3章负反馈

习题与项目一、习题3.1两管直接耦合放大电路的元件参数如图P3.1所示，两管参数相同，1250,be1be21Krr,BEQ1BEQ20.6VUU，所有电容对交流短路。试求放大电路的uA、iR、oR。+−uiC14.7µFCe147µFCe247µFRb110KΩRb28.2KΩRc17.5KΩRc22KΩRe1147ΩRe121KΩRe22KΩC24.7µFT1T2iB1iC1iE1iB2iC2iE2+18V+−uoRL2KΩ图P3.1【解】（1）画出该多级放大电路的小信号等效电路，如下图所示。RdRLReRs1Rg3Rg1Rg2gmugsibβib++−ui−ugs+−uorbe+−uo1Ri2图P3.1的小信号等效电路（2）求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻该电路的电压放大倍数uu1u2AAA。将第二级电路的输入电阻作为第一级的负载，第一级的电压放大倍数为o1112u1i11111//(1)cibeeuRRAurR而22ibeRr所以o1112u1i11111//(1)cbebeeuRrAurR又因为o22u2i22//cLbeuRRAur所以11222u11112////(1)cicLbeebeRRRRArRr输入电阻为第一级放大电路的输入电阻，可得11211e11////((1)))iibbbeRRRRrR输出电阻与第二级的输出电阻dR，显然2ocRR3.2差分放大电路如图P3.2所示，电路是对称的。已知1250，BEQ1BEQ20.6VUU，bb200r。（1）计算电路的静态工作点；（2）计算udA、ucA、共模抑制比KCMR；（3）设i10.1Vu、i20.1sinutV，电路的共模抑制比无穷大，写出输出电压ou的表达式并画出其波形。RL6KΩRb8.2KΩRb8.2KΩRc3KΩRc3KΩuI1++−−uI2+12V−12VRe7.5KΩT1T2图P3.2【解】（1）静态工作点计算如下：1210.6EQEQBEQUUUV121.52BEQEEQeUImAR120.50.76CQCQEEQIIImA1120.5//80.5*1.52*26.48LCQEEQcLcLRUIRRVVVRR2112120.76*39.72CQCQcUIRVVV1116.480.67.08CEQCQEQUUUV2229.720.610.32CEQCQEQUUUV（2）由静态工作点可以得到112626(1)20051*1.970.75bebbEQmVmVrrkImV由此可以估算出以下各性能指标od11udidid1//50*24.922()2*(8.21.97)22ccLbbeuuRRAuuRroc1ucic11//50*20.132(1)8.21.972*51*7.5cLbbeeuRRAuRrR50*237.858.21.972*51*7.5udCMRucAKA（3）当共模抑制比无穷大时，将没有共模输出，此时输出为12()0.49sin0.49oudidudiiuAuAuut输出波形图如下uit-0.49V0−0.98V3.3在图P3.3所示的单端输入差分放大电路中，设T1、T2的参数相同，且100，bb300Ωr，UBEQ=0.7V。试求I10mVu时的O1u和Ou。T1T2−12VRc4KΩRc4KΩuIRb1KΩib1uO1Rb1KΩ+−Ree11.3K+12VuORL4KΩ图P3.3【解】首先计算静态工作点12120.50.50.5ReBEQEQEQEEQUIIImAe根据静态工作点可知1226300(1)5.56bebeEQmVrrkI计算差模输入和共模输入分别为110idiuumV1/25iciuumV当1ou作为输出，则有111//22()22cLoudidbbeRRuAuRr=-10.161e2(1)RocucicbbeeuRAuRr=-0.17110.16100.1750.1VoudiducicuAuAu当ou作为输出，则有111//220.3222cLoudidbbeRRuAuRr0.2oudiduAuV3.4单端输入－单端输出的差分放大电路如图P3.4所示。已知CCEE15VVV，b1kΩR，c15kΩR,e14.3kΩR，w300R（其滑动端处于中点位置），L30kΩR，bb100r，BEQ0.7VU，80。求：（1）静态工作点Q；（2）差模输入电阻idR、输出电阻oR；（3）差模电压放大倍数udA；（4）共模电压放大倍数ucA；（5）共模抑制比CMRK。T1T2RW+−uIRbRe−VEE+VCCRbRcRcRL+−uO图P3.4【解】(1)静态工作点计算如下：120.52Re2EEBEQEQEQpVUIImARe11()150.5*150.78.2CEQCCCQCBEQUVIRUV21//()5.7LCEQCCCQCLBEQCLRUVIRRUVRR(2)由静态工作点可知122626100(1)100814.310.5bebebeEQmVmVrrrkImA输入和输出电阻分别为22(1)22*4.3181*0.334.92idbbepRRrRk15odcRRk（3）差模电压放大倍数为//122.922(1)2odcLudpidbbeuRRARuRr（4）共模电压放大倍数为e//0.34(1)2(1)R2occLucpicbbeuRRARuRr（5）共模抑制比为67.65udCMRucAKA3.5电路如图P3.5所示，T1和T2的低频跨导gm均为2mA/V。试求解差模电压放大倍数和输出电阻。