3篇3章习题解答浙大版集成电路课后答案

第三章反馈放大电路及应用题3.3.1怎样分析电路中是否存在反馈?如何判断正、负反馈；动态、静态反馈(交、直流反馈)；电压、电流反馈；串、并联反馈?解：利用瞬时极性法，可以判断正、负反馈：若反馈信号的引入使放大器的净输入量增大，则为正反馈；反之为负反馈。在静态条件下(vi=0)将电路画成直流通路，假设因外界条件(如环境温度)变化引起静态输出量变化，若净输入量也随之而变化，则表示放大器中存在静态反馈。当vi加入后，将电路画成交流通路，假定因电路参数等因素的变化而引起输出量变化，若净输入也随之而变化，则表示放大器中存在动态反馈。利用反证法可判断电压、电流反馈。假设负载短路后，使输出电压为零，若反馈量也随之为零，则是电压反馈；若反馈量依然存在(不为零)，则是电流反馈。在大多数电路中(不讨论个别例外)，若输入信号和反馈信号分别加到放大电路的二个输入端上，则为串联反馈；若加到同一输入端上，则为并联反馈。题3.3.2电压反馈与电流反馈在什么条件下其效果相同，什么条件下效果不同?解：在负载不变的条件下，电压反馈与电流反馈效果相同；当负载发生变化时，则二者效果不同，如电压负反馈将使输出电压恒定，但此时电流将发生更大的变化。题3.3.3在图题3.3.3所示的各种放大电路中，试按动态反馈分析：(1)各电路分别属于哪种反馈类型?(正/负反馈；电压/电流反馈；串联/并联反馈)(2)各个反馈电路的效果是稳定电路中的哪个输出量?(说明是电流，还是电压)(4)若要求将图(f)改接为电压并联负反馈，试画出电路图(不增减元件)。解：(1)，(2):(a)电压并联负反馈，稳定υo。(b)电流串联负反馈，稳定io。(c)电流并联负反馈，稳定io。(d)电压串联负反馈，稳定υo。(e)电压并联负反馈，稳定υo。(f)电压串联负反馈，稳定υo。(g)电压串联负反馈，稳定υo。(3):见图3.3.3(3)图题3.3.3T1T2R1T3R2R3RL+VCC–VEE+–RSvSR4R5+–vOic3iOvc3题3.3.4设某个放大器的开环增益在100～200之间变化，现引入负反馈，取F=0.05闭环增益的变化范围。解：18.1805.020012001..max.max.maxFAAAf67.1605.010011001..min.min.minFAAAf由于本题中..FA不是远大于1，故不能用近似公式计算，否则会引起较大的误差。题3.3.5设某个放大器开环时||||vvAAd为20%，若要求||||vfvfAAd不超过1%，且||vfA=100，问.vA和F分别应取多大?解：20%1%20||/||||/|||1|......vfvfvvvAAdAAdFA∴||..FAv＞19200020100)1(....FAAAvvfv0095.0200019....vvAFAF题3.3.6某运放的开环增益为106，其最低的转折频率为5Hz。若将该运放组成一同相放大电路，并使它的增益为100，问此时的带宽和增益—带宽积各为多少?解：.A=106fH=5HzfA.=100fA.·fHf=.A·f∴fHf=(106×5/100)=5×104(Hz)=50(kHz).A·BW=100×50kHz题3.3.7在什么条件下，引入负反馈才能减少放大器的非线性失真系数和提高信噪比?如果输入信号中混入了干扰，能否利用负反馈加以抑制?解：负反馈只能减少由放大器内部产生的非线性失真和噪声。而为了提高信噪比，还必须在引入负反馈的同时，增大输入信号。若输入信号中混进了干扰，或输入信号本身具有非线性失真，则反馈无能为力。题3.3.8图题3.3.8是同相输入方式的放大电路，A为理想运放，电位器Rw可用来调节输出直流电位，试求：(1)当.iV=0时，调节电位器，输出直流电压VO的可调范围是多少?(2)电路的闭环电压放大倍数.../iovfVVA?