电学第3章第4章习题集

第3章习题思考题1、与一般电压放大器相比，功放电路在性能要求上有什么不同点？答：从能量控制的观点来看，功率放大器和电压放大器并没有本质上的区别。但是，从完成任务的角度和对电路的要求来看，它们之间有着很大的差别。电压放大电路主要要求它能够向负载提供不失真的放大信号，其主要指标是电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。功率放大器主要考虑获得最大的交流输出功率，而功率是电压与电流的乘积，因此功放电路不但要有足够大的输出电压，而且还应有足够大的输出电流。2、能说出甲类、乙类和甲乙类三种功放电路的特点吗？答：甲类功放电路的特点是高保真，但效率较低；乙类功放电路效率较高但存在“交越失真”，甲乙类功放电路兼顾了甲类放大器音质好和乙类放大器效率高的优点。3、何谓“交越失真”？哪种电路存在“交越失真”？如何克服“交越失真”？答：因为晶体管都存在正向死区。因此，当乙类功放电路在输入信号正、负半周交替时，两个功放管都处于截止状态，造成输出信号波形不跟随输入信号的波形变化，波形的正、负交界处出现了一段零值，这种失真现象称为交越失真。4、OTL互补输出级是如何工作的，与负载串联的大容量电容器有何作用？答：OTL电路称为无输出变压器功放电路。是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合而无输出变压器的功放电路，是高保真功率放大器的基本电路之一。OTL电路互补输出级在信号的正负半周，上下两组三极管轮流导通，推挽工作，输出端与负载之间采用大容量电容耦合。在输入信号正半周时，VT2管导通，VT3管截止。VT2管以射极输出器的形式将正向信号传送给负载，同时对电容CL充电；在输入信号负半周时，VT2管截止，VT3管导通。电容CL放电，充当VT3管的直流工作电源，使VT3管也以射极输出器形式将输入信号传送给负载。这样，负载上得到一个完整的信号波形。5、集成运放由哪几部分组成，各部分的主要作用是什么？答：集成电路主要由输入级、中间放大级、输出级和偏置电路四部分构成。其中输入级是决定运放性能好坏的关键，要求输入电阻高，差模电压放大倍数大，共模抑制比大，静态电流小，通常由一个高性能的双端输入差动放大器组成。中间放大级是整个集成运放的主放大器，其性能的好坏直接影响运放的放大倍数，主要作用是提高电压增益，通常采用复合管的共发射极电路构成。输出级又称功放级，要求有较小的输出电阻以提高带负载能力，通常采用电压跟随器或互补的电压跟随器组成。偏置电路的作用是向运放内部各级电路提供合适又稳定的静态工作点电流。6、试述集成运放的理想化条件有哪些？答：集成运放的理想条件是：①开环电压放大倍数Au0＝∞；②差模输入电阻ri＝∞；③输出电阻r0＝0；④共模抑制比KCMR→∞。7、工作在线性区的理想运放有哪两条重要结论？试说明其概念。答：工作在线性区理想运放的有条重要结论：（1）虚短：理想运放的同相输入端和反相输入端电位相等，U＋＝U－。由于两个输入端并非真正短接，但却具有短接的特征，称之为“虚短”。（2）虚断：由于理想运放的差模输入电阻ri＝∞，因此可得i+=i-=0。集成运放的输入端并未断开，但通过的电流恒为零，这种情况称为“虚断”8、工作在线性区的集成运放，为什么要引入深度电压负反馈？而且反馈电路为什么要接到反相输入端？答：工作在线性区的集成运放，引入深度电压负反馈的目的就是保证运放工作在线性放大区。反馈电路接到反相输入端是为了获得负反馈。9.