模拟电路复习题讲解.docx
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模拟电路复习题讲解
模拟电路复习
第一章半导体二极管及其基本电路
1、PN结外加正向电压时,扩散电流_大于_漂移电流,耗尽层___变窄____。
(大于、变窄)
2、
(1)在图1所示的电路中,当电源V=5V时,测得I=1mA。
若把电源电压调整到V=10V,则电流的大小将是_C__。
(图1)
A.I=2mA B.I<2mA C.I>2mA
3、设硅稳压管Dz1和Dz2的稳定电压分别为5V和10V,求图2中电路的输出电压Uo。
已知稳压管的正向压降为0.7V。
输出电压为0.7V。
(图2)
4、图3所示电路,设Ui=sinωt(V),V=2V,二极管具有理想特性,则输出电压Uo的波形应为图示___A____图。
(图3)
5、试判断图4中二极管是导通还是截止?
并求出AO两端电压VA0。
设二极管为
理想的。
D1二极管是截止,D2二极管是导通。
VAO的电压为-4V。
(图4)
解:
分析方法:
(1)将D1、D2从电路中断开,分别出D1、D2两端的电压;
(2)根据二极管的单向导电性,二极管承受正向电压则导通,反之则截止。
若两管都承受正向电压,则正向电压大的管子优先导通,然后再按以上方法分析其它管子的工作情况。
本题中:
V12=12V,V34=12+4=16V,所以D2优先导通,此时,V12=-4V,所以D1管子截止。
VA0=-4V。
第二章半导体三极管及放大电路
例1.半导体三极管为什么可以作为放大器件来使用,放大的原理是什么?
试画出固定偏流式共发射极放大电路的电路图,并分析放大过程。
答:
放大的原理是利用小信号对大信号的控制作用,利用vBE的微小变化可以导致iC的大变化。
固定偏流式共发射极放大电路如图5,其放大过程为:
0
(图5)
放大的原理和本质:
交流电压Ui通过电容C1加到三极管的基极,从而使基极和发射极两端的电压发生了变化:
由VBE→VBE+Ui,
由于PN结的正向特性很陡,因此VBE的微小变化就能引起iE发生很大的变化:
由IE→IE+△IE,
由于三级管内电流分配是一定的,因此iB和iC作相同的变化,其中IC→IC+△IC。
iC流过电阻Rc,则Rc上的电压也就发生变化:
由VRc→VRc+△VRc。
由于vCE=VCC-vRc,因此当电阻Rc上的电压随输入信号变化时,vCE也就随之变化,由VCE→VCE+△VCE,vCE中的变化部分经电容C2传送到输出端成为输出电压Uo。
如果电路参数选择合适,我们就能得到比△vi大得多的△Uo。
所以,放大作用实质上是放大器件的控制作用,是一种小变化控制大变化。
例2.电路如图6所示,设半导体三极管的β=80,试分析当开关K分别接通A、B、C三位置时,三级管各工作在输出特性曲线的哪个区域,并求出相应的集电极电流Ic。
(图6)
解:
(1)当开关K置A,在输入回路IB.Rb+VBE=Vcc,可得IB=Vcc/Rb=0.3mA
假设工作在放大区,则IC=β.IB=24mA,VCE=Vcc-IC.Re<0.7V,故假设不成立,三级管工作在放大区。
此时,VCE=VCES=0.3V,IC=Vcc/Re=3mA
(2)当开关K置B,同样的方法可判断三级管工作在放大区,IC=β.IB=1.92mA
(3)当开关K置C,三级管工作在截止状态,IC=0
例3.某固定偏流放大电路中三极管的输出特性及交、直流负载线如图7所示,试求:
(1)电源电压VCC、静态电流IB、IC和VCE。
(2)电阻Rb、Rc的值。
(3)输出电压的最大不失真幅度。
(4)要使该电路能不失真地放大,基极正弦电流的最大幅度是多少?
(图7)
解:
(1)直流负载线与横坐标的交点即VCC值,IB=20uA,Ic=1mAVCE=3V
(2)因为是固定偏流放大电路,电路如图8所示
图8
Rb=VCC/IB=300KΩ
Rc=(VCC-VCE)/IC=3KΩ
(3)由交流负载线和输出特性的交点可知,在输入信号的正半周,输出电压vCE从3V到0.8V,变化范围为2.2V,在输入信号的负半周,输出电压vCE从3V到4.6V,变化范围为1.6V。
综合考虑,输出电压的最大不失真幅度为1.6V。
(4)同样的方法可判断输出基极电流的最大幅值是20μA.
