电工电子学 第2版 教学课件 作者 林小玲 习题解答 第4章习题答案131104

第4章4.1.1选择填空：（1）放大电路产生零点漂移的主要原因是___c___。a.BJT噪声太大；b.放大倍数太大；c.环境温度变化引起BJT参数的变化（2）直接耦合放大器放大倍数越大，零点漂移现象就越__a____。（a.严重；b.轻弱；c.与放大倍数无关）（3）使用差动放大器主要目的是b。（a.稳定放大倍数；b.克服温漂；c.提高输入电阻）4.1.2什么是理想运算放大器，理想运算放大器工作在线性区和饱和区各有何特点？分析有何不同？答：当运算放大器符合下列条件时称为理想运算放大器1.开环电压放大倍数Au0→∞2.差模输入电阻Rid→∞3.开环输出电阻r0→04.共模抑制比→∞理想运算放大器工作在线性区时反相输入端电流和同相输入端电流均为零；反相输入端对地电压和同相输入端对地电压相等；由于输出电阻趋于零，因此负载变化时输出电压不变。分析时可以应用”虚地”和“虚短”概念和叠加原理理想运算放大器工作在饱和区时，输出电压只有两个可能即正负最大值，但两个输入端的电压不一定相等，两个输入端的电流也等于零。4.1.3要使运算放大器工作在线性区时，为什么通常要引入深度电压负反馈？答：由于运算放大器的开环电压放大倍数很大，微小的输入电压都会使输出电压饱和，另外由于干扰使工作难于稳定，所以要使运算放大器工作在线性区必须引入深度电压负反馈。4.1.4“虚地”是地吗？如何用图4-67电路加以说明？图4-67题4.1.4图图4-67题4.1.4图（a）　答：：虚地非地。在反相输入的运算电路中，虽然在深度负反馈时有，但毕竟不是零，否则运放也就是不工作了。为了正确理解虚地这一重要要概念，把图4-67中电阻R3的接地点改接虚地点，如图4-67（a）所示。此时反馈回路中只有一个电阻。因此，电路的运算关系就不难求得为这一结果显然与前面的不同，而且是错误的。4.2.1选择填空：（1）放大电路中，为了稳定静态工作点，可以引入___f___;如果要稳定放大倍数，应引入___a____;希望扩展频带，可以引入____a___;如果增大输入电阻，应引入__b___；如果降低输出电阻，应引入__d___（a.交流负反馈b.串联负反馈c.并联负反馈d.电压负反馈e.电流负反馈f.直流负反馈）。（2）当信号源内阻很大而又希望取得较强的反馈的作用时，应引入__d___;如果希望减少信号源提供的电流，应引入__c___;如果负载变化时希望稳定输出电压，应引入__a____;如果负载变化时，希望输出电流稳定，应引入___b____（a.电压负反馈b.电流负反馈c.串联负反馈d.并联负反馈）4.2.2判断题（画√或×）：（1）电压负反馈可以稳定输出电压，流过负载电阻的电流也必然稳定。因此，电压负反馈和电流负反馈都可以稳定输出电流。（×）（2）在负反馈放大器中，基本放大器的放大倍数越大，闭环放大倍数就越稳定。（×）（3）负反馈不但能够减小反馈环路外部的干扰信号，而且能够减小反馈环路内部产生的噪声信号。（×）（4）负反馈可以展宽频带。所以只要反馈足够深，就可以用低频管代替高频管来放大高频信号。（×）4.2.3一个电压串联负反馈放大器，在开环工作时，输入信号8mV，输出信号为1.20V。闭环工作时，输入信号增大为30mV，输出信号为1.50V。试求电路的反馈深度和反馈系数。答：电路的反馈深度：，电路的反馈系数：4.2.4由运放组成的反馈电路如题图4-68所示。试判断电路的反馈类型。如果是负反馈，请指明对电路输入电阻和输出电阻以及输出电压和输出电流的影响。图4-68题4.2.4图答：（a）反馈网络——Rf构成交、直流电流串联正反馈。（b）反馈网络——运放构成的跟随器及R2构成交、直流电压并联负反馈。（c）反馈网络——R4R3。构成交、直流电压串联正反馈。（d）反馈网络——R2构成交、直流电压并联负反馈。以上(b)、(d)的反馈可以减小输入电阻及输出电阻，并减小了输出电压但使其稳定性得以提高。4.2.5一个放大电路，其基本放大器的非线性失真系数为8%，要将其减至0.4%，同时要求该电路的输入阻抗提高，负载变化时，输出电压尽可能的稳定。电路中应当引入什么类型的负反馈？如果基本放大器的放大倍数||=103，反馈系数||应为多少？引入反馈后，电路的闭环放大倍数||是多少？答：（1）因串联反馈可以提高电路的输入电阻，电压反馈可以稳定输出电压，所以电路中应当引入交流电压串联负反馈。（2）反馈系数：||0.019（3）电路的闭环放大倍数：504.2.6运放组成的反馈电路如图4-69所示。电路满足深负反馈的条件，试判断电路的反馈类型；计算电路的闭环电压放大倍数=图4-69题4.2.6图解：此电路的R3、R1引入了交直流电流串联负反馈。