现代电子线路基础新版教材第六章习题答案.docx
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现代电子线路基础新版教材第六章习题答案
第六章习题答案
6.1在题图6.1所示调谐放大器中,工作频率fo=10.7MHz,Li-3=4^H,Q=100,N-3=20匝,N+5匝,N”5匝,晶体管
3DG39在fo=10.7MHz时测得gie=2860^S,Ce=18pF,goe=200^S,Coe=7pF,|yfe|=45mS,y「e=O,试求放大器的电压增益A。
和
通频带BW
R
N2~3
5
20
0.25,
F2
交流等效电路
Ic
折合后的等效电路
解:
M~3
N4~5
NT;
5
20
0.25
总电容C1/((2f0)2*L)55.4pF
LC振荡回路电容CCp2c°eP;Ge53.8pF
lc振荡回路固有谐振频率f0
固有损耗电导:
90
1—10.85(MHz)
2.LC
11
Q00L2Q0f°L
36.7106(S)
2226266
GpgoeP2giego0.25200100.2528601036.7100.228(mS)
Ql
1
16.32
G0L
BW邑107656(KHz),
QL16.3
Av0
0.250.254510
0.22810
12
注:
由上述计算可以看出,f。
'和f。
相差不大,即部分接入后对谐振频率影响较小,但概念要清楚。
另外,这里给出
了yfe(即认为是gm)不要通过Ieq来计算gm
6.2题图6.2是某中放单级电路图。
已知工作频率fo=30MHz回路电感L=1.5卩H,Q=100,N/N=4,C~C均为耦合电容和旁路电容。
晶体管在工作条件下的y参数为
yie(2.8j3.5)mS;y「e0
yfe(36j27)mSy°e(0.2j2)mS
试解答下列问题:
(1)画出放大器y参数等效电路;
(2)求回路谐振电导g2;
(3)求回路总电容C2;
(4)求放大器电压增益A。
和通频带BVy
(5)当电路工作温度或电源电压变化时,Avo和BW是否变化?
=CL
N1
G
一
Vi
R3
R
+
C
N2
Cs=
cVt2
TC
CVee
yoe
yie
解:
(1)y
参数等效电路如上图:
由fo
2LC得C
1
22
4Lfo
42;0621218.78(pF)
43.141.5103010
P2
也丄0.25
N14
由y参数得Cie
3
3.5103
6
23010
18.58(pF),
Coe
3
盘帝10.6(pF)
RS
22
P22Cie18.7810.6o.25218.587.02(pF)
11
rw2J1.51067.02m2491(MHz)
固有损耗电导:
go
QooL
2QofoL
23.1410049.110*^2「6106(S)
Rgoe
23
P2giego0.210
23
0.252.81021.4100.396(mS)
Ql
1
366
G0L0.39610230101.510
8.9
Ql
竺3.37(MHz)
8.9
AV0
RRdZJ1O.25V36210328.4
G0.39610
(5)
当电路工作温度或电源电压变化时,会引起
y参数变化,从而AVo和bw会发生变化。
6.3
某场效应管调谐放大器电路如题图6.3所示,为提高放大器稳定性,消除管子极间电容CDg引起的内部反馈
电路
中加了G、Ln元件,试解答下列问题。
(1)
分析CN、Ln是如何消除CDg引起的内部反馈的?
分析其它各元件的作用;
画出放大器的交流等效电路;
导出放大器电压增益A/o表达式
Cn
N
C6输入II
C1
D
8上
rJ
IA
C2二R2
Vdd
C4
cI:
3二L2
输入
lnCn
•
G
S
L1
AC3”2
输出
解:
(1)Ln、Cn与Cdg组成并联谐振回路,使得漏栅之间的反馈阻抗为,故消除了漏栅之间的反馈,即消除了Cdg引
起得内部反馈,实现了单向化。
(2)各元件的作用:
Li、Ci组成并联谐振回路,起选频作用;L2、C3组成并联谐振回路,起选频作用,作放大器的负
载;C5、C6为输入、输出的耦合电容;Ln、Cn组成串联谐振回路,减小内部反馈;R、只2为偏置电阻,提供场效应管
的工作点;C2为旁路电容;C4为电源滤波电容;场效应管用作放大器。
(3)交流等效电路如上图:
(4)与晶体管相似,设y参数分别为yis、yrs、%、弘且%0,且设负载(Gl)接入系数为P2,C3并联谐振回路固有损耗为go
贝yAIyfs|VgsP?