放大电路中反馈类型的判别方法和对放大电路性能的影响反馈类型定义判别方法对放大电路性能的影响１电压反馈反馈信号从输出电压取样，即与Ｖo成正比反馈网络与基本放大电路在输出回路并接；反馈信号的取样对象是输出电压；或令Ｖo=0（将负载ＲL短接）,反馈信号不复存在电压负反馈能稳定输出电压Ｖo，减小输出电阻电流反馈反馈信号从输出电流取样，即与Ｉo成正比反馈网络与基本放大电路在输出回路串接；反馈信号的取样对象是输出电流；或令Ｖo=0（将负载ＲL短接）,反馈信号依然存在电流负反馈能稳定输出电流Ｉo，增加输出电阻２串联反馈反馈信号Ｖf与输入信号Ｖi在输入回路串接输入信号与反馈信号在不同节点引入（例如三极管b和e极，或运放的反向端和同向端）串联负反馈增加输入电阻并联反馈反馈信号Ｉf与输入信号Ｉi在输入回路并接输入信号与反馈信号在同一节点引入（例如三极管b极，或运放的反向端）并联负反馈减小输入电阻３直流反馈反馈信号为直流信号直流通路中存在反馈直流负反馈稳定静态工作点交流反馈反馈信号为交流信号交流通路中存在反馈交流负反馈改善放大电路性能４正反馈反馈信号使净输入信号加强串联反馈时，作用于不同节点的Ｖi和Ｖf信号的瞬时极性相反使放大倍数增加，电路工作可能不稳定并联反馈时，作用于同一节点的Ｉi和Ｉf信号的瞬时极性相同负反馈反馈信号使净输入信号削弱串联反馈时，作用于不同节点的Ｖi和Ｖf信号的瞬时极性相同并联反馈时，作用于同一节点的Ｉi和Ｉf信号的瞬时极性相反使放大倍数减小，且改善放大电路的性能５本级反馈反馈信号返送到本级输入回路反馈信号与本级输出回路有联系本级负反馈改善本级放大电路的性能级间反馈反馈信号返送到前面输入级的输入回路反馈信号与后级输出回路有联系级间负反馈改善放大电路各项性能第3单元检测题一、填空题：1、集成运放工作于线性应用时，必须在电路中引入负反馈；集成运放若工作在非线性区时，则必须在电路中引入正反馈或处于开环状态。2、集成运放工作在非线性区的特点：一是输出电压只具有两种状态，二是其净输入电流约等于零。3、理想运放工作在线性区时有两个重要特点：一是差模输入电压约等于零，称为虚短；二是两输入端电流约等于零，称为虚断。4、集成运放的理想化条件是：Au0＝∞，ri＝∞，ro＝0，KCMR＝∞。5、为获得输入电压中的高频信号，应选用高通滤波器。6、同相运算电路可实现Au＞1的放大器，反相运算电路可实现Au＜0的放大器，积分运算电路可将方波电压转换成三角波电压。7、单门限电压比较器的基准电压UR＝0时，输入电压每经过一次零值，输出电压就要产生一次跳变，这时的比较器称为过零．．比较器。8、施密特滞回电压比较器的电压传输过程中具有回差特性。9、“虚地”是反相输入电路的特殊情况。10、常用的比较器有单门限比较器、滞回比较器和窗口比较器。二、判断下列说法的正确与错误：1、电压比较器的输出电压只有两种数值。（√）2、集成运放使用时不接反馈环节，电路中的电压增益称为开环电压增益。（√）3、“虚短”就是两点并不真正短接，但具有近似相等的电位。（√）4、积分运算电路输入为方波时，输出是尖脉冲波。（×）5、集成运放不但能处理交流信号，也能处理直流信号。（√）6、集成运放工作于开环状态，其输入与输出之间存在线性关系。（×）7、同相输入和反相输入的运放电路都存在“虚地”现象。（×）8、理想运放构成的线性应用电路，电压增益与运放内部的参数无关。（√）9、单门限比较器的输出只有一种状态。（×）10、微分运算电路中的电容器接在电路的同相输入端。（×）三、选择题：1、理想运放的开环增益Au0为（A），输入电阻为（A），输出电阻为（B）。A、∞；B、0；C、不定。2、国产集成运放有三种封闭形式，目前国内应用最多的是（C）。A、扁平式；B、圆壳式；C、双列直插式。3、由运放组成的电路中，工作在非线性状态的电路是（C）。A、反相放大器；B、积分运算器；C、电压比较器。4、理想运放的两个重要结论是（B）。A、虚短与虚地；B、虚断与虚短；C、断路与短路。5、集成运放一般分为两个工作区，它们分别是（B）。A、正反馈与负反馈；B、线性与非线性；C、虚断和虚短。6、（B）输入比例运算电路的反相输入端为虚地点。A、同相；B、反相；C、双端。7、集成运放的线性应用存在（C）现象，非线性应用存在（B）现象。A、虚短；B、虚断；C、虚断和虚短。8、各种电压比较器的输出状态只有（B）。A、一种；B、两种；C、三种。9、基本积分电路中的电容器接在电路的（C）。A、反相输入端；B、同相输入端；C、反相端与输出端之间。10、分析集成运放的非线性应用电路时，不能使用的概念是（B）。A、虚地；B、虚短；C、虚断。