模拟电子技术教程第6章习题答案.docx

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模拟电子技术教程第6章习题答案

第6章习题答案

1.概念题：

（1）由运放组成的负反馈电路一般都引入深度负反馈，电路均可利用虚短路和虚断路的概念来求解其运算关系。

（2）反相比例运算电路的输入阻抗小，同相比例运算电路的输入阻抗大，但会引入了共模干扰。

（3）如果要用单个运放实现：

Au＝－10的放大电路，应选用A运算电路；将正弦波信号移相＋90O，应选用D运算电路；对正弦波信号进行二倍频，应选用F运算电路；将某信号叠加上一个直流量，应选用E运算电路；将方波信号转换成三角波信号，应选用C运算电路；将方波电压转换成尖顶波信号，应选用D运算电路。

A.反相比例B.同相比例C.积分D.微分E.加法F.乘方

（4）已知输入信号幅值为1mV，频率为10kHz～12kHz，信号中有较大的干扰，应设置前置放大电路及带通滤波电路进行预处理。

（5）在隔离放大器的输入端和输出端之间加100V的电压会击穿放大器吗？

（不会）加1000V的交流电压呢？

（不会）

（6）有源滤波器适合于电源滤波吗？

（不适用）这是因为有源滤波器不能通过太大的电流或太高的电压。

（7）正弦波发生电路中，输出端的晶体管一定工作在放大区吗？

（一定）矩形波发生电路中，输出端的晶体管一定工作在放大区吗？

（不一定）

（8）作为比较器应用的运放，运放一般都工作在非线性区，施密特比较器中引入了正反馈，和基本比较器相比，施密特比较器有速度快和抗干扰性强的特点。

（9）正弦波发生电路的平衡条件与放大器自激的平衡条件不同，是因为反馈耦合端的极性不同，RC正弦波振荡器频率不可能太高，其原因是在高频时晶体管元件的结电容会起作用。

（10）非正弦波发生器离不开比较器和延时两个环节。

（11）当信号频率等于石英晶体的串联谐振或并联谐振频率时，石英晶体呈阻性；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。

（12）若需要1MHz以下的正弦波信号，一般可用RC振荡电路；若需要更高频率的正弦波，就要用LC振荡电路；若要求频率稳定度很高，则可用石英晶体振荡电路。

（13）设计一个输出功率为20W的扩音机电路，若用乙类互补对称功率放大，则应选至少为4瓦的功率管两个。

（14）对于甲类变压器音频功率放大电路，在没有输入信号时，扬声器不发声，这时管子的损耗最小。

对吗？

（不对，此时管子功耗最大）

（15）线性电源的调整管工作在放大区，所以称为线性电源，线性电源因调整管消耗功率较大，工作效率低。

（16）开关电源调整管工作在非线性区区，或在饱和/可变阻区、或在截止区，所以开关电源功耗小、体积小，工作效率高。

（17）在线性电源中，所谓并联式稳压电路是指负载与调整管并联，串联式稳压电路是指负载与调整管串联，有人说后者是在前者的基础上发展起来的，你说对吗？

（对）

（18）最常见的整流电路是二极管整流电路，整流只能用二极管吗？

（不一定）

（19）滤波的实质就是储存和释放能源，在中小功率电源中常用电容来滤波，在输出电流较大时需要用电感和电容来滤波。

开关电源中因工作频率较高，用较小容量的滤波元件就可以达到很好的滤波效果。

（20）目前常见的数码产品充电器是开关电源吗？

（是）

（21）你认为线性电源和开关电源那种更容易持续提供大电流电源？

（开关电源）开关电源的缺点是会产生射频干扰。

图6-113习题2电路图

2.理想运放组成如图6-113所示电路。

（1）导出uo与ui的关系式；

（2）若要求电路的闭环增益︱Auf︱=100，Ri>100kΩ，在R2=R3=500kΩ条件下，请设计R1、R4的参数。

解：

根据虚短路和虚断路有：

可求得：

即：

可得，

（2）因要求Ri＝R1>100kΩ，可取R1＝150KΩ，将︱Auf︱=100代入上式得R4＝17.86KΩ。

3.理想运放组成如图6-114所示各电路，试求出输出信号与输入信号的关系式。

（a）（b）

（c）（d）

图6-114习题3电路图

解:

（a）

（b）

（c）

（d）

4.在图6-114所示各电路中，集成运放的共模信号分别为多少？

要求写出表达式。

解:

共模信号即为运放同相端或反相端的电压。

（a）

（b）

（c）

（d）

5.试设计一多项式电路，使输入输出满足关系为uo=5ui1+10ui2－2ui3－0.5ui4－50ui5，要求电路改变一个电阻值就能改变多项式的相应系数。

习题5答案图

解：

取Rf=100KΩ，则：

R1=20KΩ，R2=10KΩ，R3=50KΩ，R4=200KΩ，R5=2KΩ

R6、R7为输入端平衡电阻，

6.如图6-115所示电路中，运放均为理想器件。

（1）假设Rw的滑动端位于中间位置，写出uo1、uo与ui的关系式；

（2）当RW的滑动端由下而上移动时，uo怎样变化？

图6-115习题6电路图

解:

（1）A1构成反相比例运算电路，A2为电压跟随器，A3为反相加法运算电路。

所以，

其中

，

为戴维南定理等效的＋5V电压源支路。

（2）当RW的滑动端由下而上移动时，uo的反向偏移量将增大。

7.积分器及输入波形如图6-116所示，电源电压为±15V。

（1）设通电之前，设uC=0V，作出输出电压uo的对应波形图；

（2）当R或C分别变化时，请用图描述uo的对应波形图变化趋势。

（a）（b）

图6-116习题7电路图

t2

120

t/ms

6

ui/V

0

uo

-6

t1

60

0

-7.66

t/ms

解:

（1）

代入数据，可得t=t1时，uo=-7.66V

R或C变小

t2

120

t/ms

t/ms

6

ui/V

0

uo

-6

t1

60

0

-7.66

-15

R或C特别小

（2）R或C变大时，t=t1时的uo幅值变小；反之，幅值变大，但不能超过电源电压15V，趋势图如下：

t2

120

t/ms

6

ui/V

0

uo

-6

t1

60

0

-7.66

t/ms

R或C变大

8.在图6-117所示电路中，设所有电阻均为10kΩ，试求该电路的电压放大倍数。

图6-117习题8电路图

解:

运放A2的输出设为u02,有

再根据运放A1的虚短与虚断，有

可得：

uo＝－0.5ui

（a）（b）

（c）（d）

图6-118习题9电路图

9.试分别求解图6-118所示各电路的电压传输特性。

解:

图（a）所示电路为单限比较器；图（b）所示电路为窗口比较器；图（c）所示电路为参考电压不为0的迟滞比较器；图（d）所示电路为参考电压为0的迟滞比较器。

电压传输特性如解图所示。

[说明：

设图（b）中运放电源电压为±12V；Vcc=12V，R2>>R1]

（a）（b）

（c）（d）

习题9答案图

10.写出下列图6-119（a）、（b）的输入、输出电压关系。

（a）（b）

图6-119习题10电路图

解:

（a）

（b）

图6-120习题11电路图

11.如图6-120为一种不随输入频率变化的不失真限幅放大器。

在一定的频率范围内，输出电压uo的幅值恒等于VE，请详细分析其基本原理。

（修正：

图6-120中去掉D2、D3（分别短路），乘法器M的系数Kxy改为-1/2）

解：

电路由以下几部分组成：

输入信号ui通过电阻分压产生uo1=1/2ui；

D1、C3和A1组成峰值保持电路，uo2输出为uo1的峰值，设峰值为VC；A2为减法电路，uo3=VE-uo2=VE-VC；

A3与乘法器S构成除法运算，uo4=-uo3/KxyVC=（VC-VE）/KxyVC，当乘法器S的系数Kxy=1/2时，uo4=2（VC-VE）/VC；

M为乘法器，其系数Kxy=-1/2，uo5=Kxyuo4ui=-（VC-VE）ui/VC；

于是：

。

此式表明，当ui幅值变大时，峰值VC也变大，故输出uO不变。

12.在下列各种情况下，应分别采用哪种类型（低通、高通、带通、带阻）的滤波电路。

（1）传输300~3400Hz的音频信号；

（2）传输频率低于10HZ的缓慢变化信号；

（3）抑制频率为50Hz交流电源的干扰；

（4）抑制频率为1kHz以下的信号。

解:

（1）带通

（2）低通

（3）带阻

（4）高通

13.图6-121所示为几种有源滤波电路。

（1）从电路图直接判断各电路图为什么类型的滤波器，分别为几阶；

（2）推导图（d）的传递函数、频率特性表达式及滤波参数表达式。

（a）（b）

（c）（d）

图6-121习题13电路图

解:

（1）（a）图为一阶高通滤波器；（b）图为一阶低通滤波器；（c）图为二阶带通滤波器；（d）图为二阶高通滤波器；

（2）（d）图为二阶无限增益多路反馈高通滤波器。

其中，

14.已知某有源滤波器的传递函数为：

分析该传递函数具有哪种滤波器的特性，并计算该滤波器的特征频率、品质因数及通带增益。

解:

该传递函数为二阶压控电压源低通滤波器（见教材公式6-26），式中的频率越高，Au越小，说明是低通。

其中：

通带增益

，特征频率

得：

品质因素

15.电路如图6-122所示，试用相位平衡条件判断哪个电路可能振荡，哪个不能，并简述理由。

（a）（b）

（c）（d）

图6-122习题15电路图

解:

图（a）所示电路有可能产生振荡。

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˚的频率，加上运放的反相，可满足振荡的相位条件。

图（b）所示电路有可能产生振荡。

图中RC串并联网络在谐振点相移为零，所以电路构成正反馈，可满足振荡的相位条件。

图（c）所示电路不能产生振荡。

图中RC串并联网络在谐振点相移为零，所以电路构成负反馈，不能满足振荡的相位条件。

图（d）所示电路两级放大产生360˚的相移形成正反馈，有可能产生振荡。

图6-123习题16电路图

16.如图6-123所示RC串并联正弦波振荡电路，运放为理想运放。

（1）标出运放A两输入端的极性；

（2）若要求振荡频率为840Hz，试确定R的阻值。

（3）写出振荡平衡时Rf与R1的关系表达式，并说明Rf的大小对输出的影响。

（4）对电路进行改进，使其具有稳幅功能。

解:

（1）运放A两输入端的极性为上负下正。

（2）根据振荡频率

，得R＝18.95KΩ。

（3）在振荡平衡时要求Rf≧2R1；当Rf小于2R1时会停振；当Rf大于2R1时，波形会失真。

（4）通常用两种方法。

方法一是R1选用正温度系数的热敏电阻；方法二是类似教材中图6－41所示在Rf上串联两个正反并接的二极管。

17.电路如图6-124所示，试用相位平衡条件判断哪个电路可能振荡。

（a）（b）（c）

（d）（e）（f）

图6-124习题17电路图

【修正：

教材中该题图6-124（b）中变压器应标出同名端，初级在上，次级在下】

解:

（a）不能；（b）可能；（c）可能；（d）不能；（UCEQ=0）

（e）可能；（f）不能；

18.已知图6-125所示电路。

已知VCC＝12V，R＝10kΩ，C＝0.1μF，R1＝40kΩ，R2＝10kΩ。

图6-125习题18电路图

（1）说明电路功能；

（2）画出电路输出波形，标注周期、脉宽和幅值。

解：

（1）电路为占空比可控的矩形波发生电路。

（2）忽略二极管动态电阻

振荡周期：

习题18答案图

脉冲宽度：

uo波形如下。

19.已知图6-126所示电路为压控振荡电路，场效应管T工作在开关状态，当其截止时相当于开关断开，当其导通时相当于开关闭合，管压降近似为零；ui＞0。

图6-126习题19电路图

（1）分别求解T导通和截止时uo1和ui的运算关系式uo1＝f（ui）；

（2）求出uo和uo1的关系曲线uo＝f（uo1）；

（3）定性画出uo和uo1的波形；

（4）求解振荡频率f和ui的关系式。

解：

（1）当T导通时（uo=+12V），u1+＝ui/3。

当T截止时（uo=-12V），A1的正反相输入端叠加。

t

+12

u/V

t0

0

+6

-12

-6

uo

uo1

t1

t2

（2）A2为迟滞比较器。

UTH=±6V,Uo=±12V。

uo和uo1的关系曲线如图所示。

uo1/V

+12

uo/V

0

-6

+6

-12

（3）uo和uo1的波形如图所示。

（4）先求周期：

因为

得：

再求振荡频率：

f=1.39ui

20.如图6-127所示由运放组成的全波整流电路。

（1）详细说明电路的工作原理及运放的作用；

（2）画出ui、uo1、uo2、uo的对应波形。

图6-127习题20电路图

解：

在许多场合我们只须测量交流电压的平均值，这时可采用如图6-127所示的电路，该电路实质上是全波整流电路。

运放A1为正向放大器提供一定增益使输入阻抗提高，运放A2和A3组成含源精密整流。

在Va的正半周期A2输出为负，D2导通，D1截止，R5

习题20答案图

为反馈电阻。

；在Va的负半周期A2输出为正。

D1导通，D2截止，b点的电位等于a’的电位，Vb＝0。

可见Vb为半波整流输出。

A3组成加法器。

按照图中的电阻取值，即R9=R7=20K,R3=R5=R6=10K，在Va的正半周uo＝-（2Vb＋Va）；在Va的负半周uo为-（Va＋0），uo为Va的全波整流；各点输出波形如图所示。

图6-128习题21电路图

21.在图6-128所示电路中，已知VCC＝12V，RL＝8Ω，静态时的输出电压为零，在忽略UCES的情况下，试问：

（1）求当ui的有效值为6V时的输出功率和效率。

（2）求当输入信号足够大时的最大输出功率Pom、效率及晶体管的最大功耗；

（3）给出管子功耗最大和最小时的输出电压值。

（4）说明D1、D2的作用，若其中一个管子虚焊，有可能会产生什么后果?