图题3.3.8解：(1)当.iV=0时，电路相当于反相输入放大器。故当电位器触点调到最上端时，VO=-(15/2M)×1K=-7.5mV,当电位器触点调到最下端时，VO=-(-15/2M)×1K=+7.5mV(2)计算.vfA时，直流电源±15V都为零，假设电位器触点在中间位置，则150//50211...KKMKVVAiovf若不在中间位置，则分为R和(100K-R)二部分，并联后和2MΩ相比很小，所以.vfA仍为1。题3.3.9在图题3.3.9中，设集成运放为理想器件，求下列情况下υO与υS的的关系式：(1)若S1和S3闭合，S2断开，υO=?(2)若S1和S2闭合，S3断开，υO=?(3)若S2闭合，S1和S3断开，υO=?(4)若S1、S2、S3都闭合，υO=?图题3.3.9解：(1)当S1和S3闭合，S2断开时，电路为反相输入放大器，υo=-υs(2)当S1和S2闭合，S3断开时，υ(+)=υs,υ(-)≈υ(+)=υs，故R中无电流通过，υo=υ(-)=υs(3)S2闭合，S1和S3断开，则υ0=υ(-)=υ(+)=υs(4)S1、S2和S3都闭合时，υ(+)=υ(-)=0∴υ0=-(υs/R)·R=-υs题3.3.10用集成运放和普通电压表可组成性能良好的欧姆表，电路如图题3.3.10所示。设A为理想运放，虚线方框表示电压表，满量程为2V，RM是它的等效电阻，被测电阻RX跨接在A、B之间。(1)试证明RX与VO成正比；(2)计算当要求RX的测量范围为0～10kΩ时，R1应选多大阻值?图题3.3.10解：(1)证：运放A构成反相比例运算放大器Vo=-(RX/R1)·(-V)=-((-V)/R1)·Rx(2)要求Rx的测量范围为0～10kΩ，即RX=10kΩ时，Vo达到满量程2V，代入上式，得2V=-(10kΩ/R1)(-2V)∴R1=10kΩ题3.3.11图题3.3.11(a)为加法器电路，R11=R12=R2=R。(1)试求运算关系式：υO=f(υI1,υI2)；(2)若υI1、υI2分别为三角波和方波，其波形如图题3.3.11(b)所示，试画出输出电压波形并注明其电压变化范围。图题3.3.11解：(1)υ0=-(R2/R11)·υI1-(R2/R12)·υI2=-(υI1+υI2)(2)见图3.3.11。图3.3.11题3.3.12由四个电压跟随器组成的电路如图题3.3.12所示，试写出其输出电压的表达式：υO=f(υI1，υI2，υI3)。图题3.3.12解：∵υ01=υI1υ02=υ12υ03=υI3∴υ0=υ(-)=υ(+)vI1vI2tt004V–4Vt1t2t3TtvO0+4V–4V321321231231132132////////////iiivRRRRRvRRRRRvRRRRR题3.3.13试写出图题3.3.13加法器对υI1I2I3υO=f(υI1I2I3)。图题3.3.13解：A2的输出υO2=-(10/5)υI2-(10/100)υI3=-2υI2-0.1υI3υ0=-(100/20)υI1-(100/100)υo2=-5υI1+2υI2+0.1υI3题3.3.14积分电路如图题3.3.14(a)所示，其输入信号υI波形如图题3.3.14(b)，并设t=0时，υC(O)=0，试画出相应的输出电压υO图题3.3.14解：在t=0～10ms区间，υI=2Vυo=-(υi/RC)·t=-2/(10×103×10-6)·t=-200t当t=0时，υo=0V,当t=10ms时，υo=-2V当t=10ms～20ms区间，υI=-2Vυo=υo(10)-(υi/RC)·t=-2+0.2(t-10ms)t=20ms时，υo=0V，波形见图3.3.14。图3.3.14题3.3.15图题3.3.15电路中，A1、A2为理想运放，电容的初始电压υC(O)=0。