由电路知，输出电流：根据虚断的条件，运放的净输入电流近似为0，R3、R1流过同一个电流，有：又根据虚短的条件，运放的净输入电压近似为0，有：闭环放大倍数：闭环电压放大倍数：4.2.7负反馈电路如图4-70所示。（1）判断电路的反馈类型；（2）计算其闭环电压放大倍数=（3）估算输入电阻和输出电阻。图4-70题4.2.7图解：（1）电路中的反馈是交直流电流并联负反馈。（2）（3）Rif≈R1，Rof→∞4.2.8题图4-71两个电路是什么类型的反馈？写出它们的输出电流的达式。图4-71题4.2.8图解：（a）此电路为交直流电流串联负反馈。（b）此电路为交直流电流并联负反馈。4.2.9运放构成的可调电压基准电路如图4-72。如果稳压管的稳压值，计算的可调范围。当负载电阻变化时，会发生相应的变化吗？图4-72题4.2.9图解：在图4-72所示电路中，由输出端引至反相输入端的反馈为电压串联负反馈，并且Uf=Uo（Uf指运放反相端电压），这种情况也被称为全反馈。依据虚短、虚断分析：当可调电阻置最下端时：当可调电阻置最上端时：因电压负反馈可以稳定输出电压，所以当负载电阻RL变化时，Uo不会发生相应变化。*讨论：深度负反馈条件下反馈放大倍数的近似计算可采用两种方法：1.直接根据计算。先求再求（的含义与交流负反馈的类型有关）当不是电压放大倍数时，要进一步求出反馈放大器的电压放大倍数。2.利用虚短、虚断条件计算。虚短、虚断条件的依据：a.∵，∴（若串联反馈：，；若并联反馈：，）b.串联负反馈中：，∵而Rid≠0，∴；并联负反馈中：，∵而Rid≠∞，∴。概括以上两点即得到虚短（负反馈放大器的净输入电压），虚断（负反馈放大器的净输入电流）的结论。直接由虚短、虚断的条件来分析负反馈放大器中有关电压、电流之间的关系，可直接得到反馈放大倍数及电压放大倍数。4.3.1选择题（1）反相比例运算电路中，运放的反相端为__B_    。 A.接地点    B.虚地点     C.与地点无关　（2）反相比例运算电路的输入电流基本上  C   流过反馈电阻Rf上的电流。  A.大于     B.小于      C.等于     D.无关　（3）A运算电路的电压增益AVF为一Rf/R1。A.反相比例      B.同相比例       C.加法       D.减法　 （4）__B_   比例运算电路的特例是电压跟随器，它具有Ri很大和Ro很小的特点，常用作缓冲器。A.反相比例       B.同相比例       C.加法          D.减法　（5）电路如图4-73所示，设运放是理想的。当输入电压为+1V时，则VO=    A     V。A. 1          B. 2          C.3            D. 4图4-73题4.3.1（5）图（6）电路如图4-74所示，设运放是理想的。当输入电压为+2V时，则VO=    B     V。A.  -4       B.  -5         C.  -7.5          D. -10图4-74题4.3.1（6）（7）图(7)电路如题图4-74所示，设运放是理想的。电阻RP的值应约为  B  k(。A.  1          B.  1.7        C.  10          D.  2.3(8)电路如图4-75所示，设运放是理想的。当输入电压为+1V时，则输出电压VO=    D     V。A.  -1         B.  +1         C.   -2          D. +2图4-75题4.3.1（8）图(9)电路如图4-76所示，设运放是理想的。当输入电压为+1V时，则流过电阻Rf的电流If为   A  mA。A.  0.5      B.  -0.5       C.    0.25        D. -0.25  图4-76题4.3.1（9）图（10）.工作在电压比较器中的运放与工作在运算电路中的运放的主要区别是，前者的运放通常工作在（A）。a.开环或正反馈状态b.深度负反馈状态c.放大状态d.线性工作状态（11）某电路有用信号频率为2kHz，可选用（C）。a.低通滤波器b.高通滤波器c.带通滤波器d.带阻滤波器4.3.2写出图4-77中电路的输出电压与输入电压之间的关系式。图4-77题4.3.2图解：图4-77中的电路由两级运放组成。经判别两级运放均构成了负反馈，工作在线性状态，所以可用“虚短”、“虚断”的条件来分析电路。第一级运放构成了典型的反相比例电路，设输出信号为uo1，则：。uo1与u12作为第二级运放的输入信号，根据叠加原理，首先设u12为0，单独考虑uo1作用下的输出uo'，此时的电路为反相比例电路：再设uo1为0，单独考虑u12作用下的输出uo''，此时的电路为同相比例电路：总输出：*讨论：1.