例4.电路如图9(a)所示,已知三极管的β=100,VCC=12V,VBE=0.7V。
(1)试画出放大电路的直流通路和交流通路。
(2)若Rb=300K,Rc=2K,RL=4K,试计算该电路的Q点;
(3)画出简化的H参数小信号等效电路;
(4)求该电路的电压增益AV,输入电阻Ri,输出电阻Ro。
(5)若VO中的交流成分出现如图9(a)所示的失真现象,问是截止失真还是饱和失真?
为消除此失真,应调节电路中的哪个元件,如何调整?
解:
(1)
(b)
(a)
图9
先分别从三极管的三个极(b、e、c)出发,根据电容和电源交流短接,画出放大电路的交流通路;
直流通路交流通路
(2)IBQ=VCC/Rb=12/300K=40μA
VCEQ=(VCC-ICQ.RC)=(12-β.IBQ.RC)=4V
(3)步骤:
根据放大电路的交流通路,将三极管用小信号模型替代;并将电路中电量用瞬时值或相量符号表示,即得到放大电路的小信号等效电路。
注意受控电流源的方向。
(4)rbe=300+(1+β)26mA/IEQ=950Ω
电压放大倍数AV=-Vo/Vi=-β(RC//RL)/rbe=-140.3
Ri=Rb//rbe=950Ω
Ro=Rc=4KΩ
(5)因为vBE=vi+VCb1=vi+VBE
从输出波形可以看出,输出波形对应vs正半周出现失真,也即对应vBE增大部分出现失真,即为饱和失真。
增大Rb,降低静态工作点,可消除此失真。
说明:
分析这类问题时,要抓住两点:
(1)发生饱和失真或截止失真与发射结的电压有关(对于NPN型管子,为vBE;对于PNP型管子为vEB),发射结电压过大(正半周),发生饱和失真;过小(负半周),发生截止失真。
(2)利用放大电路交、直流共存的特点,找出发射结电压与输入信号之间的关系。
这里,要利用耦合电容两端的电压不变(因为为大电容,在输入信号变化的范围内,其两端的电压认为近似不变),如上题式子中的VCb1=VEB。
第三章集成电路运算放大器
1、集成运算放大器是一种采用______耦合方式的放大电路,最常见的问题是__________。
(直接、零点漂移现象)
2、在差动放大电路中,若Vs1=18mV,Vs2=10mV,则输入差模电压Vsd=______mV,共模输入电压Vsc=______mV;若差模电压增益Avd=-10,共模电压增益Avc=-0.2,则差动放大电路输出电压Vo=______mV。
(8、14、-82.8)
3、差动放大电路的基本功能是对差模信号的_______作用和对共模信号的_______作用。
(放大、抑制)
4、差动放大电路抑制零点漂移的原理是________________________________________。
(利用电路的对称性和发射极电阻的共模负反馈)
5.集成运放的输入级为什么采用差分式放大电路?
对集成运放的中间级和输出级各有什么要求?
一般采用什么样的电路形式?
集成运算放大器是一个高增益直接耦合多级放大电路,直耦多级放大电路存在零点漂移现象,尤以输入级的零点漂移最为严重。
差动放大电路利用电路的对称性和发射级电阻Re或恒流源形成的共模负反馈,对零点漂移有很强的抑制所用,所以输入级常采用差分放大电路,它对共模信号有很强的抑制力。
中间级主要是提供高的电压增益,中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。
输出级主要是降低输出电阻,提高带负载能力。
输出级主要由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成,以获得正负两个极性的输出电压或电流。
第四章反馈放大电路
1、判断下列说法是否正确
(1)在深度负反馈放大电路中,闭环放大倍数Af=1/F,它与反馈系数有关,而与放大电路开环时的放大倍数无关,因此基本放大电路的参数无实际意义。
( 错 )
(2)若放大电路的负载固定,为使其电压放大倍数稳定,可以引入电压负反馈也可以引入电流负反馈。
(对)
(3)负反馈只能改善反馈环路内的放大性能,对反馈环路之外无效。
(对)
(4)电压负反馈可以稳定输出电压,流过负载的电流也就必然稳定,因此电压负反馈和电流负反馈都可以稳定输出电流,在这一点上电压负反馈和电流负反馈没有区别。
(错)
2、电压反馈和电流反馈在什么条件下其效果相同,什么条件下效果不同?