P21yfsI
(g°sP2Glgo)vgsG
6.4题图6.4示出了晶体管丙类调谐功放晶体管的输出特性(vbe最大值对应的一条输出特性曲线)和负载线A-B-Q直
线(也称输出动特性),图中C点对应的VCE等于电源VCC,试解答下列问题。
(1)当Vi=0,VCE=VCC时,动特性为何不从C点开始,而是从Q点开始?
(2)导通角为何值时,动特性才从C点开始?
(3)ic电流脉冲是从B点才开始发生,在BC段区间并没有ic,为何此时有电压降vbc存在?
题图6.4
解:
1)根据电路可得
则在Vi0,VceVcc时,icGVbmcos,又因为0/2,所以ic0
因此,当Vi0,VceVcc时,动特性不从C点开始,而是从Q点开始。
2)根据1)的推倒可知,当icGVbmcos0时,即/2时动特性才从C点开始
3)由于该电路的负载是LC谐振网络,则虽然在BQ段ic为0,但是因为LC谐振网络具有储能作用,电感L对电容C
充电后,电容C两端的电压造成此时电压降BC
(%0)
Vb0)
6.5谐振功率放大器工作在欠压区,要求输出功率Po=5W,已知VCo=24V,VBB=VD,Re=53Q,设集电极电流为余弦脉冲,即
Icmcosic0
试求电源供给功率Pd和集电极效率
解:
由题乂知:
VD
VBB,而
arcos
VdVbb
Vim
,可得:
/2(rad)
0()
1()
由Po
1sincos
1cos
1sincos
1cos
1
2VcmIcm1()
1
2
1(I
21cm
1())2Re5W
Vcm
Ic1mRe)
125
得Icm2250.869(A)
\53
PDVCCIm
0()兰
0.869
6.64(W)
P。
5
C
PD6.64
75.3%
6.6实测谐振功率放大器,
发现输出功率Po仅为设计值的
20%而Ico却略大于设计值。
试问放大器工作于什么状态?
如何调整放大器,才能使P和
Ico接近设计值?
解:
根据图6.3.5知,该放大器工作在欠压状态。
可以适当增大导通角0或Re的值。
6.7
试求题图6.7所示各传输线变压器的阻抗变换关系式R/R及相应特性阻抗Zc表达式。
jfTYY>
nrrnZL1
Ri
Tr
Tr.