+−uIuO+−+VDD−VSSIT1T2Rd20KΩRd20KΩ图P3.5【解】差模电压放大倍数为2*2040odudmdiduAgRu输出电阻为240oddRRk3.6由电流源组成的电流放大器如图P3.6所示，试估算该电路的电流放大倍数C4IC1IAI。−VEET1T22RIC1T3T4IC4R+VCC3RR图P3.6【解】因为21122CCRIIIR所以4221336CCRIIIIR因此可得电流放大倍数为416CiCIAI3.7在图P3.7的差分放大器中，晶体管的参数为200。若1210kΩRR，320kΩR，忽略UBEQ，试求：（1）静态时晶体管的ICQ、UCEQ；（2）该电路双端输出时的差模电压放大倍数Aud。+10V−10VuI1uI2R1R2R3IRIOT1T2T4T3uO+-图P3.7【解】(1)静态工作点计算如下:3200.5222ORCQIIImAR110.70.23*108.4CEQCCCEQCQUVUIRV(2)由静态工作点可知'1(1)226201*10.00650.5TbebbEQUrKrI11200*1018.7810.65udbeRAr3.8电路如图P3.8所示，T1～T5的电流放大系数分别为β1～β5，b-e间动态电阻分别为rbe1～rbe5，写出uA、Ri和Ro的表达式。+−uIR5T1R7R6R4R1R2R3T5T4T3T2+VCC−VEE+−uOR8图P3.8【解】第一级电压放大倍数为23212//2iubeRRAr第二级电压放大倍数为4732446//(1)iubeRRArR第三级电压放大倍数为583558(1)(1)ubeRArR第二级输入电阻为2446(1)ibeRrR第三级输入电阻为3588(1)ibeRrR该电路放大倍数为123uuuuAAAA该电路输入电阻就是第一级的输入电阻112iibeRRr该电路输出电阻就是最后一级的输出电阻57385//1beoorRRRR3.9集成运算放大器一般由哪几部分电路组成，每一部分常采用哪种基本电路？简述各部分主要功能及性能的要求是什么？【答】集成运放由输入级、中间级、输出级、偏置电路四部分组成。输入级差分放大电路、中间级为共射放大电路、输出级为互补射随器、偏置电路为电流源电路。输入级应该具有很大的输入电阻、且可以克服零点漂移；中间级要求电压放大倍数高；输出级要求输出电阻小、带负载能力强，偏置电路要求提供恒定电流。输入级的功能是前置放大，克服零点漂移；中间级的作用是提供很高的放大倍数；输出级是提高带负载能力；偏置电路是为了给各级放大电路中的三极管提供合适静态工作点，并作为有源负载提高放大倍数。3.10已知一个集成运放的开环差模增益Aod为100dB，最大输出电压的峰-峰值OPP14VU，分别计算差模输入电压Id+-uuu分别为10μV、100μV、1mV、1V时的输出电压Ou。【解】由于开环差模增益为100dB，所以开环差模电压放大倍数510udA当10iduV,1ouV；当100iduV,10ouV；当1idumV,100ouV3.11判断图P3.9中各放大电路是否引入了反馈。如果存在反馈，判断是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？假设所有电容对交流信号均可视为短路。uIR1R2CuORuIuO(b)(a)uIuORCR1R2CuIuO(c)(d)图P3.9【解】(a)有反馈直流负反馈(b)有反馈交直流负反馈(c)无反馈(d)有反馈交直流正反馈3.12在图P3.10所示各电路中，指明级间反馈网络是由哪些元件组成的？判断所引入的反馈极性和反馈组态。若为负反馈，试写出反馈电路的反馈系数和深度负反馈下的电压放大倍数的表达式。R1R5R3R2R4T1T2+−uIuO+−+VCC+−uIR1R5R4R3R2R6T1T2+−uO+VCC(a)(b)R5R4R3R2R1R6+−uI+−uOT1T2+VCC+−uIT3T2T1R8R1R6R4R3R5R7+−uO+VCCR2(c)(d)图P3.10【解】(a)R1R5R3R2R4T1T2+−uIuO+−+VCC_+__ufR3、R5构成反馈网络；从图中标出的极性来看，该反馈是正反馈，反馈组态是电压串联(b)+−uIR1R5R4R3R2R6T1T2+−uO+VCC++_++ufuidubR3、R5构成反馈网络；由上图所示，该电路为电压串联负反馈；反馈系数为335fouRFuRR根据虚短知道净输入量0idbeuu所以212fbiRRuuuR352123fooobufififiuuuuuRRRAuuuuuRRR（c）R5R4R3R2R1R6+−uI+−uOT1T2+VCC+___ifiidiiicieR3、R6构成反馈网络；由上图标示可知，该电路为电流并联负反馈；反馈系数为636fouRFuRR根据虚短虚断可知0ifidiii0bu由此可知04cuiR663636fecRRRRRRiii所以304636664fiRRRRiiRRuRR而1iiuiR所以可得到43616()ooufiiuuRRRuAuuuRR（d）+−uIT3T2T1R8R1R6R4R3R5R7+−uO+VCCR2+_icieiufuid+++R3、R8、R7构成反馈网络；根据上图可知该电路的反馈为电流串联负反馈。反馈系数为37378()fouRRFuRRR根据虚短和虚断，可知0ifidbeuuuu77333378378fecRRuiRRiRiRRRRRR从图中还可以看出06cuiR因此637837()ooufifuuRR