子在输入为正弦波信号时应两对管子（T1和T4、T2和T3）交替导通。因此在输入为正弦波信号时，图（a）中导通的晶体管为T1；在输入为正弦波信号时，图（b）中导通的晶体管为T1；在输入为正弦波信号时，图（c）中导通的晶体管为T1和T4。

(4) 在题图5.4.2所示的三个电路中，最大不失真输出电压的峰值分别为：

图（a）： 图（b）： 图(c)：

所以，最大输出功率就最大的电路是图（b）。

(5)根据（3）、（4）中的分析可知，三个电路中只有BTL电路在正弦波信号的正、负半周均有两只功放管的消耗能量，损耗最大，故转换效率最低。因而，转换效率最低的电路是图（c）所示的电路。

5.4.3  若功率放大电路输出的最大功率 Pom =100mW ，负载电阻RL＝80Ω，如采用单电源互补功率放大电路，试求电源电压VCC之值。 

解：， 

 所以，。

5.6.1 TDA1556 为2通道BTL电路，题图5.6.1所示为TDA1556中一个通道组成的实用电路。已知VCC＝15V，放大器的最大输出电压幅值为13V。

（1）为了使负载上得到的最大不失真输出电压幅值最大，基准电压VREF应为多少伏？静态时vO1和vO2各为多少伏？

（2）若Vi足够大，则电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？

（3）若电路的电压放大倍数为20，则为了使负载获得最大输出功率，输入电压的有效值约为多少？

解：（1）基准电压

                VREF＝VCC /2＝7.5V

    静态时          vO1＝vO2＝7.5V 。

    （2）最大输出功率和效率分别为

（3）输入电压有效值:  

5.6.2  TDA1556 为2通道BTL电路，题图5.6.2所示为TDA1556中一个通道组成的实用电路。已知VCC＝15，放大器的最大输出电压幅值为13V。

（1）为了使负载上得到的最大不失真输出电压幅值最大，基准电压VREF应为多少伏？静态时vO1和vO2各为多少伏？

（2）若Vi足够大，则电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？

解：（1）基准电压

                VREF＝VCC /2＝7.5V

    静态时          vO1＝vO2＝7.5V 。

（2）最大输出功率和效率分别为

   。

习题6

客观检测题

一、填空题

1. 差动放大电路采用了 对称 的三极管来实现参数补偿，其目的是为了克服 零点漂移 。

2. 集成放大电路采用直接耦合方式的原因是集成工艺难于制造大容量电容 ，选用差分放大电路作为输入级的原因是 利用其对称性减小电路的温漂 。

3. 差分放大电路的差模信号是两个输入端信号的 差 ，共模信号是两个输入端信号的 算术平均值 。

4. 用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻Re，将提高电路的   共模抑制比。

5. 三极管构成的电流源之所以能为负载提供恒定不变的电流，是因为三极管工作在输出特性的 放大 区域；三极管电流源具有输出电流 恒定 ，直流等效电阻 小 ，交流等效电阻 大 的特点。

6.在放大电路中，采用电流源作有源负载的目的是为了 提高 电压放大倍数，在含有电流源的放大电路中，判断电路是放大电路还是电流源电路的方法是：电流源是一个 单口 网络，而放大电路是一个 双口 网络。

二、判断题

1. 在多级放大电路中，即能放大直流信号，又能放大交流信号的是  C  多级放大电路。 

A阻容耦合，    B变压器耦合，    C直接耦合，   D光电耦合。

2. 在多级放大电路中，不能抑制零点漂移的  C   多级放大电路。 

A阻容耦合，    B变压器耦合，    C直接耦合，   D光电耦合，

3. 集成运放是一种高增益的、  C  的多级放大电路。 

A阻容耦合，    B变压器耦合，    C直接耦合，   D光电耦合，

4. 通用型集成运放的输入级大多采用  C 。 

A共射极放大电路，    B射极输出器，   C差分放大电路，  D互补推挽电路。

5. 通用型集成运放的输出级大多采用  D  。 

A共射极放大电路，  B射极输出器，  C差分放大电路，  D互补推挽电路。

6. 差分放大电路能够  C  。 

A提高输入电阻， B降低输出电阻，  C克服温漂， D提高电压放大倍数。

7. 典型的差分放大电路是利用  C 来克服温漂。 

A直接耦合， B电源，C电路的对称性和发射极公共电阻， D调整元件参数。

8. 差分放大电路的差模信号是两个输入信号的  B  。 

A和， B差，  C乘积，  D平均值。 

9. 差分放大电路的共模信号是两个输入信号的 D  。 

A和，    B差，      C乘积，        D平均值。 

10. 共摸抑制比 KCMR越大，表明电路  C  。 

A放大倍数越稳定， B 交流放大倍数越低， C抑制零漂的能力越强， D输入电阻越高。

11. 差分放大电路由双端输出变为单端输出，则差模电压增益  B  。 

A增加，     B减小，    C不变。 

12. 电流源电路的特点是：  A   。 

A端口电流恒定，交流等效电阻大，直流等效电阻小。 

B端口电压恒定，交流等效电阻大。 

C端口电流恒定，交流等效电阻大，直流等效电阻大 。

13. 在差分放大电路中，用恒流源代替差分管的公共射极电阻 Re是为了 C  。 

A提高差模电压放大倍数，   B提高共模电压放大倍数，    

C提高共模抑制比，         D 提高偏置电流，

主观检测题

6.1.1 设题图6.1.1所示电路静态工作点合适，请分析该电路，画出h参数等效电路，写出AV、Ri、Ro的表达式。

解：h参数等效电路如

图6.1.1所示。

，

6.1.2 设题图6.1.2所示电路静态工作点合适，请分析该电路，画出h参数等效电路，写出AV、Ri、Ro的表达式。

解：对应题图6.1.2所示的电路，其h参数等效电路如图6.1.2所示，电路属于共射极—共基极组态。

，  

6.1.3 分析题图6.1.3所示电路，各电容的容量都是足够大。

（1）画出该电路简化h参数微变等效电路；

（2）写出静态时，、、、表达式；

（3）写出放大器输入电阻和输出电阻的计算公式；

（4）写出放大倍数、、和计算公式。

解： [解题分析]  本题的目的是要我们熟练掌握由共集、共射组合电路各种参数的计算方法。由于第一级为射极输出器（共集电极组态），第二级为共发电路，因此我们必须熟练掌握这两种电路各种参数计算方法，在计算时，必须要将第二级的输入电阻作为前一级负载。同时我们还必须明确，第一级的输入电阻即为放大器的输入电阻。最后一级的输出电阻即为放大器的输出电阻。

（1）该电路简化h参数微变等效电路如图6.1.3所示。

（2）

（3）

（4）

6.2.1 试分析题图6.2.1电路，设电路参数完全对称，请分别写出电位器动端位于最左端、最右端和中点时的差模电压放大倍数的表达式。

解：（1）RW的滑动端在中点时AVD的表达式为

（2）RW的滑动端在最右端时

，

 所以AVD的表达式为

  （3）RW的滑动端在最左端时

，

 所以AVD的表达式为

 比较结果可知，位于最右端同位于最左端。

6.2.2 试分析题图6.2.2电路，T1和T2的参数完全对称，β1＝β2＝100，rbb´1 = rbb´2 = 100Ω，VBE1 =VBE2 = 0.7V，RW 动端位于中点。