i「2
Rl
Rl
Rl
(c)
Rl
题图6.7
解:
(a)由图可知:
ii4iL,Vl
4vi,故R/Rl1/16,
Zc1Zc2丿
1/4ii
4R
(b)
由图可知:
iL4ii,v4vl,
2vl
R/Rl16,Zc1
li
8Rl,
Zc2
(c)
由图可知:
VlV22*i*Rl/22*i*
Rl/2
1
2Vi
R2ii号2ii2荀,故R/Rl4,
Zc1Zc2
2Rl
(d)
由图可知:
iL3ii,Vi3vl,故R/Rl
9,Zc1Zc2翌
ii
3Rl
(e)
由图可知:
ii
v1
3i|_,VL3vi,故Ri/RL1/9,ZciZc23RRl,Zc3RL
iL3
6.8
证明题图6.8中FB开路(即B端信源开路)时FC和R)上的功率都为Pa/2,其中Pa=I・V。
Va()
IAI2D
riIiI2J
V2CF
-|4
v1+v2
解:
根据传输线的变压器的特性可知:
1=(1i+I2)
Ii2
I1+2
题图6.8
I1=12=1/2Vl=V2
根据功率合成(或分配)网络的最佳传输条件可知:
RC=R/2
F=2RRc上的电压V=V-ViR)上的电压V^d=Vi+V2
VI2*RdV2(IiI2)*RcVi(IiI2)*Rc
*2Rv1v1viI*Rc
VViI*Rcv1V
对于推导v仁V/2也可根据教材进行说明
民上的功率Prc(VVi)*(IiI2)V*I^Pa
22
题图6.9
6.9
R)上的功率PrdI2(ViV2)-V丄Pa
22
解:
高频等效电路、电感线圈的同各端如下图所示:
(a)
(b)
(C)
Li
6.10试判断题图6.10所示交流通路中,哪些不能产生振荡。
若能产生振荡,则说明属于哪种振荡电路。
C
L2
口
VT丄
TC2
(b)
(c)
(d)
(e)
⑴
C3
VT
Ci
题图6.10
解:
(a)不能振荡(负反馈);(b)互感耦合振荡器;
(c)不能振汤
(Xbe与Xbc同性质);
(d)电感三点式振汤器;(e)不能振汤;⑴
电容三点式振荡器;
6.11题图6.11为一三谐振回路振荡器的交流等效电路,若电路参数之间的关系为:
(1)LiC>L2G>LG;
(2)LiC=L2G=LC3;(3)L2C>L3C3>LQ;
fo与各回路的固有谐振
试分析以上三种情况下电路能否振荡?
若能振荡,则属于哪种类型的振荡电路?
其振荡频率
频率f1、f2>f3之间是什么关系?
VT
土C3
Ci
L3
题图6.11
L
解:
由于并联回路的谐振频率为f。
LC回路的等效阻抗为Z—C,可得:
ffo时Z为容性;ff。
2JLCj(L丄)
C
时Z为感性
(1)可得flf2f3,Zi、Z2同性质必须ff2(容性),或者ffl(感性)
而ffi时,Z3为感性,不能振荡;
ff3时,Z3为容性,不能振荡;
f2ff3Z3为感性,能振荡;
可见当LiCiL2C2L3C3时能振荡,为电容三点式,且f2fof3
(2)L1C1L2C2L3C3任何频率时都有Zi、Z2、Z3同性质,不能振荡
(3)可得f2f3fi,Zi、Z2同性质必须ffi(容性),
或者ff2(感性)
而ffi或者ff2时,Z3都与Zi、Z2同性质,不能振荡
6.12题图6.10(a)、(b)分别为10kHz和25kHz晶体振荡器,试画出交流等效电路,说明晶体的作用,并计算反馈系数。
10KQ
15V
15V
(b)
题图6.12
解:
交流等效电路如下图所示:
(b)
晶体作用:
(a)高Q值电感;(b)短路线
1501500
反馈系数:
由F匕,得:
(a)F15015000.45;(b)
、,300
Vo
43270
F432700.14
270
6.13将石英晶体正确地接入题图
6.13所示电路中,组成并联型或串联型晶振电路
VCC
(b)
题图6.13
解:
(a)用晶体取代L即可,构成并联型晶振电路;
(b)晶体一端接G和C2之间,另一端接到发射极,构成串联型晶振电路。
6.14若非线性器件的伏安特性为i=av+a2V2,其中v=Vcos3ct+SmcosQt+(Vqm/2)cosQt,且满足wc>>Q的条件。
求电流i中的组合频率成分。
33
解:
iaiVa2V2ai(Vcmcos^VQmcosQt)a2(Vcmcos-VQmcosQt)2
可以看出i中含有直流、%Q,2w,2Q,wQ。
6.15两个信号的表达式分别为V1二Vimcosw1t(V>和V2二Mmcosw2t(V)。
试写出两者相乘后的数学表达式,并定性画出波
形和频谱示意图
2)tcos(
)t]
V1mV2m,
tcos2t[cos(
1
—V1nV2m
2
1
—V1mV2m
+v(t)
c1c1c1c2
频谱
波形
试求该调幅波的载波振幅Vcm载波角频率3c、调制信号角频率Q、调制度m和带宽BW的值。
解:
va(t)25(10.7cos2500t)sin2106t(V)
对照AM波表达式va(t)Vcm(lmacost)cos第可得:
Vcm25Vma0.7
f0106HzF500HzBW2F1000Hz
6.17某调幅发射机发射的未调制载波功率为9kW当载波被角频率为Q1的正弦信号调制后,发射功率为10.125kW,
试计算调幅度m1。
如果再加一个角频率为Q2的正弦信号对其进行40%调幅后再发射,试求这两个正弦波同时调幅时的发射总功率。
解:
又题义知:
P09KW
P0P1R1mfF»10.125KW可得m10.5
2
而PF0P!