对于工作在线性状态的运放，可以由“虚短”、“虚断”的条件来分析电路。这将使分析过程大大简化。但是，运放只有构成负反馈，才可以工作在线性状态。所以在分析运放电路时，首先要判别是否构成了负反馈，才可采用“虚短”、“虚断”的条件。2.当运放的反相输入端和同相输入端都有信号输入时，可以运用叠加原理来分析电路。即：首先考虑每个输入信号单独作用下的输出，然后将它们叠加得到总的输出。这种方法可以使复杂问题简单化，是一种好方法。4.3.3图4-78两电路中的运放均为理想运放，试写出各输出电压的值。（a）（b）图4-78题4.3.3图解：（a）uo=4V（b）uo=3V4.3.4典型的三运放测量电路如题图4-79所示。若运放A1、A2和A3均为理想运放，试求输出电压uo与输入电压uI1、uI2之间的关系。图4-79题4.3.4图解：4.3.5在图4-80（a）所示电路中，运放A是理想运放，R1＝10k，R2=51k，双向稳压管的稳压值UZ＝±12V，请说出该电路的功能。如果输入信号的波形如图题4-80（b）所示，画出输出信号的波形。（a）电路图（b）波形图图4-80题4.3.5图解：图4-80所示电路完成限幅放大功能。电路中输出信号的波形如图解4-80所示。图解4-804.3.6电路如图4-81所示。试求电路的电压放大倍数。电阻R的值如何确定？图4-81题4.3.6图解：经判断，此电路构成了负反馈，电路满足虚短、虚断条件：电阻R是平衡电阻，其值应该与运放静态时反相端的等效电阻相等：R=R2+{R1//[R3+(R4//R5)]}=100+{100//[100+(100//2)]}≈150k4.3.7运放组成的积分电路电路如题图4-82所示。R＝20k，C=10F。电容上的初始电压为零。如果输入电压uI突加1V的直流电压，试求：（1）1秒钟后的输出电压值。（2）电压uo变到－8V要用多少时间？图4-82题4.3.7图答：1.1秒钟后的输出电压值：uo=-5V2.当uo=-8V时：t=1.6s4.3.8运放组成的积分电路电路如题图4-83所示，电容上的初始电压为零。若运放A、稳压管DZ和二极管D均为理想器件，稳压管的稳压值UZ＝6V，二极管的导通压降为零。时间t=0时，开关S在1的位置。当t=2s后，开关打到2的位置。试求：（1）t=2秒时，输出电压uo的值。（2）输出电压uo再次过零的时间。（3）输出电压uo达到稳压值的时间。（4）画出输出电压uo的波形。图4-83题4.3.8图解：1.当t=2s时：uo=-6V2.当t=5s时，输出电压uo再次过零。3.当t=8s时，输出电压uo达到稳压值。4.输出电压uo的波形见图4-83。4.3.9运放组成的微分电路电路如图4-84所示。若运放A为理想器件，试写出输出电压uo的表达式。图4-84题4.3.9图解：4.3.10试回答下列几种情况应选择哪种类型的滤波电路：（1）有用信号的频率为70Hz；（2）有用信号的频率低于300Hz；（3）希望抑制50Hz的交流电源干扰；（4）希望抑制2kHz以下的信号。答：1.应选择带通滤波电路。2.应选择低通滤波电路。3.应选择带阻滤波电路。4.应选择高通滤波电路。4.3.11电路如图4-85所示，若A为理想运放，稳压管DZ的稳压值VZ=6V，其正向导通压降VD=0.7V，试写出uo与ui的关系式。画出电路的电压传输特性。图4-85题4.3.11图图4-86题4.3.12图解：uo与ui的关系式：ui>0uo=-0.7Vui<0uo=6V电路的电压传输特性如图解4-85所示。图解4-85图解4-864.3.12一比较器电路如图4-86所示，电阻R1=R2=1k，稳压管的稳压值VZ为8V，其正向导通压降VD为0.7V。（1）计算电路输出电压发生翻转时的输入电压；（2）画出电路的电压传输特性。解：（1）电路的输出电压发生翻转时：ui=-2V（2）电路的电压传输特性如图解4-86所示。4.3.13画出图4-87所示电路的电压传输特性。已知R1=10k，R2=20k，R3=2k，VZ=6V。图4-87题4.3.13图解：（a）（b）图解4-87（a）此电路为反相放大器。由于构成了负反馈，使运放工作在线性状态。但是当输出电压达到稳压管的击穿值时，输出将被限幅，uo=VZ=6V。电路的电压传输特性如图解4-87（a）所示。（b）此电路为同相迟滞比较器。由于构成了正反馈，使运放工作在非线性状态，输出电压uo=VZ=6V，并在达到触发电平时，迅速地翻转。根据电路有：当uo=6V时：若使电路的输出电压发生翻转，则需u+=u-=0V。此时的输入电压为下限触发电平：当uo=-6V时：若使电路的输出电压发生翻转，亦需u+=u-=0V。此时的输入电压为上限触发电平：电路的电压传输特性如图解4-87（b）所示。