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电子线路答案
4-2、为了有效激励电流放大器,电流源内阻
RS与放大器输入阻抗
Ri之间应该满足什么关
系?
如果是互导放大器,电压源内阻
RS与放大器输入阻抗
Ri
应该满足什么关系?
解:
1)在电流放大器中,
Ais
io
io
ii
Ai
RS
Ai
1
i
i
i
RR
Ri
s
i
s
1
S
i
RS
Ri
0即Ri
RS时,
1
1,此时Ais
Ai
,其值达到最大。
当
Ri
RS
1
RS
所以当Ri
RS时,能有效激励电流放大器。
Ags
io
io
Vi
Ri
Ri
Ag
1
2)在互导放大器中,源互导增益
Vs
Vi
Vs
AgRs
Rs
1
Ri
同理,当Rs
0
,即Ri
Rs时,
1
1,此时Ags
Ag,其值达到最大。
Ri
1
Rs
Ri
所以当Ri
RS时,能有效激励互导放大器。
4-3、在光纤通信系统中,接收机的前端,将光信号转换为微弱的电流信号,而后续电路要
求处理的是电压信号,这中间应设计哪一类放大器?
解:
因为输入端接收的是微弱的电流信号,而输出的是电压信号,所以应该设计一个互阻放
大器。
其模型如下:
ii
Ro
+
iS
RSRi
RLvo
+
-vot
-
互阻放大器
4-4、已知单级电压放大器的
Ri
2k
,Ro
50k
,Avt
200。
当输入信号源内阻
RS=1k
,输出负载电阻
RL
10k
时,试求该放大器的源电压增益
Avs。
RS
RL
电压放大器vo
10k
Vs
注意:
上图电压源有误。
解:
因为Avt
Vot=Vot
Vo
Av
RL
RO,
Vi
Vo
Vi
RL
所以Av
Avt
RL
200
10k
100
R
R
10k
50k
3
L
O
Avs
Vo
Vo
Vi
Av
Ri
100
2k
200
Vs
Vi
Vs
Rs
Ri
31k
2k
9
4-5、一放大器输入正弦波信号Vi
Vimsint,由于器件的非线性使输出电流
io
3sin
t
0.01sin2
t
0.005sin3t
0.001sin4t(mA),试计算其非线性失
真系数THD。
解:
令io
I0
I1msin
t
I2msin2
t
I3msin3t
I4msin4
t(mA),对应题中所
示可得:
I0
3,I1m
1,I2m
0.01,I3m
0.005,I4m
0.001
I
2
2
2
2
n
2
nm
(0.01)
(0.005)
所以THD
(0.001)
0.0112
I1m
1
4-6、在下图所示电路中,已知图(a)电路中N沟道JFET的VGS(off)
2V,IDSS5mA,
图(b)电路中
N沟道DMOS
管的VGS(th)
2V,
nCox
2l
0.6mAV2,试计算
VGSQ、IDQ、VDSQ。
解:
(1)根据图LP4-6(a)所示,作出其直流通路:
VDD(24V)
RG1
R
D
RR
S
G2
可得到:
VGSQ
VGVS
VDD
RG2
RS
IDQ
RG2
RG1
IDQ
IDSS(1
VGSQ)2
VGS(off)
代入题中的已知条件,可得:
VG
VDDR
RG2
24V
15k
3.13V
R
100k15k
G1G2
所以VGSQ
VG
VS
3.13V
2IDQ
(1)
IDQ
5
VGSQ
2
(2)
(1
)
2
联立
(1)、
(2)解得:
V
753.6mV
或V
3.65V
GSQ
GSQ
因为VGSQ
3.65V
VGS(off)
2V
所以取:
VGSQ
753.6mV
IDQ
VGSQ
3.13
1.94A
2
VDSQ
VDD
IDQ(RDRS)241.94(4.72)11V
(2)
根据图LP4-6(b)所示,作出其直流通路:
VDD(18V)
RG1RD
RSRG2
可得到:
VG
VDD
RG2
150k
R
R
18V
2.35V
1000k
150k
G1
G2
又因为V
I
D
R
2I
DQ
S
S
所以VGSQ
VG
VS
2.35V
2IDQ
(1)
IDQ
nCoxW(VGSQ
VGS(th))2
2l
即IDQ
0.6mAV2
(VGSQ
2V)2
(2)
联立
(1)、
(2)解得:
V
467.7mV或V
4.37V
GSQ
GSQ
因为VGSQ
4.37V
VGS(th)
2V
,所以VGSQ
467.7mV
2.35V
(
467.7mV)
1.41A
所以IDQ
2
VDSQ
VDD
IDQ(RD
RS)
181.41(4.7
2)8.553V
4-8、共源放大电路如下图所示。
已知场效应管的gm1mS,rds200k。
试:
(1)画出小信号等效电路;
(2)求Av、Ri、Ro'、Ro。
解:
(1)小信号等效电路如下:
R
gmVgs
rds
G3
vi
vo
RD
RG1RG2RS1
(2)因为R'
,所以
RiRG1//RG2
RG3
300
100
Ω
i
300
10001.75M
求R'
100
,外加激励得:
o
(i1
gmVgs)rds
i1RS1
V1
Vgs
0i1RS1
(注:
图中应将V1、i1标出,并标出场效应管的三个极:
G、S、D)
所以:
(i
1
g
iR
)r
ds
iR
V
m1
S1
1
S1
1
(1gmRS1)rds
RS1
V1
Ro'
i1
(1
1103
2
103)
200
2
Ro'
所以R'
602k
o
Ro
Ro'
//RD
602
10
9.84k
602
10
110310103
v
gmVgsRD
g
R
Av
o
m
D
11103
2103
3.33
vi
Vgs
gmVgsRS1
1gmRS1
4-9、在下图所示的共栅放大电路中,已知场效应管的
gm
1.5mS,rds