P2P0^mfP。
im|P010.12510.42910.845KW
222
6.18已知某调幅波的表达式为vat2510.7cos2500010.3cos2104tsin2106t(V)
试求其包含的频率分量及相应的振幅值,并求出该调幅波的峰值与谷值
6
解:
Vat25sin210t8.75[sin2
64
3.75[sin2(1010)tsin2
6
(105000)tsin2
64
(1010)t]
6
(105000)t]
包含的频率分量及相应的振幅值:
1MHz25V
1.005MHz8.75V
0.995MHz8.75V
1.01MHz3.75V
0.99MHz3.75V
调幅波包络为251
0.7cos2
500010.3cos2
10
4t,可化简为
37.615cos2
3.55000t
6
2,
最大值为
37.6V,最小值为0V
即调幅波的峰值与谷值分别为37.6V、0V。
6.19已知某调幅波的频谱如题图6.19所示。
试写出该调幅波的数学表达式,并画出实现该调幅波的原理框图
5V
2V2V
1V
1V
0.2V
1
0.2V
丄
0.5V
丄
0.5V
丄
0.5V
L
0.5V
L
0.2V
1
0.2V
1
kHz
►
9679709739879909931000100710101013102710301033
题图6.19
解:
34
vat5[1ma1(1ma3cos610t)cos210t
ma2(1ma4cos6103t)cos6104t]cos2106t
于是有:
5ma1
/22,
5ma2/2
1
5ma1
ma3/4
0.5,
5ma
2ma4/40.2
可得:
ma1
0.8,
ma2
0.4,
ma30.5,ma40.4
vat5[10.8(1
0.5cos6
3
103t)cos2
104t
346
0.4(10.4cos610t)cos610t]cos210t
框图如下:
v1
v2
6.20画出题图6.20所示多级调制产生SSB言号的框图中
A、BC三点的频谱图。
已知foi=5MHzfo2=50MHzfo3=100MHz
并说明为何要采用逐级调制方法。
車调制信号频谱
04kHz
Vo(t)
SSB
fo2
fo3
题图6.20
解:
A、B、C点频谱图如下:
F(f)
0,——I
5M5.004M
F(f)
B:
55M55.004M
xF(f)
C:
155M155.004M
f
采用多级调制主要是为了增加两个边频带之间的相对距离,使得易于设计滤波器。
6.21用题图6.21(a)所示的电路产生AM波,已知调制信号v(t)=V伽cosQt,载波Vc(t)=Vemcos®ct,用示波器测量得到输出端的波形产生了过调制失真如题图6.21(b)所示。
则应如何调整电路参数克服这种失真?
(注:
直流电压Eo、载波和调制信号幅度均不能改变)
AM波
Vct
(a)调幅器电路
(b)过调制失真波形
解:
由题图6.21(a)知
va(t)R3(E0警皿⑴
R3VcmEo(1
Ri
R1Vam
R2E0
cosat)cosgt
ma
R1VQm
R2E0
可减小色的值,从而减小
R2
ma,克服过调制失真。
6.22差分对管调幅电路如题图6.22所示。
已知载波Vc(t)=VCmCOSgct,调制信号v?