解：

（1）

（2）

（3）uo=0.6VCC=7.2V，功耗最大;uo=0时功耗最小。

（4）消除交越失真。

若其中一个二极管虚焊，功放管有可能烧毁

图6-129习题22电路图

22.如图6-129所示功率放大电路。

设VCC=9V，RL=8Ω，R=1KΩ。

T2、T4管的参数为ICM=2A，U（BR）CEO=40V，PCM=4W，UCES=1V。

（1）以稳定输出电压为目的，给电路引入合适的反馈。

（2）如若希望得到10倍的电压增益，估算反馈电阻Rf的值。

（3）说明电路中各晶体管的用途；

（4）换成4Ω的负载，功放管是否安全工作？

解：

（1）反馈电阻Rf接在负载和运放反向端之间，构成电压串联负反馈；

（2）

（3）

T1管和电阻R3、R4构成UBE倍增电路，给功放管提供1.4的偏压；T2、T3组成NPN型复合管，T4、T5组成PNP型复合管，构成复合管乙类互补输出。

（4）不安全

图6-130习题23电路图

23.图6-130所示功放电路。

（1）调节哪个电阻可使T1的发射极电位在静态时为1/2VCC；

（2）忽略晶体管的基极电流，求静态时R3电阻上电流的表达式。

（3）说明电容C2的作用；

（4）估算输入信号足够大时的最大输出功率Pom。

解：

（1）调R3

（2）

（3）电容起自举作用，用来提高输入阻抗

（4）

图6-131习题24电路图

24.如图6-131所示电路为能输出两种电压的整流电路。

已知变压器副边电压有效值U2＝20V、U3＝U4＝10V。

负载电阻RL1=1kΩ，RL2=100Ω。

试求：

（1）RL1和RL2两端电压的平均值，并标注电压的极性；

（2）各个二极管的平均电流及所承受的最高反向电压。

解：

（1）UO1=-0.45U2=9V,负电压输出；

UO2=0.9U3=9V，正电压输出；

（2）ID1（AV）=0.45U2/RL1=9mA，UD1=1.4U2=28V；

ID2（AV）=ID3（AV）=1/2UO2/RL2=90mA，UD2=2.8U4=28V；

图6-132习题25电路图

25．单相桥式整流电容滤波电路如图6-132所示，已知负载电阻RL=200Ω，要求输出电压15V。

（1）试确定副边电压U2及滤波电容C的数值；

（2）当出现其中一个二极管接反时输出电压UO有何变化，会产生什么后果？

（3）当RL断开时输出电压UO有何变化？

解：

（1）

U2=UO/1.2≈12.1V

C=0.04/RL=200μF

（2）UO=0，变压器次级短路，电流过大，时间长了有可能烧毁线圈；

（3）UO=1.4U2=16.8V

26.如图6-133所示直流稳压电源，输入电压有效值Ui为18V，稳压管的参数为UZ=9V，rZ=100Ω，最小稳定电流IZmin为4mA，最大稳定电流IZmax为40mA。

图6-133习题26电路图

（1）如果电网电压波动为±10％，负载变动范围为450Ω到无穷大，求限流电阻R的值；

（2）求负载为450Ω时的稳压系数；

（3）在什么情况下，电路不可空载。

解：

桥式整流电容滤波的输出电压即稳压电路的输入电压UI=1.2Ui=21.6V，当Ui波动10%时：

（3）在输入电压较高时，如果空载，稳压管会流过较大电流，当这个电流超过额定值时会损坏稳压管。

图6-134习题27电路图

27.如图6-134所示为差分放大构成的串联稳压电路，其中稳压管的稳定电压UZ=4.7V。

（1）电路由哪几部分组成？

说明稳压过程。

（2）计算UI=24V时输出电压UO的值；

（3）说明电阻R3、R4、R5的作用。

解：

（1）R1、R2组成采样电路；稳压管DZ提供基准电压；由T2、T3组成的差分电路实现比较放大；T1调整管调整输出电压。

（2）UO=[（R1+R2）/R2]UZ=7.8V

（3）R3-比较放大器的负载电阻，提高放大器的增益；R4-稳压管限流电阻，保证稳压管工作在稳压状态；R5-长尾电阻，抑制差分放大器的共模输出。

28.如图6-135所示直流稳压电源。

要求输出电压9V～12V。

已知稳压管的稳定电压UZ=5.1V。

调整管的参数：

ICM=0.5A，BUCEO=45V，PCM=3W。

（1）若采样电阻总电阻值2k，确定R1、R2、RW的值；

（2）若电网电压波动15%，负载电流变化0～100mA，调整管是否可安全工作。

图6-135习题28电路图

解：

（1）

（2）安全工作

UI=1.2×15V=18V

UIMAX=UI（1+0.15）=20.7V

UIMIN=UI（1-0.15）=15.3V

29.图6-136为某人设计的一个直流稳压电源电路。

（1）分析设计者的设计意图；

（2）指出电路的所有错误，并改正；

（3）在输出满负荷时，哪个电源模块发热厉害？

为什么？

图6-136习题29电路图

解：

（1）提供不对称正负直流电源；

（2）D2、D3接反；C1、C2接反；

（3）LM79M06，内部调整管C、E端压降大，故功耗大，发热厉害。

30.在已经设计好的具有两路输出的开关电源中，再增加一路稳压输出，如何修改电路，需增加哪些元器件，请画出示意图。

解：

在输出变压器中再增加一个何时匝数的线圈及其相应整流滤波电路即可（图略）。

31.将一个15V稳定直流电源U1，变成与U1完全隔离的+12V电源U2和+5V电源U3，应采用什么方案，请画出示意框图。

解：