（1）试求静态时VC2 和IC2 ；

（2）试求差模电压放大倍数AVd 、

差模输入电阻Rid 和输出电阻Ro。

（3）试求共模电压放大倍数AVC 

和共模抑制比KCMR 。

（4）若输入信号vi1 =10mV，

vi2 =2mV时，T2管集电极电位为多少？

解：（1）静态时VC2 和IC2 ；

戴维宁定理计算出右边电路的等效电阻和电源为

 RW滑动端在中点时，T1管和T2管的集电极电流和集电极电位分别为

（2）差模电压放大倍数AVd 、差模输入电阻Rid 和输出电阻Ro。

（3）试求共模电压放大倍数AVC 和共模抑制比KCMR 。

（4）若输入信号vi1 =10mV，vi2 =2mV时，T2管集电极电位为多少？

电路的共模输入电压viC、差模输入电压vid 和动态电压△vO分别为

由于电路的共模放大倍数趋近为零，故△vO仅由差模输入电压和差模放大倍数决定。

T2管集电极电位vC2应该为直流电位和动态电压△vO之和。

6.2.3 试分析题图6.2.3电路，T1和T2

的参数完全对称，β1＝β2＝50，

rbb´1 = rbb´2 = 200Ω，VBE1 =VBE2 = 0.7V。

（1）试求静态时IB1和VCE1和IC1 ；

（2）试求差模电压放大倍数AVd 、

差模输入电阻Rid 和输出电阻Ro。

解：（1） 因为  

（2）差模电压放大倍数AVd 、差模输入电阻Rid 和输出电阻Ro

 ，

，

。

6.2.4 电路如题图6.2.4，T1和T2的参数

完全对称，β1＝β2＝50，rbb´1 = rbb´2 = 200Ω，

VBE1 =VBE2 = 0.7V。

（1）试求静态时VC2 和IC2 ；

（2）试求差模电压放大倍数AVd 、

差模输入电阻Rid 和输出电阻Ro；

（3）试求共模电压放大倍数AVd 

和共模抑制比KCMR 。

（4）若输入信号vi1 =10mV，vi2 =2mV时，T2管集电极电位为多少？

解：（1）静态时VC2 和IC2 ；

戴维宁定理计算出右边电路的等效电阻和电源为

RW滑动端在中点时，T1管和T2管的集电极电流和集电极电位分别为

（2）差模电压放大倍数AVd 、差模输入电阻Rid 和输出电阻Ro。

（3）试求共模电压放大倍数AVC 和共模抑制比KCMR 。

（4）若输入信号vi1 =10mV，vi2 =2mV时，T2管集电极电位为多少？

电路的共模输入电压viC、差模输入电压vid 和动态电压△vO分别为

T2管集电极电位vC2应该为直流电位和动态电压△vO之和。

6.3.1 电路如题图6.3.1，T1～T4的参数完全相同，β＝100，rbb´ = 200Ω，VBE1 =VBE2 = 0.7V。

（1）试求静态时VC1 和IC1 ；

（2）试求电压放大倍数AV 、输入电阻Ri 和输出电阻Ro；

（3）请问静态时的VO值，若要使静态VO＝0，R3应为多大。

解：（1）求解静态时VC1 和IC1 

， 

，

（2）试求电压放大倍数AV 、输入电阻Ri 和输出电阻Ro；

输入级的电压增益：

, 

6.3.2 电路如题图6.3.2，T1和T2的参数完全相同，试写出电路差模电压放大倍数AVd、输入电阻Ri和输出电阻Ro的表达式。

解：，

 ，  

6.3.3 试导出题图6.3.3所示PNP构成威尔逊电流源的IO的表达式。

解：在威尔逊电流源中T1、T2、T3管参数相同。T1管和T2管的基极相连，发射极相连，其中，，，因此：

将上式代入，整理可得：

通过上面分析可知，即使在值不大的情况下，输出电流也近似等于基准电流。

6.3.4 试说明集成运放中输入偏置电流IIB为何越小越好？采用什么措施可以减小IIB的值？

答： IIB越小时，信号源对集成运放的静态工作点的影响越小。提高输入级BJT的β值，可减小。

6.4.1 试说明集成运放中由哪几部分构成？它们的作用是什么？

答：输入级：常采用晶体管或场效应管构成的差放电路，具有高差模放大倍数和高输入电阻，同时获得尽可能低的零点漂移和尽可能高的共模抑制比。 

中间级：由多级共射或共源放大器组成，为集成运放提供高电压放大倍数。为了提高电压放大倍数，经常采用复合管结构，以恒流源做集电极负载。

输出级：一般由电压跟随器或互补对称电压跟随器构成，具有较低的输出电阻和较强的带负载的能力，输出级常具有保护电路。

偏置电路：常采用电流源电路为各级电路设置合适偏置电流和稳定的静态工作点。

习题7

客观检测题

一、填空题

1.  为了稳定静态工作点，应在放大电路中引入 直流 负反馈；

2. 在放大电路中引入串联负反馈后，电路的输入电阻 增加。

3. 欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负载能力，应在放大电路中引入引入负反馈的类型是  电压串联负反馈 ；

4. 欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应在放大电路中引入引入负反馈的类型是 电流并联负反馈 。

5. 欲得到电流－电压转换电路，应在放大电路中引入 电压并联 负反馈；

6. 负反馈放大器自激振荡的条件为  。

7. 欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在放大电路中引入负反馈的类型是 电流串联  。

二、选择题

1. 放大电路中有反馈的含义是   B  。

A、输出与输入之间有信号通路 

B、电路中存在反向传输的信号通路 

C、除放大电路以外还有信号通道 

2. 根据反馈的极性，反馈可分为   C   反馈 

A直流和交流    B电压和电流     C正和负      D 串联和并联

3. 根据反馈信号的频率，反馈可分为  A  反馈 

A直流和交流    B电压和电流     C正和负      D 串联和并联

4. 根据取样方式，反馈可分为    B   反馈 

A直流和交流    B电压和电流     C正和负      D 串联和并联

5. 根据比较的方式，反馈可分为     D   反馈 

A直流和交流    B电压和电流     C正和负      D 串联和并联

6. 负反馈多用于    A    。

A改善放大器的性能     B产生振荡     C提高输出电压     D提高电压增益

7. 正反馈多用于   B     。

A改善放大器的性能     B产生振荡     C提高输出电压     D提高电压增益

8. 交流负反馈是指   B  。

A只存在于阻容耦合电路中的负反馈 

B交流通路中的负反馈 

C变压器耦合电路中的负反馈 

D 直流通路中的负反馈

9. 若反馈信号正比于输出电压，该反馈为   C  反馈。 

A串联     B电流     C电压     D 并联

10. 若反馈信号正比于输出电流，该反馈为    B   反馈 

A串联     B电流     C电压     D 并联

11. 当电路中的反馈信号以电压的形式出现在电路输入回路的反馈称为    A    反馈。 

A串联     B电流     C电压     D 并联

12. 当电路中的反馈信号以电流的形式出现在电路输入回路的反馈称为  D    反馈。 

A串联     B电流     C电压     D 并联

13. 电压负反馈可以  A   。 

A稳定输出电压    B稳定输出电流     C增大输出功率 

14. 串联负反馈   A  。

A 提高电路的输入电阻               B 降低电路的输入电阻 

C 提高电路的输出电压               D 提高电路的输出电流

15. 电压并联负反馈   B 。

A 提高电路的输入电阻               B 降低电路的输入电阻 

C 提高电路的输出电压               D 提高电路的输出电流

16. 电流串联负反馈放大电路的反馈系数称为    B   反馈系数 。

A电流     B互阻       C互导     D电压

17. 负反馈所能抑制的干扰和噪声是指  C  。 

A输入信号所包含的干扰和噪声 

B反馈环外的干扰和噪声 

C反馈环内的干扰和噪声 

18. 负反馈放大电路是以降低电路的  C  来提高电路的其它性能指标。 

A通频带宽     B稳定性       C增益 

19. 引入反馈系数为 0.1 的并联电流负反馈，放大器的输入电阻由 1kΩ变为 100Ω，则该放大器的开环和闭环电流增益分别为   A 。

A  90 和 9          B  90 和 10            C  100 和 9 

主观检测题

7.1.1  试判断图示各电路中是否引入了反馈，哪些是反馈元件？

解：对应题图7.11所示的电路，图（a）所示电路是引入反馈，反馈元件R。图（b）所示电路是引入反馈，反馈元件R  图（c）所示电路是引入反馈，反馈元件A 和R3，图（d）所示电路是引入反馈，反馈元件R2和R1。

7.1.2 判断题图7.1.2所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

解：对应题图7.1.2所示的各个电路，图（a）所示电路引入反馈，直流反馈，负反馈；  

图（b）所示电路有引入反馈，交、直流反馈，极间正反馈，局部负反馈；

图（c）所示电路有引入反馈，直流反馈，负反馈； 

图（d）所示电路有引入反馈，交、直流反馈，负反馈；

图（e）所示电路有引入反馈，交、直流反馈，负反馈； 

图（f）所示电路有引入反馈，交、直流反馈，负反馈；  

图（g）所示电路有引入反馈，交、直流反馈，负反馈；

图（h）所示电路有引入反馈，交、直流反馈，负反馈。

7.2.1 判断题图7.2.1所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。

解：对应题图7.2.1所示的各个电路，图（a）所示电路有引入反馈，负反馈，交、直流反馈，电流串联负反馈；  

图（b）所示电路有引入反馈，负反馈，交、直流反馈，电压并联负反馈 ；

图（c）所示电路有引入反馈，负反馈，交、直流反馈，电压串联负反馈；

图（d）所示电路有引入反馈，极间正反馈，交、直流反馈。

7.2.2 试判断题图7.2.2各电路的反馈类型和极性。

解：对应题图7.2.2所示的各个电路，图（a）所示电路引入交流、直流电压串联负反馈，图（b）所示电路引入交流、直流电流串联负反馈，图（c）所示电路引入交流、直流电压并联负反馈，图（d）所示电路引入交流级间正反馈，  图（e）所示电路引入交流电流并联负反馈。

7.2.3 电路如题图7.2.3所示，图中耦合电容C1 、C2和旁路电容C3、 C的电容量足够大，在中频范围内它们的容抗近似为零。试指出图中各电路有无反馈？若有反馈，判别反馈极性及反馈类型（说明各电路中的反馈是正、负、交流、直流、电压、电流、串联、并恋反馈）。 

解：对应题图7.2.3所示的各个电路，图（ a ）所示电路由T1 、 T2 和T3 三级放大电路组成，T3管的射极电流IE3经过RE3、RF和RE1组成的电阻网络对基本放大电路的输入信号VBE有影响，所以电路中有反馈。 

利用瞬时极性法判别可得，RE1两端的电压（VF）对地的极性与输入信号对地的极性相同，即VF削弱了VI的作用，该反馈为负反馈。 

当令Vo＝ 0 时，VF不等于0，可知，该反馈为电流反馈；由于反馈电压VF与输入信号VI串联作用到的放大电路的输入端，所以为串联反馈。 

由以上分析可知，该反馈为电流串联负反馈。 

由于RE3、 RF和RE1构成反馈在直流通路和交流通路中都有反馈作用，故为交、直流反馈。直流负反馈可使电路静态工作点稳定，交流负反馈可以改善放大电路的性能。 

图（b）所示电路由T1和T2两级放大电路组成。静态时，T2的射极电流IE2经过R2和RB1对T1管的基极电流有影响，当IE2增大时，T1管的基极电流IB1会增大，T2管的基极电流会减小，以使IE1减小。该反馈网络是直流反馈，可使电路静态工作点稳定。电路输出电压（Vo）通过RF和RE组成的反馈网络对基本放大电路的输入电压有影响，所以电路中有反馈。 