(t)=Vamcosat。
(1)若gc=107rad/s,LC回路对gc谐振,谐振电阻R=1kQ,巳二Ec=10V,FE=5kQ,Vc(t)=156cosgct(mV),v?
(t)=
5.63cos104t(V)。
试求输出电压vo(t)。
(2)电路能否得到双边带信号?
止)(经)
解:
(1)如图:
Ic1IE1LseVt,Ic2Ie2bseVt
(VBE1VBE2)vC(t)
Iee
1C11C21C2(1
1C1)
Ic2(1e
VT)Ic2(1
eVT)
I
1C2
得出:
Ic1
||伯Vc(t)
1C21EEth
而
1C2_(1C2
1
1C1)_(1C1
1C2)—1EE
-1EEth
vc(t)
2Vt
2
2
2
2
2Vt
而1EE1C3
v(t)10
Re
严)
2n1(V:
m)COS[(2n
1)
ct],其中
(Vcm)
2n1(丿
(156)
2n1(,
2n1⑹
2Vtn1
VT
Vt
26
n=1时,21(6)1.2
输出电压V0(t)EcRl1v⑴101.2COSct106(10.1v(t))cosct2Re
即v0(t)106(10.563cos104t)cos107t(V)
(2)不能,因为Iee
1C3
V⑴Ee,要得到DSB必须Ee
Re
0,而如Ee0,则没有直偏置,电路不能工作
6.23在题图6.23所示的包络检波器电路中,已知LC谐振回路固有谐振频率为10°Hz,谐振回路的谐振电阻R=20kQ,
检波系数kd=0.9,试回答下列问题。
(1)若is(t)=0.5cos2nx106t(mA),写出检波器输入电压Vs(t)及输出电压v°(t)的表达式。
(2)若is(t)=0.5(1+0.5cos2nx103t)cos2nx106t(mA),写出Vo(t)的表达式。
解:
(1)Vs(t)
is(t)
F1
1C
1Ro-
vstCl二
0.01F
<
=[
1(
题图6.23
10/2
2010/2
200.5cos2
106t2cos2106t(V)
Vo(t)KdVsm20.91.8(V))
36
10t)cos210t
10/2
Vs(t)200.5(10.5cos2
(2)22010/2'
36
2(10.5cos210t)cos210t(V)
vo(t)kd2(10.5cos2u103t)1.8(10.5cos2u103t)(V)
33
6.24检波电路图题图6.24所示。
已知Va(t)=0.8(1+0.5cos10nX10t)cos2nX465x10t(V),二极管的导通电阻
VD
rd=125Q。
求输入电阻Rid和检波系数Kd,并检验有无惰性失真和负峰切割失真。
C2
10F
Va(t)
C1
0.01F
R2
10k
Vo(t)
R1
4.7k
题图6.24
解:
&R2・35kQ
Kd
cos(V3RL)
0.81
直流负载为:
RR14.7kQ,交流负载为:
RqR1//R2,Rq/R0.68ma0.5,无负峰切割失真。
RC
4.7103
0.01106
4.7105,
mamax
Qmax
10.52
0.510n103
5.5105,无惰性失真
6.25为了不产生负峰切割失真,通常采用题图6.25所示的分负载检波器电路。
试问当m=0.3时,此电路是否会产生
负峰切割失真。
若该电路产生了负峰切割失真又应如何解决?
解:
题图6.25
(1)当电位器的动臂位于最上端时:
直流负载RRR25.21(K)
交流负载R
471
R1R2//ri20.511.33(k)
4.71
RI:
330.256ma0.3
R5.21
故电路会产生负峰切割失真。
可将电位器的动臂向下移动以增加R,
设移动后R2上边部分为R21,R2下边部分
,则:
RR1R25.21(K)
R1R21R22〃「i20.51R21^设
R221
(0.51R21恵\丄0.3解得:
R210.236(K)
R2215.21
R2
R21R224.7(K)
ma得:
R
所以将电位器的动臂向下移动,使得移动
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