四、问题：1、集成运放一般由哪几部分组成？各部分的作用如何？答：集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电压四部分组成。输入级是决定运放性能好坏的关键环节，一般采用差动放大电路，作用是使运放具有较高的输入电阻和很强的抑制零漂能力；中间级一般采用多级共发射极直接耦合放大电路，作用是获得高开环电压放大倍数（103～107）；输出级常采用互补对称的射极输出器组成，作用是为了得到较低的输出电阻和较强的带负载能力，并能提供足够大的输出电压和输出电流；偏置电路一般由各种晶体管恒流源电路构成，其作用是向上述三个环节提供合适而又稳定的偏置电流，以满足电路具有合适工作点的要求。2、何谓“虚地”？何谓“虚短”？在什么输入方式下才有“虚地”？若把“虚地”真正接“地”，集成运放能否正常工作？答：电路中某点并未真正接“地”，但电位与“地”点相同，称为“虚地”；电路中两点电位近似相同，并没有真正用短接线相连，称为“虚短”，若把“虚地”真正接“地”，就等于改变了电路结构，如反相比例运放，把反相端也接地时，就不会有ii=if成立，反相比例运算电路也就无法正常工作。3、集成运放的理想化条件主要有哪四个？答：集成运放的理想化条件是：Au0＝∞，ri＝∞，ro＝0，KCMR＝∞。4、在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中，单门限电压比较器和滞回比较器的输出电压各变化几次？答：在输入电压从足够低逐渐增大至足够高的过程中，单门限电压比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。5、集成运放的反相输入端为虚地时，同相端所接的电阻起什么作用？答：同相端所接电阻起电路平衡作用。五、计算题：1、图3.41所示电路为应用集成运放组成的测量电阻的原理电路，试写出被测电阻Rx与电压表电压U0的关系。解：从电路图来看，此电路为一反相比例运算电路，因此：xxRRU5601010102、图3.42所示电路中，已知R1＝2K，Rf＝5K，R2＝2K，R3＝18K，Ui＝1V，求输出电压Uo。解：此电路为同相输入电路。V15.39.0)251(V9.01182180UUU1MΩ∞U010V＋＋－图3.41检测题5.2电路图RxV3、图3.43所示电路中，已知电阻Rf＝5R1，输入电压Ui＝5mV，求输出电压U0。解：A1为输出跟随器，U01=Ui1=5mV；第二级运放A2为差分减法运算电路，所以：mV25)510(5)(1101i21f0RRUURRU4、若给定反馈电阻RF＝10kΩ，试设计一个iO10uu的电路。解：设计电路如下：如图6.17所示，判断其反馈组态，估算闭环电压增益Auuf=UoUi和Auusf=UoUs。解：由瞬时极性法：U′i=Ube=Ui−Uf→串联负反馈图3.42图3.431kΩ∞u0ui＋＋－10kΩ0.91kΩ输出电压Uo经Rf和Re1分压后反馈至输入回路,即Uf=Re1/Re1+RfUo→电压反馈可见反馈组态：电压串联负反馈。反馈系数Fuu=Uf/Uo=Re1/Re1+Rf，深度负反馈情况下，闭环电压放大倍数为Auuf=Uo/Ui≈1/Fuu=Re1+R/fRe1根据串联负反馈的特点，rif=∞，所以Auusf=UoUs=UoUi⋅UiUs=rifRs+rif⋅UoUi≈UoUi=Re1+RfRe1如图6.17所示，判断其反馈组态，估算闭环电压增益Auuf=UoUi和Auusf=UoUs。电路如图3所示。试判断各放大电路的级间反馈是正反馈还是负反馈？解本题练习用瞬时极性法判断反馈放大电路的正负极性。图(a)电路中，设Ui的瞬时极性为正，T1共射接法集电极瞬时极性为负，T2射极跟随，发射极瞬时极性为负，馈送回T1发射极瞬时极性为负，使净输入电压fiBEUUU增加，增强了原来输入信号的作用，为正反馈。图(b)电路中，各点电压的瞬时极性如图中所示。反馈电压从T2集电极引回，瞬时极性为正，使净输入电压fiBE