利用瞬时极性法判断可知，RE1两端的电压（VF）对地极性与输入信号对地极性相同，即 VF削弱了VI的作用，该反馈为负反馈。 

当令Vo＝ 0 时，VF＝ 0 ，可知该反馈为电压反馈；由于反馈电压Vf与输入信号串联作用到放大电路的净输入端，所以为串联反馈。 

由以上分析可知，该反馈为电压串联负反馈，交流和直流反馈同时存在。 

图（ c ）所示电路中，电阻 R2、 R3和电容 C 组成的T型网络是放大器A的反馈网络。静态时，电容 C相当于开路， R2和R3构成直流反馈；动态时，电容C短路（由于电容C容量足够大），电路中没有交流反馈。 

图（ d ）电路中A2构成电跟随器，整个电路等效为反相输入比例器，R2是反馈网络，显然该电路中的反馈是电压并联负反馈。 

图（ e ）电路中A2构成电压跟随器，反馈网络是电阻R，显然该电路中的反馈是电流串联负反馈。 

图（ f ）电路中A2构成反相输入比例器，反馈网络是R3和R4 。利用瞬时极性法判断可知 R3两端的电压（VF）对地极性与Vo对地极性相反， VF加强了Vo的作用，该反馈为正反馈，且为电压串联正反馈。 

7.3.1某负反馈放大电路的方框图如题图7.3.1所示，试推导其闭环增益的表达式。 

解：

7.3.2 某负反馈放大电路的方框图如题图7.3.2所示，已知其开环电压增益，反馈系数。若输出电压，求输入电压、反馈电压及净输入电压的值。

解：， ，  。

7.4.1 指出下面说法是否正确，如果有错，错在哪里？

（1）既然在深度负反馈条件下，闭环增益与放大电路的参数无关，那么放大器件的参数就没有什么意义了，随便取一个管子或组件，只要反馈系数就可以获得恒定闭环增益。

（2）某人在做多级放大器实验时，用示波器观察到输出波形产生了非线新性失真，然后引人了负反馈，立即看到输出幅度明显变小，并且消除了失真，你认为这就是负反馈改善非线性失真的结果吗？

解：（1）在深度负反馈条件下，闭环增益，是在满足的条件下得到的，即要求、值都较大，随便取一个管子不易满足上述条件，因而是不正确的。

（2）引人了负反馈，立即看到输出幅度明显变小，是因为净输入信号变小的缘故。此时不产生非线性失真是放大器件的运用范围缩小到线性区，并非负反馈改善了非线性失真。如果在引人了负反馈后，增加输入信号幅度，使输出幅度达到未加反馈前的水平，此时比较有无反馈两种情况的输出波形，才能证实反馈的效果。

7.4.2从反馈的效果来看，为什么说串联负反馈电路中，信号源内阻越小越好？而在并联负反馈电路中，信号源内阻越大越好？

解：在串联负反馈中，由于在输入回路中是满足电压相加减，信号源内阻与输入网络串联，越小，上的压降也越小，恒压效果越好，反馈电压对净输入电压的影响越明显，即反馈效果好。

在并联负反馈中，由于在输入回路中是满足电流相加减，将信号源转换成电流源，内阻与输入网络并联，越大，上的分流也越小，恒流效果越好，反馈电流对净输入电流的影响越明显，即反馈效果好。

7.4.3电路如题图7.4.3所示。（1）合理连线，接入信号源和反馈，使电路的输入电阻增大，输出电阻减小；（2）若，则应取多少千欧？

解：（1）以题图7.4.3所示电路图连接要求。电路应引入电压串联负反馈，具体连接电路如图7.4.3所示。

（2）

7.4.4已知一个负反馈放大电路的A ＝105，F ＝2×10-3。

（1） ＝？

（2）若A的相对变化率为20％，则的相对变化率为多少？

解：（1）

(2)  

7.4.5知一个电压串联负反馈放大电路的电压放大倍数＝20，其基本放大电路的电压放大倍数的相对变化率为10％，的相对变化率小于0.1％，试问F和各为多少？

解：，

故  ，

7.4.6 一个电压串联负反馈放大器，=103 ，=0.01。(1)求闭环放大倍数；(2)||下降了20%，此时的闭环放大倍数是多少？

解：（1）

(2)

7.5.1电路如题图7.5.1所示，试判断其中的级间反馈的类型，并推导出闭环电压增益的表达式。设运算放大器是理想的。

解：反馈网络运放A3，反馈类型是电压串联负反馈。

，

，

。

7.5.2 已知A放大器的电压增益AV=－1000。当环境温度每变化1℃时，AV的变化为0.5%。若要求电压增益相对变化减小至0.05%，应引入什么反馈？求出所需的反馈系数F和闭环增益Af 。

解：根据命题的要求，电路应引入电压（串联）负反馈。

，，

故，  ，

。

7.5.3 若题图7.2.1各电路均满足深度负反馈条件，试列出反馈系数F和电压放大倍数或表达式。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

解：对应题图7.2.1所示的电路，图（a）所示电路中引入了电流串联负反馈。反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数分别为

图（b）所示电路中引入了电压并联负反馈。反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数分别为

   图（c）所示电路中引入了电压串联负反馈。反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数分别为

图（d）所示电路中引入了正反馈。

7.5.4 在题图7.5.4所示电路中，开关S应置于a还是置于b才能使引入的反馈是负反馈？这个负反馈属于何种组态？如果满足深度负反馈条件，试估算电压放大倍数。

解：在题图7.5.4所示电路中，当开关S应置于b时，引入的是负反馈，属于电压串联负反馈。

在满足的条件下：

。

7.5.5电路如题图7.5.5示，设运算放大器的最大输出电压，。试求下列各种情况下的输出电压。（1）正常工作；（2）开路；（3）短路；（4）开路；（5）短路。

解：（1）题图7.5.5所示电路正常工作时：，

，。 

(2) 当开路时：，

(3) 当短路时：，，负反馈消失，成为过零比较器，

，

(4) 当开路时：，负反馈消失，成为过零比较器，，

(5) 当短路：，，电路成为电压跟随器。

7.5.6 题图7.5.6 所示电路中的开环增益很大。 

（1）指出电路中引入了什么类型的反馈。

（2）写出输出电流的表达式。

（3）说明该电路的功能。

解：(1) 题图7.5.6所示电路引入电流并联负反馈。

(2) 在深度负反馈条件下，因为开环增益很大，有虚短、虚断可知

，

（3）由上式可见，该电路的功能是一个电压电流变换器，或者是一个压控电流源。

7.5.7在题图7.5.7（ a ）、（ b ）电路中各引入什么反馈可使输出电压稳定，请把反馈电路补充完整。 

解：题图7.5.7所示电路，在图 (a) 电路中，要使输出电压稳定，必须引入电压负反馈，利用瞬时极性法判别可得，反馈信号引入T1发射极时，反馈电压VF对地极性才能与Vi对地极性相同，方可构成电压负反馈。所以，在输出端（Vo）与T1发射极之间串联电阻RF后，可构成电压串联负反馈。为了提高电路开环放大倍数，应在Re3两端并接旁路电容。 

图 (b) 所示的电路中，分析方法与图（a）所示电路类似，在输出端（Vo）与 T2 基极之间串接电阻RF后，可构成电压串联负反馈。完善的电路如图7.5.7(a)、(b)所示。 

7.5.8 题图7.5.8电路满足的条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。

解：题图7.5.8所示的电路引入电压串联负反馈。

7.5.9 试写出如题图7.2.3中，交流负反馈电路的反馈系数 F及深反馈条件下闭环增益Af的表达式，对那些不是电压串联负反馈的电路应转换为闭环电压增益表达式。 

解：对应题图7.2.3所示的各个电路图中，图（ a ）电路的反馈网络如图解7.5.9（ a ）所示。由图可知反馈网络的输入信号是T3的射极电流，所以它能使T3集电极电流Ic3稳定。为此，定义该电路的输出电流IO 为T3集电极电流IC3，则有IE3≈ IC3＝IO，等效负载电阻 。

由图7.5.9(a)可知： ，

，

。

图（ b ）电路的反馈网络如图解7.5.9（ b ）所示。

由图7.5.9(b)可知： 

，

，

，

对应题图7.2.3所示的各个电路图中的图（ c ）电路没有交流反馈。 

对应题图7.2.3所示的各个电路图中的图（ d ）电路的反馈系数、闭环互阻增益和闭环电压放大倍数分别如下： 

对应题图7.2.3所示的各个电路图中的图（ e ）电路的反馈系数、闭环互导增益和闭环电压增益分别如下 ：

对应题图7.2.3所示的各个电路图中的图（f）电路中引入了正反馈，正反馈将会使电路不稳定，故没有必要分析闭环增益。 

7.5.10 试定性说明如题图7.2.3所示（ a ）、（ b ）两个电路中的反馈对输入、输出电阻的影响。

解：对应题图7.2.3所示的各个电路图中的图（ a ）电路，其交流通路如图7.5.10（ a ）所示。本电路是电流串联负反馈电路。串联负反馈能提高电路的输入电阻，深反馈条件下，闭环输入电阻 。但在本电路中，T1管的偏置电阻RB1与输入信号并联，反馈对RB1的大小没有影响，也就是说它在反馈环之外。因而，本电路的闭环输入电阻近似等于 RB1的大小。 电流负反馈能提高电路的输出电阻，深反馈条件下，闭环输出电阻。但在本电路中，负反馈稳定的是T3管集电极电流Ic3，它能提高从T3集电极看进去的输出电阻Rof。晶体管集电极电流受基极电流的控制，集电极电阻的大小不影响集电极电流，但影响负载电流。因此，本电路的闭环输出电阻近似等于T3管集电极电阻RC3。 