(当电路的负载不变情况下,电压反馈和电流反馈效果相同;当电路的负载发生变化时,电压反馈和电流反馈效果不相同。
)
3判断如图10电路的反馈类型
图10
解:
(1)利用瞬时极性法判断反馈极性
设T1管基极有一瞬时增量
Vi(Vb1)⊕→Vc1(-)→Vc2⊕→Ve1⊕
因为,T1管Vb1⊕,Ve1⊕所以,T1管的净输入电压UBE减小,所以,为负反馈.
(2)从采样端,利用输出短接法。
将输出端Vo短接,则无反馈量影响输入信号,所以为电压负反馈。
(3)从比较端,由于反馈信号是以电压形式影响输入信号,所以为串联负反馈。
结论:
电压串联负反馈。
4.图如例1,在深度负反馈条件下,估算电压放大倍数AVf=Vo/Vi。
解:
在深度负反馈条件:
由于已判别是串联负反馈,所以
Vi=Vf
AVf=Vo/Vi=A/(1+AFV)=1/FV
反馈网络:
忽略Cf的影响,所以,Fv=Vf/Vo=Re1/(Re1+Rf)
所以,Avf=(Re1+Rf)/Re
5:
判断如图11电路的反馈类型
图11
6、负反馈对放大电路性能的影响有哪些?
(1)、提高放大倍数的稳定性
放大电路中引入负反馈后,在输入信号(Vi或Ii)为定值时,电压负反馈能
稳定输出电压,电流负反馈能稳定输出电流。
也就是说,负反馈能使放大倍数(指
广义的放大倍数)稳定。
(2)、扩展频带
(3)、减小非线性失真
(4)、抑制反馈环内噪声和干扰
(5)、改变输入和输出电阻
输入电阻:
串联负反馈使输入电阻增加,并联负反馈使输入电阻减小
输出电阻:
电压负反馈使输出电阻减小,电流负反馈使输出电阻增大
第五章集成电路运算放大器的应用
1.
10(故障分析)电路如图所示,已知R1=R2=R3=R4,假设运放是理想的。
当Vi1=Vi2=1V时,测得Vo=1V。
你认为这种现象正常吗?
若不正常,请分析是哪个电阻可能(有两种可能)出现了开路或短路故障(注:
运放本身并未损坏)。
(R1短路或R4开路、Vo=1V,说明运放仍工作在线性区,负反馈仍存在,R2不能开路)
第六章正弦振荡电路
7如图所示电路或者一个正弦波振荡电路,问
(1)为保证电路正常的工作,节点,KJLM应该如何连接?
(2)R2应该选多大才能振荡?
(3)振荡的频率是多少?
(4)R2使用热敏电阻时,应该具有何种温度系数?
提示:
正弦波振荡电路的分析方法:
1.检查电路组成(应包括放大,选频,正反馈环节)。
2.用相位平衡条件判断是否能否振荡?
3.计算振荡的频率
4.分析电路稳幅措施
解:
(1)运放A应构成放大电路,RC串并联环节构成正反馈。
所以L-JM-K
(2)起振幅值条件是│AF│>1,Av=1+R2/R1,│Fv│=1/3
所以│Av│>3,R2=40KΩ
(3)振荡频率fo=1/(2πRC),即:
wo=1/(RC)
(4)为了保证振荡频率的幅值条件,由│AF│>1过渡到│AF│=1。
即:
│Av│>3过渡到│Av│=3,所以R2应该具有负温度系数。
8.用相位平衡条件判断图示电路能否产生正弦波振荡,并简述理由。
解:
A为反相比例运算电路,φA=-π;F由三级基本RC移相器构成,每一级移项0~-π/2,三级移项0~-3/2π,存在某一频率fo,使得φF=-π,故满足相位平衡条件,可产生正弦波振荡。
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