(1)写出υOvIt(ms)01020302V–2Vt(ms)–2VvO1020300与υS1S2S3之间的关系式；(2)写出当电路中电阻R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=R时，输出电压υO的表达式。图题3.3.15解：(1)A1构成双端输入的比例运算电路，A2构成积分运算电路。114232143312321431142323412323132321)()(ssssssssovRRvRRRRRRRvRRRRRvRRvRRRRRvRRRvRRRvvtsodtRvRvCv063501)(1(2)R1=R2=R3=R4=R5=R6=R时，υo1=υS2-υS1∴tsssodtvvvRCv0312)(1题3.3.16差动积分运算电路如图题3.3.16所示。设A为理想运算放大器，电容C上的初始电压为零，且R1=R2=R,C1=C2=C。(1)当υI1=0时，推导υO与υI2的关系式；(2)当υI2=0时，推导υO与υI1的关系式；(3)当υI1与υI2同时加入时，写出υO与υI1、υI2的关系式。图题3.3.16解：(1)当υI2=0时υI(+)=0∴υI(-)=0用矢量分析：CjRVVIo1.1.用积分表示：tIodtvRCv011(2)当υI1=0时，用矢量分析：.)(.2.)(11IIIVCjRCjVVRCjVRCjRVVIIo11.2.)(.和(1)比较，用积分表示：dtvRCvtIo021(3)当υI1和υI2同时加入时，用迭加原理得：dtvvRCvItIo)(1102题3.3.17由运放组成的三极管电流放大系数β的测试电路如图题3.3.17所示，设三极管的VBE=0.7V。(1)求出三极管的c、b、e各极的电位值；(2)若电压表读数为200mV，试求三极管的β值。图题3.3.17解：(1)VB=0VVE=-0.7VVC=6V(2)IB=200mV/R2=0.02(mA)Ic=(V1-VI(-))/R1=(12V-6V)/6K=1(mA)∴β=IC/IB=50题3.3.18图题3.3.18电路为一电压控制电流源，iO=f(υS)。设A为理想运放，电路参数中满足(R2+R3)RL的条件，试推导iO与υS的关系式。图题3.3.18解：通过R2引入运放反相输入端的为电流串联负反馈；通过另一R2引入运放同相输入端的为电压并联正反馈，电路稳定工作时，正、负反馈刚好平衡。υI(-)=(R3/(R2+R3))υo′υI(+)=(R3/(R2+R3))·υo+(R2/(R2+R3))·υs∵υI(-)=υI(+)∴υo′-υo=(R2/R3)υs因(R2+R3)RL∴Io≈(υo′-υo)/R1=R2/(R1R3)·υs题3.3.19图题3.3.19所示为恒流源电路，已知稳压管工作在稳定状态，试求负载电阻中的电流IL。图题3.3.19解：VI(-)=6V∴VI(+)=VI(-)=6V流过R2的电流IR2=VI(+)/R2=0.6(mA)因“虚断”IL=IR2=0.6(mA)题3.3.20在深度负反馈条件下,近似计算图题3.3.3中各电路的闭环电压增益Avf=υO/υS及从信号源υS二端看入的输入电阻Rif和闭环输出电阻Rof解：(a)(1)iI=υs/R1)(//324323323324RRRRRvRRRRRRRviooF∵iI≈iF∴3132432)(RRRRRRRvvAsovf(2)Rif=υs/iI≈R1(3)因为是电压负反馈，稳定υo，所以Rof≈0(b)(1)υs≈υF=io·R1=（υo/RL）·R1∴Aυf=υo/υs=RL/R1(2)Rif=υs/iI≈∞(3)因为是电流负反馈，稳定io，所以Rof≈∞(c)(1)iI=υs/R1iF=-io=-υo/RL由于iI≈If∴υs/R1=-υo/RL∴Aυf=υo/υs=-RL/R1(2)Rif=υs/iI=R1(3)因为是电流负反馈，稳定io,所以Rof≈∞(d)(1)314321321