对应题图7.2.3所示的各个电路图中的图（ b ）电路的交流通路如图7.5.10（ b ）所示。本电路是电压串联负反馈电路。电压反馈使输出电阻减小，在深反馈条件下，闭环输出电阻Rof →0。本电路输入电阻的情况与图（ a ）类似，在深反馈条件下，闭环输入电阻 。

7.6.1一个反馈放大电路在时的对数幅频特性如题图7.6.1所示。

（1）试求基本放大电路的放大倍数及闭环放大倍数；

（2）试写出基本放大电路的放大倍数的频率特性表达式；

（3）已知在低频时为正数，当电路按负反馈联结时，若不加校正环节是否会产生自激？为什么？

解：（1）由题图7.6.1可知，该放大电路是一个直接耦合放大电路。在低频范围内，放大电路的环路增益等于80dB,， 即。

　　 故：，

　　 （2）  由图可见，该放大电路环路增益的幅频特性有2个转折点（即有2个极点： 和），反馈系数等于常数，故基本放大电路的放大倍数的幅频特性与的幅频特性相似，两者的区别仅在它们的模不同。因而由图可直接写出的频率特性 

　　 （3）不会产生自激。因为环路增益函数在整个频域内只有两个极点，其最大附加相移为180o。当附加相移为180o时，，不满足自激振荡的幅度条件。

习题8

客观检测题

一、填空题

1. 集成运放的增益越高，运放的线性区越  小 。

2. 为使运放工作于线性区，通常应引入  负  反馈。

3. 反相比例运算电路中，电路引入了 电压并联 负反馈。（电压串联、电压并联、电流并联） 

4. 反相比例运算电路中，运放的反相端 虚地 。（接地、虚地、与地无关）

5. 同相比例运算电路中，电路引入了 电压串联 负反馈。（电压串联、电压并联、电流并联）

6. 在同相比例运算电路中，运放的反相端 与地无关  。（接地、虚地、与地无关）

7. 反相比例运算电路的输入电流基本上 等于 流过反馈电阻Rf上的电流。（大于、小于、等于）

8. 电压跟随器是 同相比例 运算电路的特例。它具有Ri很大和Ro很小的特点，常用作缓冲器。 （反相比例、同相比例、加法 ）

9. 电压跟随器具有输入电阻很   大    和输出电阻很  小   的特点，常用作缓冲器。

10. 在反相比例运算电路中，运放输入端的共模电压为   零  。（零、输入电压的一半、输入电压）

11. 在同相比例运算电路中，运放输入端的共模电压为 输入电压 。（零、输入电压的一半、输入电压）

12. 在题图8.1所示电路中，设A为理想运放，

那么电路中存在关系  。

（，，，）

13. 在题图8.1所示电路中，设A为理想运放，

则电路的输出电压vO = (1＋Rf/R1) vi。

14. 在题图8.2所示电路中，设A为理

想运放，则vO与 vi的关系式为 

(  ) 

15. 在题图8.3所示电路中，设A为

理想运放，已知运算放的最大输出电

压Vom=±12V，当vi= 8V时，

vO=  －12     V。

16．在题图8.4所示电路中，若运

放A的最大差模输入电压为±6V，

最大允许共模输入电压为±10V，则

此电路所允许的最大输入电压 

vi=  ±10 V。 

17．运放有同相、反相和差分三种输入方式， 

（ 1 ）为了给集成运放引入电压串联负反馈，应采用  同相  输入方式。

（ 2 ）要求引入电压并联负反馈，应采用 反相  输入方式。

（ 3 ）在多输入信号时，要求各输入信号互不影响应采用 反相 输入方式。 

（ 4 ）要求向输入信号电压源索取的电流尽量小，应采用  同相  输入方式。

（ 5 ）要求能放大差模信号，又能抑制共模信号，应采用 差分 输入方式。

18. 对于基本积分电路，当其输入为矩形波时，其输出电压vO的波形为 锯齿波   。

19. 对于基本微分电路，当其输入为矩形波，其输出电压vO的波形为 正负尖脉冲 

20. 若将基本积分电路中接在集成运放负反馈支路的电容换成二极管便可得到基本的  对数  运算电路。 

21. 若将基本微分电路中接在输入回路的电容换成二极管便可得到基本的  反对数   运算电路。

22. 希望运算电路的函数关系是（其中k1、k2和k3是常数，且均为负值）。应该选用  反相加法运算电路  电路。 

23. 电路如题图8.5所示，设运放是理想的。当输入电压为 +2V 时，则vO =    1  V 。

24. 电路如题图8.6所示，设运放是理想的。当输入电压vi =2V时，则输出电压vO =－5 V 

25. 按其 通带和阻带位置 的不同，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。 

26. 按实现滤波器使用的元器件不同，滤波器可分为 有源、无源 滤波器。 

27. 与有源滤波器相比，无源滤波器的 高 频段性能好。 

28. 无源滤波器存在的主要问题之一是 带负载能力差 。 （带负载能力差、输出电压小、输出电阻大）

29. 与无源滤波器相比，有源滤波器不适合 高频、高压和大功率 的场合。 （低频；低压；高频、高压和大功率）

30. 有用信号频率低于 200Hz ，可选用 低 通 滤波电路。 

31. 有用信号频率高于 800Hz ，可选用 高 通 滤波电路。 

32. 希望抑制 50Hz 的交流电源干扰，可选用 带阻 滤波电路。 

33. 有用信号的频率为 50000Hz ，可选用 带通 滤波电路。 

34. 理想情况下，当 f =0 和 f = ∞时的电压增益相等，且不为零，该电路为 带阻 滤波电路。（低通；带通；带阻） 

35. 在理想情况下，直流电压增益就是它的通带电压增益，该电路为 低通 滤波电路。（低通；带通；带阻） 

36.在理想情况下，当 f = ∞时的电压增益就是它的通带电压增益，该电路为 带通 滤波电路。 （低通；带通；带阻）

37. 一阶低通滤波器的幅频特性在过渡带内的衰减速率是 20dB/十倍频。 

38. 电路如题图8.7所示 

（ 1 ）该电路是一阶低通有源滤波电路。 

（ 2 ）电路的通带增益AV0 =。

（ 3 ）电路的截止频率   。

（ 4 ）电路的传递函数 。 

39. 已知电路的传递函数为   ，该电路为 低通 滤波电路。 （低通；高通；带通；带阻）

40. 已知电路的传递函数为，该电路为 高通 滤波电路。  （低通；高通；带通；带阻）

主观检测题

8.2.1 设计一个比例运算电路， 要求输入电阻Ri＝20kΩ， 比例系数为－100。

解：根据负反馈的运算公式:可知反馈电阻Rf=2000 kΩ。如图8.2.1所示。

8.2.2  请用集成运放实现如下运算，并简述工作原理。

（1），（2）。

解: (1) 因为，根据同相比例运算电路的比例系数，则电路图如图8.2.2(a)所示：图中。

(2 ) 因为Vo与Vi同号，所以为同相输入，同时，根据“虚短”的相关知识，可以求出图中各个电阻的关系，R1=R2=R3=Rf，图示如图8.2.2（b）所示:

8.2.3 将集成运放连接成如题图8.2.3的电路形式，

问输出电压与输入的电压之间有怎样的关系？

解: 利用”虚短”概念， ，

而由图中可以看出， ，，

直接进行替换，可以得到: 。

8.2.4 请用集成运入构成加法电路，使之实现运算关系：。

解：用如图8.2.4所示的电路可以实现上述运算。其中对电阻提出如下要求：

，           ，      ，

 为此，设选择则可以推出 

在同相输入的端应该接入一个平衡电阻取值是 。

8.2.5 有加法运算电路如题图8.2.5所示，求输出电压与各输入电压之间的函数关系。

解: 根据”虚断”的概念，有，

令vi1 = vi2 = 0，则在同相端，运用KCL有:

 ，

令vi3 = vi4 = 0，则在反相端有:

将vo’和vo’’叠加得到总的输出电压

。

8.2.6有如题图8.2.6电路，问：

1）若，时，

2）若，时，

3）若，时， 

解: 利用”虚短”概念，，

   1) 反相输入方式

   2) 同相输入方式

   3)差动输入方式

8.2.7 电路如题图8.2.7所示，试求：

（1）输入电阻；

（2）比例系数。

解：由题图8.2.7可知：

Ri＝50kΩ，vM＝－2vI。

。

即：  

输出电压：     

8.2.8 试求题图8.2.8所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。

解：在题图8.2.8所示的各电路中，集成运放的同相输入端和反相输入端所接总电阻均相等。各电路的运算关系式分析如下：

图（a）所示电路，利用“虚短”概念，，

图（b）所示电路，利用“虚短”概念，

，

图（c）所示电路，利用“虚短”概念，，

。

图（d）所示电路，利用“虚短”概念，，

，

   。

8.2.9 在题图8.2.8所示各电路中，是否对集成运放的共模抑制比要求较高，为什么？各电路运放的共模信号分别为多少？要求写出表达式。

解：因为均有共模输入信号，所以均要求用具有高共模抑制比的集成运放。

利用戴维南等效电源定理进行等值变换，可以得到题图8.2.8所示电路图中，图(a)所示电路集成运算放大器的负输入端输入电压为

，等效电阻为25kΩ。

正输入端的输入电压信号为，等效电阻为20kΩ，可将集成运算放大器构成的电路看成一个具有双端输入的放大器，这样共模输入电压为。由于理想集成运算放大器对共模信号的放大作用很小，所以共模输出信号可以认为接近于0。