100k
,当
vs
5mV时,试画出小信号等效电路,并求输出电压
vo。
解:
(1)
rds
ii
io
gmVgs
R5
vo
R4
R3
R6
vs
(注:
1.图中电压源画法有误。
2.图中应标出场效应管的三个极:
G、S、D。
3.图中应标出输入电流i和输入电压vi)
(2)输入电阻Ri
由图可得:
(igV
gs
)r
ds
i(R//R)
V
m
3
6
gs
进一步可得:
i(rds
R3//R6)
Vgs(1
gmrds)
因为vi
Vsg而且Ri
vi
i
所以有R
Vgs
rds
R3//R6
100
i
i
1
gmrds
1
1.510
(1)
12
24
12
24
715
3
100
103
RiRi
//R4
3
103
715
577.4
3
103
715
vo
i(R3//R6)
i(R3//R6)
Av
Vsg
(2)
vi
Vgs
由
(1)式得:
Vgs
i(rds
R3
//R6)
1
(3)
gmrds
将(3)式代入
(2)式可得:
i(R3//R6)(1
gmrds)
8(11.5103
100103)
Av
R3
//R6)
100
11.2
i(rds
8
vo
vo
vi
Av
Ri
11.2
577.4
Avs
vi
vs
R5Ri
500
6
vs
577.4
所以vo
Avs
vs
65
30mV
4-18、在下图所示电路中,晶体三极管的
150,VA
100V,VBE(on)
电阻Ri、输出电阻Ro,电压增益Av。
设各电容对交流呈短路。
RB1
56k
B
RB2
15k
解:
解得直流通路:
VB
VCC
RB2
15
15
3.169V
RB1
RB2
56
15
IEQ
VB
VBE(on)
3.169
0.7
1.22mA
R
R
20
2
103
E1E2
因为I
EQ
(1
)I
,I
CQ
I
BQ
,所以I
CQ
1.212mA
BQ
rbe
VT
VT(1
)
(1
150)
26
3.218k
IBQ
IEQ
1.22
rce
|VA|
|
100|
82.5k
ICQ
1.212
103
交流小信号模型:
ib
io
gmvbe'
rbe
i
rce
RB2
RB1
RC
Vi
+
RE1
RL
ve
0.7V,试求输入
VCC(15V)
RC
C
E
RE1
20
RE2
2k
Vo
Re
求输入Ri:
RE1右侧电路的等效电阻为Re,设端电压为Ve,电流为i,有:
Ve
(i
ib)rce
i(RC//RL)
又因为ib
Ve
,代入前式有:
Ve
i
i
Ve
rce
i(RC//RL)
i
RE1
RE1
解得:
Re
Ve
rce
rce
RC//RL
20.14
i
1
rce/RE1
RE1//Re
20
(
20.14)
20
2.877kΩ
20.14
Ri
rbe
RE1//Re
3.218
2.877
6.1k
所以R
R//R
//R
56//15//6.1
4.02k
i
B1
B2
i
求电压增益Av:
ib
io
gmvbe'
rbe
rce
Vi
RB2
RB1
+
RE1
RC
RLVo
ve
为求电压增益Av,在输入端口施加信号电压Vi
,则:
Vo
ioRC//RLio
ibrce
ib
ioRE1
解得:
io
rce
RE1
150
82.50.02
143
ib
rce
RE1
RC//RL
82.5
0.02
8.2//8.2
V
ioRC//RL
i
R//R
4.1
Av
o
oC
L
143
96
Vi
ibRi
ib
Ri
6.1
求输出电阻Ro:
由于信号源内阻未知,故电路输出电阻Ro不可能求出。
若考虑输入端口电压Vi由理想
电压源提供,即假设信号源内阻为零,可如下求出电路的输出电阻Ro:
ibio
gmvbe'
rberce
RB2
RB1
+
RC
Vi
RLVo
ve
RE1
将输入端口短
Ro
路,移去RC
和RL,先求Ro'。
在RC两边加激励,有:
Vo
(io
ib)rce
rbeib
ib
RE1
io
,代入前式,有:
RE1
rbe
Vo
(io
RE1io)rce
rbeRE1io
RE1
rbe
RE1
rbe
R
Vo
(1
RE1)r
rbeRE1
o
io
RE1
ce
RE1rbe
rbe
[1
150
0.020]
82.5+3.218
0.020
0.020
3.218
0.020
3.218
158.94+0.02
158.96
所以:
R
R'
//R
159
8.2
7.8k
o
o
C
159
8.2
4-10、共漏放大电路如图所示,
(1)画出小信号等效电路;
(2)推导Avs,Ri,Ro的表达
式。
设rds和RL的作用忽略。
ii
g
s
RS
R1
gmvgs
R2
vi
RLvo
vs
R3
d
解:
小信号等效电路如右图所示。
忽略
rds和RL的作用,则:
vi
iiR1
(ii
gmvgs)R3
(1)
vgs
iiR1
gmvgsR2
(2)
vo
gmvgsR2
(ii
gmvgs)R3
(3)
联立
(1)、
(2)上式,消去vgs,有:
Ri
vi
R1
R3
R1R3
ii
1
R2
gm
联立
(1)、
(2)、(3)式,消去
vgs、ii,可得:
v
R3
gmR1R2
R2R3
R3R1
Av
o
vi
R1R3
gmR1R2
R2R3
R3R1
Avs
Ri
Av
1
R3
R1R2
R3R1
Rs
Ri
Rs
Ri
1
R2
gm
求输出电阻的等效电路如右图所示,由图有:
g
s
i
v
(i
gmvgs)R2
R3//(R1
Rs)
gmvgs
R3
RS
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