同理，对于图(b) ，

，则电路的共模输入信号为；

对于图(c) ，

，则电路的共模输入信号为；

对于图(d) ,

，

则电路的共模输入信号为。

8.2.10 有如题图8.2.10电路，请写出输出信号与输入信号的函数关系式。 

解：（1）先分析A点的输出信号。显然有

将电阻值代入，得，这个信号就作为第二级的输入信号之一。第二级是实现积分运算的电路，所以最终输出的信号中：

同相输入的接入电阻R3是为了输入端静态工作平衡。

8.2.11请写出题图8.2.11两个电路中输出电压与输入电压之间的关系，并指出平衡电阻应取多大值。

解：逐级分析计算：

对题图8.2.11所示的电路中，集成运算放大器A1构成的放大电路，属于差动输入方式，利用“虚短”概念，，

集成运算放大器A2构成的放大电路是一个微分电路，有:

平衡电阻取值分析：。

8.2.12为了获得较高的电压放大倍数，而又可避免采用高值电阻RF ，将反相比例运算电路改为题图8.2.12所示的电路，并设，请写出输出信号与输入信号的函数关系式。

解： 电路可改画为如图8.2.12(a)所示的电路形式

解法一：利用“虚断”和“虚短” ，则：

    ，，，， 

，，即就是：；

    可得：，

 ，

电路取  

要想获得同样的电压放大倍数，则

若，则。小阻值可获得较大的电压放大倍数。

解法二：用星形——三角形变换公式求解，将如图8.2.12（b）所示的电路变换成如图8.2.12（c）的形式。

，    ，

，，即。

8.2.13试求解题图8.2.13所示电路的运算关系。

解：利用虚短概念， 

根据反相输入方式

8.3.1已知题图8.3.1所示电路中的集成运放为理想运放，模拟乘法器的乘积系数k大于零。试分别求解各电路的运算关系。

解：题图8.3.1所示的电路为开方运算电路。

题图8.3.1所示的电路中由集成运算放大器A1组成反相放大器，把乘法器和A2组成的反相放大器用作反馈元件，对于A1反相输入端N1有：

其运算表达式分别为

8.3.2为了使题图8.3.2所示电路实现除法运算，

   （1）标出集成运放的同相输入端和反相输入端；

   （2）求出与、的运算关系式。

解： (1) 为了保证电路引入负反馈，运放A的上端为“－”，下端为“＋”。

   （2）根据模拟乘法器输出电压和输入电压的关系和节点电流关系，可得

    ，

    所以：

。

8.3.3 利用模拟乘法器，分别设计4次方运算电路和4次幂运算电路。

解：模拟乘法器设计的4次方运算电路如图8.3.3(a)所示。

模拟乘法器设计的4次幂运算电路如图8.3.3(b)所示。

，，

。

8.4.1电路如题图8.4.1所示，试推

导输出电流与输入电压的关系。

解：A1组成反相放大器， 

A2组成的电压跟随器，

对于A1反相输入端N1有：

，

对于A1同相输入端P1有：

，

。

，

利用虚短概念，

所以有：，

，

，

8.4.2在题图8.4.2所示电路中，正常情况下四个桥臂电阻均为R。当某个电阻因受温度或应变等非电量的影响而变化△R时，电桥平衡即遭破坏，输出电压VO反映非电量的大小。设R1≫R，试证明：。

证明：根据桥式电路的分压有：

       ，;

对于A为差动输入方式：利用虚短概念，

即 

分子分母同除以R有：

          ，得证。

8.4.3 题图8.4.3是一基准电压电路，可作基准电压用，求的调节范围。

解：由图可知，A是电压跟随器，则，

  当滑变电阻线位于最上端时，

  当滑变电阻线位于最下端时，

  故的调节范围是    

8.4.4题图8.4.4是运算放大器测量电压的原理电路，共有0.5V、1V、5V、10V、50V五种量程，求Ri1、Ri2、Ri3、Ri4、Ri5。(输出端接有满量程5V，500μA的电压表)

解：A组成反相输入方式，反相比例电路，利用虚短概念，，

因为输出端有量程为5V的电压表，所以，

根据KCL定律:，而。

所以，    同理可以得到 ，

  ，        ，

      ，

8.4.5题图8.4.5是应用运算放大器测量小电流的原理电路，求、、、、的阻值。(输出端接有满量程5V，500μA的电压表)

解：A组成反相输入方式，反相比例电路，利用虚短概念，

因为电压表满量程为5V，所以，根据电路图可以知道：

对于5mA挡有：   

 同理，对于0.5mA挡有：

， 

同理，对于0.1mA挡有：

同理，对于50μA挡有：

同理，对于100μA挡有：

故可以解出:，，，，

8.4.6题图8.4.6所示为恒流源电路，已知稳压管工作在稳压状态，试求负载电阻中的电流。

解：题图8.4.6所示的电路中，集成运算放大器A构成的电路为同相比例电路，利用“虚短”概念，，

8.4.7  题图8.4.7中的D为一个PN结测温敏感元件，它在20℃时的正向压降为0.560V，其温度系数为—2mV/℃，设运算放大器是理想的，其它元件参数如图中所示，试回答：

1．I流向何处？它为什么要用恒流源？

2．第一级的电压放大倍数多少？

3．当Rw的滑动端处于中间位置时，Vo（20℃）=？Vo（30℃）=？

4．Vo的数值是如何代表温度的（Vo与温度有何关系）？

5．温度每变化一度，Vo变化多少伏？

解：题图8.4.7所示的电路中，集成运算放大器A1构成的电路为同相比例运算电路，A2构成的电路为反相比例运算电路，利用虚短概念，，

（1）由虚断，流入运放A1同相输入端的电流为零，I流向温敏二极管D。使用恒流源I的目的是使温敏二极管D有稳定的直流偏置，保证正向压降的变化唯一由温度变化产生。保证温度测量的精度。

（2）第一级的电压放大倍数为：

（3）当Rw的滑动端处于中间位置时，Vo（20℃）=？Vo（30℃）=？

对于第二级是一个反相比例加法器

20℃时，

30℃时，

 （4）Vo的数值是如何代表温度的（Vo与温度有何关系）？

可见vo的数值是与温度呈线性关系，且随着温度的升高，vo的数值上升。

（5）温度每变化一度，如温度由Vo（20℃）到 Vo（21℃）

可见vo的数值上升0.01V。

8.5.1试说明题图8.5.1所示各电路属于哪种类型的滤波电路，是几阶滤波电路。

解：题图8.5.1所示电路中。由图（a）所示的电路可知，电路的传递函数为

       ，

则

当时，；当时，

 因此此电路为一阶高通滤波器。

由图（b）所示的电路可知，R，C1组成一个高通滤波电路，它和后面的C2一起组成一个二阶高通滤波器。

由图（c）所示的电路可知，A1级时，R1，C1组成一个高通滤波电路，A2级时，R2，C2组成一个低通滤波电路，且，，又因为R1C1>R2C2，所以，所以此电路构成二阶带通滤波器。

图（d）所示电路为二阶带阻滤波器。

8.5.2 分别推导出题图8.5.2所示各电路的传递函数，并说明它们属于哪种类型的滤波电路。

解：利用节点电流法可求出它们的传递函数。

在图（a）所示电路中，

故其为高通滤波器。

在图（b）所示电路中，

故其为低通滤波器。

8.5.3设现有一阶LPF和二阶HPF的通带放大倍数均为2，通带截止频率分别为2kHz和100Hz。试用它们构成一个带通滤波电路，并画出幅频特性。

解：低通滤波器的通带截止频率为2kHz，高通滤波器的通带截止频率为100Hz。将两个滤波器串联，就构成一个带通滤波电路。其通带放大倍数为:

通带增益为:

幅频特性如图8.5.3所示。 

8.6.1 题图8.6.1是一电压比较器，假设集成运放是理想化的，稳定二极管稳定电压均为5V，请画出它的传输特性。若在反相输入端接−2V电压，则传输特性有何变化？

解：这是一个典型的过零电压比较器，因为反相输入端接地，所以反相输入端电位等于零，即这个比较器的门限电压值为0V。

当输出电压为正值，因为输出端的接有稳压二极管，其稳定电压值为5V，所以输出电压约为+5V；当时，输出电压-5V。电路的传输特性如图8.6.1（a）所示。

如果给反相输入端加入-2V电压，则比较器的门限电压为-2V，那么，当，输出电压为正值，即+5V；当时输出电压为负值，即。电路的传输特性曲线如图8.6.1（b）所示。

8.6.2 如题图8.6.2是一电压比较器，己知集成运放的开环电压增益无穷大，双向稳压管的稳定电压是，请画出它的传输特性曲线，并指出输入一个幅度值为4V的正弦信号时，输出信号将是怎样的波形？

解：题图8.6.2所示的电路中，由集成运算放大器A构成的电路是滞回比较器，其两个门限电压值的大小决定于反馈电压值，即决定输出电压值和反馈电阻的取值，输出电压值是，反馈电阻所以两个门限电压值就可以求出，它等于值输出电压经过的分压值。即

因为输入信号是从反相输入端送入的，若原始状态是输出正电压，即，那么此时的门限电压为+2V。当输入信号时，输出电压将跳为到，由于反馈电阻的接入，门限电压也随之跳变为。那么，当输入信号时，输出电压将跳变到+6V。所以，此电路的传输特性曲线如图8.6.2（a）所示。当输入正弦信号时，输出波形如图8.6.2(b)所示。

8.6.3 电路如题图8.6.3所示，运算

放大器的最大输出电压Vopp= ±12V，

稳压管的稳定电压Vz=6V，其正向

压降VD=0.7V，=12sinωt（V）。

当参考电压VR=3V和-3V两种情况

下，试画出传输特性和输出电压的波形。

解：当VR=3V时，，

稳压管Dz正向导通VD=0.7V ；

，稳压管Dz反向击穿稳压值VZ=6V ；

电路的传输特性和输出电压的波形如图8.6.3 (a)、(b)所示：

当VR=−3V时，，稳压管Dz正向导通VD=0.7V ；

，稳压管Dz反向击穿稳压值VZ=6V ，电路的传输特性和输出电压的波形如图8.6.3 (c)、(d)所示：

8.6.4试分别求题 

图8.6.4所示各电路的

电压传输特性。

解：题图8.6.4所示的各个电路中，图（a）所示电路为单限电压比较器，vO＝±VZ＝±8V，VT＝－3V，其电压传输特性如图8.6.4（a）所示。

    图（b）所示电路为过零电压比较器，VOL＝－VD＝－0.2V，VOL＝＋VZ＝＋6V，VT＝0V。其电压传输特性如图8.6.4（b）所示。

    图（c）所示电路为反相输入的滞回比较器，vO＝±VZ＝±6V。令

求出阈值电压   VT1＝0 V   VT2＝4 V，其电压传输特性如图8.6.4（c）所示。

    图（d）所示电路为同相输入的滞回比较器，vO＝±VZ＝±6V。令

得出阈值电压       其电压传输特性如图8.6.4（d）所示。

图（e）所示电路为窗口比较器，vO＝±VZ＝±5V，±VT＝±3V，其电压传输特性如图8.6.4（e）所示。

8.6.5题图8.6.5所示电路中，已知R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，C＝0.01μF，集成运放的最大输出电压幅值为±12V，二极管的动态电阻可忽略不计。

    （1）求出电路的振荡周期；

（2）画出vO和vC的波形。

解：（1）振荡周期

          T≈（R1＋R2）C ln3≈3.3mS

（2）脉冲宽度

          T1≈R1C ln3≈1.1mS

    vO和vC的波形如图8.6.5所示。

习题9

客观检测题

一、填空题

1. 自激振荡是指在没有输入信号时，电路中产生了有规则的、持续存在的交流输出波形的现象。输出波形的变化规律取决于电路的形式和自身的参数。一个负反馈电路在自激振荡时，其增益无限大。

2. 一个实际的正弦波振荡电路绝大多数属于正反馈电路，它主要由放大电路、反馈网络和选频网络组成。为了保证振荡幅值稳定且波形较好，常常还需要 稳幅 环节。

3. 正弦波振荡电路利用正反馈产生振荡的条件是，其中相位平衡条件是，幅值平衡条件是。为使振荡电路起振，其条件是。

4. 产生低频正弦波一般可用RC振荡电路；产生高频正弦波可用 LC 振荡电路；要求频率稳定性很高，则可用 石英 振荡电路。

5. 石英晶体振荡电路的振荡频率基本上取决于  石英晶体的谐振频率 。

6. 在串联型石英晶体振荡电路中，晶体等效为 电阻 ，而在并联型石英晶体振荡电路中，晶体等效为 电感 。

7. 制作频率为20Hz～20kHz的音频信号发生电路，应选用 RC正弦波振荡电路；制作频率为2 MHz～20MHz的接收机的本机振荡器，应选用  LC 正弦波振荡电路；制作频率非常稳定的测试用信号源，应选用  石英  正弦波振荡电路。

8. LC并联网络在谐振时呈  阻性 ，在信号频率大于谐振频率时呈 容性 ，在信号频率小于谐振频率时呈  感性 。当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率或并联谐振频率时，石英晶体呈 纯阻性 ；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈 感性 ；其余情况下石英晶体呈 容性 。当信号频率f＝f0时，RC串并联网络呈  纯阻性 。（容性   阻性  感性）。

二、判断题

1. 只要具有正反馈，电路就一定能产生振荡。（ × ）

2. 只要满足正弦波振荡电路的相位平衡条件，电路就一定振荡。（×）

3. 凡满足振荡条件的反馈放大电路就一定能产生正弦波振荡。（ × ）

4. 正弦波振荡电路起振的幅值条件是。（ × ）

5. 正弦波振荡电路维持振荡的条件时。（ × ）

6. 在反馈电路中，只要有LC谐振电路，就一定能产生正弦波振荡。（×）

7. 对于LC正弦波振荡电路，若已满足相位平衡条件，则反馈系数越大越容易起振。（ √   ）

主观检测题

9.1.1 正弦波振荡器的振荡条件和负反馈放大器的自激条件都是环路放大倍数等于1，但是由于反馈信号的假定正向不同，前者为，而后者则为。除了数学表达式的差异外，请问构成相位平衡条件的实质有什么不同？

答：正弦波振荡器是人为地将放大器和反馈网络在预定的频率下，满足相位条件，

，n=0、1、2…，构成正反馈系统，从而产生了正弦振荡。

负反馈放大器则不同，它在预定的工作频率范围内是负反馈，但由于放大器中三极管的结电容、分布电容等因频率不同，而产生不同的附加相移，当这种相移满足相移平衡条件：

，n=0、1、2…，负反馈转化为正反馈系统，从而产生了自激振荡。

9.2.1 用相位平衡条件判断题图9.2.1所示的两个电路是否有可能产生正弦波振荡，并简述理由，假设耦合电容和射极旁路电容很大，可视为交流短路。

解：题图9.2.1所示的电路中，图（a）所示的电路不能产生正弦波振荡，因为，而，不满足相位条件。

图（b）所示的电路不能产生正弦波振荡，因为，而，不满足相位条件。

图（c）所示的电路可以产生正弦波振荡，因为，满足相位条件。

9.2.2 试用相位平衡条件判断题图9.2.2所示电路是否能振荡？若能振荡，请求出振荡频率。若不能振荡，请修改成能振荡的电路，并写出振荡频率。

解：题图9.2.2所示电路不能产生正弦波振荡，因为，而，不满足相位条件。电路图做如下修改，即可满足相位条件，如图9.2.2所示。电路的振荡频率为：。

9.2.3 正弦振荡电路如题图9.2.3所示。

   (1) 试说明R4、D、C1和T的作用。

     (2) 假设vo幅值减小，该电路是如何自动稳幅的？

     (3) 振荡频率fo大约是多少？

解：（1）题图9.2.3所示的电路中，输出电压经二极管D整流和R4和C1滤波后通过R5为场效应管栅极提供控制电压。当幅值增大时，VGS变负，rDS将自动加大以加强负反馈。反之亦然。这样，就可达到稳幅的目的。

（2）假设vo幅值减小，该电路自动稳幅过程如下：当幅值vo减小时，VGS变正，rDS将自动加减小以减弱负反馈，从而维持幅值稳定；

（3）振荡频率为

9.2.4 某电路如题图9.2.4所示，集成运放A具有理想的特性， R=16k 、C=0.01μF、R2=1k ，试回答：(1) 该电路是什么名称？输出什么波形的振荡电路。 

    (2) 由哪些元件组成选频网络？

    (3) 振荡频率fo=?

(4) 为满足起振的幅值条件，应如何选择R1的大小？

解：(1) 题图9.2.4所示的电路是文氏电桥RC正弦波振荡电路，输出正弦波；

（2）RC元件串并联组成选频网络；

（3）振荡频率

（4）振荡时，选频网络的反馈系数，为了满足起振的条件，则，所以   。R1略大于2k。

9.2.5 根据相位平衡条件，判断题图9.2.5所示电路是否产生正弦波振荡，并说明理由。请问二极管D1和D2的作用是什么？

解：题图9.2.5所示的电路不能产生正弦波振荡，因为，而，不满足相位平衡条件。只要将运算放大器的同相输入端和反相输入端互换，电路可以产生正弦振荡。

二极管具有非线性等效电阻，当二极管两端电压小时等效电阻大，反之，等效电阻小。利用反并联的两个二极管D1和D2可构成非线性负反馈网络。当输出电压较小时，负反馈较弱，电路放大倍数较大，电路容易起振；当输出电压大时，负反馈较强，能较快的使放大器在未进入非线性区时，输出电压达到稳定。这样可以减小输出电压的非线性失真。 

D1，D2是稳定振荡幅度的作用。

9.2.6判断题图9.2.6所示的各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。设图（b）中C4容量远大于其它三个电容的容量。

解：题图9.2.6所示的各个电路中，图（a）所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（φA＝－180˚），且图中三级移相电路为超前网络，在信号频率为0到无穷大时相移为＋270˚～0˚，因此存在使相移为＋180˚（φF＝＋180˚）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0 （此时φA＋φF＝0˚）；且在f＝f0时有可能满足起振条件＞1，故可能产生正弦波振荡。

 图（b）所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（φA＝－180˚），且图中三级移相电路为滞后网络，在信号频率为0到无穷大时相移为0˚～－270˚，因此存在使相移为－180˚ （φF＝－180˚）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0（此时φA＋φF＝－360˚）；且在f＝f0时有可能满足起振条件＞1，故可能产生正弦波振荡。

9.3.1电路如题图9.3.1所示。试用相位平衡条件判断哪些电路可能振荡？哪些电路不可振荡?并说明理由，对于不能振荡电路，应如何改接才能振荡？图中C1 、Ce 、Cb 为大电容，对交流信号可认为短路。

解：题图9.3.1所示的各个电路中，图（a）所示电路可以起振，因为，满足起振条件，此为电容三点式振荡电路；

图（b）所示电路可以起振，因为，满足起振条件，此为电感三点式振荡电路；

，，不能振荡，修改方法：将变压器的同名端修改一下。

图（d）所示电路可以起振，因为，满足起振条件，此为电感三点式振荡电路。

9.3.2 题图9.3.2所示为某收音机中的本机振荡电路。

    （1）请在图中标出振荡线圈原、副边绕组的同名端（用圆点表示）。

    （2）说明增加或减少线圈2端和3端间的电感L23对振荡电路有何影响。

    （3）说明电容C1、C2的作用。

    （4）计算当C4=10pF时，在C5的变化范围内，振荡频率的可调范围。

解：1）振荡线圈原、副边绕组的同名端电路如图9.3.2所示。

     （2）图中线圈2端和3端的输出电压为正反馈输入电压，所以增加，有利于起振。

   （3）为旁路电容，直流开路，保证电路有合适的静态工作点，交流短路，使得晶体管T基极交流接地，放大器组态为共基极放大电路。耦合电容，起着隔直流、传交流的作用，将变压器两端的电压信号耦合反馈至晶体管的射极。

   （4）当C4=10pF时，在C5的变化范围内，由于，所以，，而f的调节范围是2.25MHz－3.5MHz。

9.3.3在题图9.3.3所示电路中，哪些能振荡？哪些不能振荡？能振荡的说出振荡电路的类型，并写出振荡频率的表达式。

解：在题图9.3.3所示的各个电路中，图（a）所示的电路不能产生正弦振荡，因为按照三点式电路的相位条件，同相端相连的是否同类电抗，不是，所以不满足相位条件；

   图（b）所示的电路是按照三点式电路的相位条件，同相端相连的是否同类电抗，是可以产生正弦振荡的电路，此电路为电感三点式LC振荡电路；

   图（c）所示的电路不能产生正弦振荡，因为按照三点式电路的相位条件，同相端相连的是否同类电抗，不是，所以不满足相位条件；

   图（d）所示的电路是按照三点式电路的相位条件，同相端相连的是否同类电抗，所以可以产生正弦振荡，此电路为电容三点式LC振荡电路。

9.3.4在题图9.3.4所示电路中，连线使之成为正弦波振荡电路。

解：题图所示的电路图中，将图（a）中的端口1和端口4连接，端口2和端口5连接；端口3和地连接；这样连接后的电路可以产生正弦振荡。

   将图（b）中的端口1和端口5连接，端口2和端口6连接，端口3和端口8连接，端口4和端口7连接；这样连接后的电路可以产生正弦振荡。

   将图（c）中的端口1和端口4连接，端口3和端口6连接，端口2和端口5连接，这样连接后的电路可以产生正弦振荡。

9.4.1 为了使题图9.4.1中电路能够产生振荡，请将图中j、k、m、 n、 p各点正确连接。

解：将题图9.4.1所示电路中的端口m和端口k连接，端口j和端口p连接；端口n和地连接；这样连接后的电路可以产生正弦振荡。

9.4.2 试用振荡平衡条件说明题图9.4.2所示正弦波振荡电路的工作原理，指出石英晶体工作在它的哪一个谐振频率。

解：相位平衡条件的判别，运用瞬时极性法判断：在题图9.4.2所示的电路中的晶体管T1射极添加一个瞬时极性为“+”的信号→T1集电极“+”→ T2射极“+”→ T1射极“+”；可见满足，可见题图9.4.2所示的电路满足相位平衡条件。

    振荡时，此为石英晶体振荡电路，石英晶体串联谐振，呈纯电阻性。

9.4.3某同学用石英晶体组成的两个振荡电路如题图9.4.3所示，电路中的CB、 CC为旁路电容，L1为高频扼流圈。 

（ a ）画出这两个电路的交流通路； 

（ b ）根据相位平衡条件判别它们是否有可能振荡？ 

（ c ）如有可能振荡，指出它们是何种类型的晶体振荡电路，晶体在振荡电路中起了哪种元件的作用；如不能振荡，则加以改正。

解：（ a ）动态时，旁路电容CB、CC短路，直流电压源短路，高频扼流圈L1开路（阻抗很大），可画交流通路如图9.4.3（a）、(b)所示。 

（ b ）由瞬时极性法判断可知图（ a ）、图（ b ）两个电路都有可能振荡。 

（ c ） 图（ a ）电路中，当晶体工作在并联谐振时，晶体等效为电感，电路构成电感三点式振荡电路。 

图（ b ）电路中，当晶体发生串联谐振时，晶体的等效阻抗近似为零，正反馈信号最强，电路才有可能振荡。所以，本电路是串联型晶体振荡电路。 LC 并联谐振网络的谐振频率应与晶体串联谐振频率相等。 电容三点式电路。

习题10

客观检测题

一、填空题

1. 工频变压器的目的是 将交流电网电压降压成整流电路所要求的电压 ，整流电路的目的是将交流电换成脉动的直流电 ，滤波电路的目的是 减小脉动、滤去整流输出电压中的纹波、使输出平滑 ，稳压电路的目的是 维持输出直流电压稳定，使之不受电网波动和负载变化的影响 。

2. 小功率直流电源一般由 变压、整流、滤波、稳压四部分组成。它能将交流电流变成直流电量。实质上是一种 能量 变换电路。

3. 线性串联反馈型稳压电路由 基准电路、比较放大 、调整电路 、取样电路 四部分组成。

4. 在线性串联反馈型稳压电路中，比较放大环节中的放大对象是 基准电压与反馈电压的差值。

5. 在稳压管稳压电路中，利用稳压管的 反向击穿 特性，实现稳压；在该电路中，稳压管和负载的连接方式属于 并联 连接，故常称为并联式稳压电路。

6. 开关稳压电源的效率高是因为调整管工作在 开关 状态。

7. 在串联式开关稳压电源中，为了使输出电压增大，应提高调整管基极控制信号的 占空比 。

8. 在直流电源中变压器次级电压相同的条件下，若希望二极管承受的反向电压较小，而输出直流电压较高，则应采用  桥式  整流电路；若负载电流为 200mA，则宜采用 电容型   滤波电路；若负载电流较小的电子设备中，为了得到稳定的但不需要调节的直流输出电压，则可采用    稳压管  稳压电路或集成稳压器电路；为了适应电网电压和负载电流变化较大的情况，且要求输出电压可调。则可采用  串联型  晶体管稳压电路或可调的集成稳压器电路。(半波，桥式，电容型，电感型，稳压管，串联型)

9. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，调整管处于 放大 工作状态。若要求输出电压为18V，调整管压降为6V，整流电路采用电容滤波，则电源变压器次级电压有效值应选 20  V。(放大，开关，饱和，18，20，24)

10. 在题图10.0.1所示的桥式整流电路中，若， RL =100Ω ，二极管的性能理想特性：

（1）电路输出的直流电压为  C  。 

A  14.14V    B  10V     C  9V 

（2）电路输出的直流电流为 C 。 

A  0.13A     B  0.1A     C  0.09A 

（3）流过每个二极管的平均电流为 C 。 

A  0.07A    B  0.05A     C  0.045A 

（4）二极管的最高反向电压为 A  。 

A  14.14V    B  10V     C  9V 

（5） 若 D1开路，则输出 A 。 

A  只有半周波形　 B  全波整流波形  C  无波形且变压器被短路 

（6）如果 D1正负端接反，则输出 C 。 

A  只有半周波形　 B  全波整流波形     C  无波形且变压器被短路 

（7）如果 D2被击穿（电击穿），则输出 A（D2击穿断开）、C（D2击穿短接） 。 

A  只有半周波形　 B  全波整流波形    C  无波形且变压器被短路 

（8）如果负载 RL被短路，将会使  B   。 

A  变压器被烧坏　 B  整流二极管被烧坏　 C  无法判断 

二、判断如下说法是否正确

1. 直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变化电路。           （×）。

2. 直流电源是一种能量转换电路，它将交流能量转换成直流能量。         （√）。

3. 在变压器副边电压和负载电阻相同的情况下，桥式整流电路的输出电流是半波整流电路输出电流的2倍。                                                  （√）。

4. 若V2变压器副边电压的有效值，则半波整流有电容滤波电路和全波整流滤波电路在空载时的输出电压均为。                                               （√）。

5. 一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路的效率高。                （√）。

6. 整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。                          （√）。

7. 整流的目的是将高频电流变为低频电流。                              （×）。

8. 在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管断开，输出电压平均值变为原来的一半。                                                                   （√）。

9. 直流稳压电源中滤波电路的目的是将交流变为直流。                     （×）。

主观检测题

10.1.1 电路如题图10.1.1所示，变压器的副边电压有效值为2V2。

（1）画出v2、vD1和vO的波形；

（2）求出输出电压平均值VO（AV）和输出电流平均值Io（AV）的表达式；

（3）二极管的平均电流ID（AV）和所承受的最大反向电压VBRmax的表达式。

解：（1）各物理量的波形图如图10.1.1所示。

  （2）由定义：，由于整流后；

     因此，；

同理： ；

（3）根据（1）问图解，；

     。

10.1.2 在题图10.1.2所示的电路中，已知交流电源频率，负载电阻直流输出电压。

   （1）求直流负载电流；

   （2）求二极管的整流电流和反向电压；

   （3）选择滤波电容的容量。

解：（1）

   （2）由于每个二极管仅有一半时间导通，导通时，截止时，

所以

半波整流二极管最大反向电压

(3) 滤波电容

   取 

10.1.3 今要求负载电压VO=30V，负载电流IO=150mA。采用单相桥式整流电路、电容滤波电路。已知交流输入信号频率为50Hz，试选二极管最大整流电流、反向峰值电压和滤波电容。

解：选择整流二极管：流经二极管的平均电流，

取，则二极管承受的最大反相电压，

所以可以选用2CP6A作为整流管。

选择滤波电容器：

负载电阻 ，

由式 ，所以，

电容器承受的最高电压：。

所以可以用标值为200uF/50V的电解电容。

10.1.4 试分析题图10.1.4所示的单相整流电路，写出副端绕组的电压有效值的表达式。

    （1）如无滤波电容器，负载整流电压的平均值VO和变压器副端绕组电压有效值V2之间的数值关系如何？如有滤波电容，则又如何？

    （2）如果整流二极管D2、C虚焊，VO平均值是否是正常情况下的一半? 如果变压器副边中心抽头虚焊情况又如何？ 

    （3）如果D2因过载损坏， 造成短路，还会出现什么问题？

    （4）如果输出端短路，又将出现什么问题？

（5）如果把图中的D1和D2都反接，会出现什么现象？

解：（1）题图10.1.4所示的单相整流电路中，在无滤波电容时，；在有滤波电容时，。

，而正常时，，如果变压器中心抽头虚焊，负载电阻处于一端开路状态，其两端电压为0。

（3）如果D2因过载损坏，造成短路，变压器电源输出正半周时，电源会被短路，很快D1也会跟随被损坏。

（4）如果输出端短路，会由于流过二极管的电流过大而将二极管，甚至变压器烧坏。

（5）如果把图中的D1和D2都反接，电路仍然可以正常输出直流电流，但输出电压极性与正常连接时相反，如果电路的负载对输出电压极性无规定要求，则可以正常工作，如果电路的负载对电源极性连接有着规定的要求，则会对负载电路造成损坏，继而引起整流电路的损坏。

10.2.1 稳压管稳压电路如题图10.2.1所示。

已知  ，

稳压管的             

，，负载电流在0~10mA间可变。  试确定限流电阻R。

解：由图可知，，

。

而根据题中条件，，，

，，

；

 ；

所以。

10.2.2 在上题题图10.2.1所示的稳压管稳压电路中，设

，现要求Vo的变化不得超过±30mV，假定Io 不变，试求: 

(1)VI的最大值不得高于多少？

(2)VI的最小值不得低于多少？

解：稳压电路的动态等效电路如图10.2.2所示。

由于要求Vo的变化不得超过±30mV，即就

是。

（1）当负载开路时，VI的最大值不得高于：

（2）根据10.2.1计算负载电阻的最小值为0.9kΩ，VI的最小值不得小于

。

10.2.3如题图10.2.3所示的电路中，已知变压器副边电压V2 =15V，稳压管电压VZ =6V，要求稳压管电流不能小于5mA，负载电流在0～40 mA间变动。

（1）设V2不变，求R；

（2）求稳压管电流的最大值IZmax ；

（3）如果V2 变化10%，R应取多少？

解：（1）由题可知，，

        而，代入可得：

        。

   （2）（R=200Ω），所以，

   （3）当变化10％时，，

。

10.2.4 某稳压管稳压电路如题图10.2.4所示。两个管子的VZ都为10V，Io=20mA，VI =400V。

  （1）要使IZ =30mA，R应取多大？

  （2）若IZmin =10mA，IZmax =50mA。求VI的允许变化范围。

  （3）当VI =400V时，Io的允许变化范围为多大？

      解：（1）由图可知，，

   （2）由题可知，，

，

，

由以上可以得出：。

10.2.5 题图10.2.5中的各个元器件应如何连接，才能得到对地为±15V的直流稳定电压。

解：以题图10.2.5所示的初始电路以及电路元件，可以按照如图10.2.5电路连线，能得到对地为±15V的直流稳定电压。

10.3.1串联型稳压电路如题图10.3.1所示。已知稳压管DZ的稳定电压VZ = 6V，负载RL = 20Ω。考虑到电网电压有±10%波动。

(1). 标出运算放大器A的同相和反相输入端。

(2). 试求输出电压Vo的调整范围。

(3). 为了使调整管的VCE > 3V，试求输入电压VI的值。

T1

解：（1）题图10.3.1所示的电路中，运算放大器A的同相和反相输入端如图10.3.1所示。

（2）题图10.3.1所示的电路中，集成运算放大器A构成电压比较器电路，运算放大器的正输入端和负输入端的输入电压不相等时，输出调整信号，改变调整管T1、T2的输出电流，使得输出电压稳定，由于集成运算放大器具有很大的“差模”电压放大倍数，所以正输入端和负输入端的输入电压应基本相等。

这样：，则，

，

。

输出电压Vo的调整范围为10V～15V。

（3）为了使调整管的VCE > 3V，输入电压VI的值为：

。

10.3.2  题图10.3.2所示为运算放大器组成的稳压电路，图中输入直流电压VI =30V，调整管T的β=25 ，运算放大器的开环增益为100dB 、输出电阻为100Ω、输入电阻为2MΩ，稳压管的稳定电压VZ =5.4V，稳压电路的输出电压近似等于9V，负载电阻RL=9Ω。在稳压电路工作正常的情况下，试问： 

(1). 调整管T的功耗PT和运算放大器的输出电流等于多少？ 

(2). 从电压串联负反馈电路详细分析计算的角度看，该稳压电路的输出电压能否真正等于9V ，无一点误差，如不能，输出电压的精确值等于多少？ 

(3). 在调整管的集电极和基极之间加一只 5.1kΩ的电阻R4（如图中虚线所示），再求运算放大器的输出电流； 

(4). 说明引入电阻R4的优点。

解：题图10.3.2所示的电路中，集成运算的输入电阻2MΩ，所以输入电流可以忽略不计。由于其电压放大倍数达到100dB，即就是105倍，所以正输入端和负输入端的输入电压可认为接近于相等。

（1）在正常的情况下，调整管T的电流为，

 集体管的集电极功耗为，

集成运算放大器的输出电流为。 

（2）根据题图10.3.2电路计算，，

若用反馈电路计算，。

可见，从电压串联负反馈电路详细分析计算的角度看，题图10.3.2所示的稳压电路的输出电压能够真正等于9V ，无大的误差。

（3）如果在调整管的集电极和基极之间加一只 5.1kΩ的电阻R4，集成运算放大器的输出电流为：

（4）引入电阻可以分流集体管集电极的部分负载电流，降低晶体管集电极的功耗，同时也可以在一定程度上降低集成运算放大器的输出电流。

10.4.1 指出题图10.4.1中的三个直流稳压电路(a)、(b)、(c)是否有错误。如有错误请加以改正。要求输出电压和电流如图所示。

解：题图10.4.1所示的各个电路中都存在错误。图(a)电路基本是正确的，因为使用的集成器件和电路结构都能够满足输出电压等级和输出电路的要求(W7824的输出电流可以最大达到1.5A)；但电容量C2选择偏小，应使用100μF以上容量的电容器，其次是电源变压器的次级电压偏低，15V电压值改为25V左右。

而图(b)选用的集成稳压电源模块W79L12的输出电压为负电压输出，而且输出电流最大只能输出0.1A，所以不能满足电路输出电压极性和输出电流等级的要求；其次电容C1、C2的容量选择太大，容易对整流电路造成过大的冲击电流；C3容量选择偏小。改进的方法是将W79L12集成模块改为W7812。其次电容C1、C2的容量选用1μF以下的容量等级。C3选用容量100μF以上的电容器。

图(c) 所示的电路，电容C1、C2的容量选择太大，C3容量选择偏小。容易对整流电路造成过大的冲击电流；C3容量选择偏小。改进的方法是电容C1、C2的容量选用1μF以下的容量等级。C3选用容量50μF以上的电容器；二极管D2、D3的极性接反，应该反过来连接。

10.4.2 在题图10.4.2中画出了两个三端集成稳压器组成的电路，已知电流IW=5mA

   ①写出图（a）Io中的表达式，并计算具体数值。

   ②写出图（b）Vo中的表达式，并计算当R2=5Ω时的具体数值。

   ③指出这两个电路分别具有什么功能。

解：题图10.4.2所示的电路中，选用的集成稳压电源模块W7805的2～3端之间稳压输出电压值为5V。

（1）图（a）Io中的表达式为其大小为：。

（2）图（b）Vo中的表达式为

其大小为：。

（3）这两个电路具有恒流电源的功能，即就是流过负载电阻RL、R2的电流是恒定的。

10.4.3 现有一个具有中心抽头的变压器，一块全桥，一块W7815，一块W7915，和一些电容、电阻，试组成一个可输出正、负15V的直流稳压电路。试画出直流稳压电源的电路图。

解：组成的电路如图10.4.3所示。

10.4.4在题图10.4.4所示电路中，R1＝240Ω，R2＝3kΩ；W117输入端和输出端电压V12的变化允许范围为3～40V，输出端和调整端之间的电压VR为1.25V。试求解：

(1). 输出电压的调节范围；

(2). 输入电压允许的范围。

解：W117为输出电压可调的集成稳压器件：输出电压等于：

。所以，

（1）当R2=0时，输出电压值为1.25V，

当R2=3kΩ时，输出电压值为：

（2）为了保证最大输出电压范围，输入电压等于

。