电子技术基础模拟部分

电子技术基础模拟部分第一章绪论1、写出下列正弦电压信号的表达式（设初始相角为零）：（1）峰-峰值10V，频率10kHz;（2）有效值220V，频率50Hz;（3）峰-峰值100mV，周期1ms；（4）峰-峰值0.25V，角频率1000rad/s;解:正弦波电压表达式为)tsin(V=(t)mv，由于0，于是得到：（1）V)105sin(2=(t)4tv；（2）V001sin2220=(t)tv；（3）V00020.05sin=(t)tv；（4）V00010.125sin=(t)tv；2、电压放大电路模型如图(主教材图1.4.2a)所示，设输出开路电压增益10voA。试分别计算下列条件下的源电压增益svsA:(1)siiRR10，RRL10；(2)siiRR，RRi；(3)10siiRR，10RRL；(4)siiRR10，10RRL。电压放大电路模型解：由图可知，)(isiiisRRRvv，ivLLARRRv，所以可得以下结果:（1）siiRR10，RRL10时，iisiiisvRRRvv1011)(，iivLLvARRRv101110，则源电压增益为26.8101111100iisvsvvvvA。同理可得：（2）5.225iisvsvvvvA（3）0826.0111110iisvsvvvvA（4）826.010111110iisvsvvvvA3、在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰-峰值分别为5μA和5mV，输出端接2kΩ电阻负载，测量到正弦电压信号峰-峰值为1V。试计算该放大电路的电压增益vA、电流增益iA、功率增益pA，并分别换算成dB数。解：电压增益200005.01VVvvAivdBAv46)10lg2(lg20)102lg(20200lg20lg2022电流增益100105200016AViiAiidBAi40100lg20lg20功率增益200001051052000)1(632AVVPPAipdBAP4320000lg10lg104、当负载电阻kRL1时，电压放大电路输出电压比负载开路)(LR时输出电压减少20%，求该放大电路的输出电阻R。解:设负载开路时输出电压为'v，负载电阻kRL1时输出电压为v，根据题意'8.0'%)201(vvv而)('LLRRRvv则250101)18.01()1'(3LRvvR5、一电压放大电路输出端接1kΩ负载电阻时，输出电压为1V，负载电阻断开时，输出电压上升到1.1V，求该放大电路的输出电阻R。解:设'v为负载电阻断开时输出电压，即Vv1.1';负载电阻kRL1时，输出电压为Vv1。根据)('LLRRRvv，则输出电阻为100101)111.1()1'(3VVRvvRL6、某放大电路输入电阻kRi10，如果用1μA电流源(内阻为∞)驱动，放大电路输出短路电流为10mA，开路输出电压为10V。求放大电路接4kΩ负载电阻时的电压增益vA、电流增益iA、功率增益PA，并分别换算成dB数表示。解:根据题意可得输出电阻kAVR1)1010(103由于放大电路开路输出电压为Vv10'，电流信号源电流Ais1，负载电阻kRL4,于是可得8001010101104101(10410)('36)333isLLivRiRRRvvvAdBAv58800lg20lg202000101)104101(10)('633sLsiiRRviiAdBAi662000lg20lg206326323332222106.11010)101(104)]104101(10410[)]('[isLLLisLipRiRRRRvRiRvPPAdBAP62)106.1lg(10lg1067、有以下三种放大电路备用:（1）高输入电阻型：MRi11，101vA，kR101；（2）高增益型：kRi102，1002vA，kR12；(3)低输出电阻型：kRi103，13vA，203R。用这三种放大电路组合，设计一个能在100Ω负载电阻上提供至少0.5W功率的放大器。已知信号源开路电压为30mV(有效值)，内阻为MRsi5.0。解:由于高输入电阻放大电路对电压信号源衰减小，所以输入级(第一级)宜采用高输入电阻型放大电路;低输出电阻放大电路带负载能力强，所以输出级(第三级)宜采用低输出电阻型放大电路;中间级(第二级)用高增益型。于是三种放大电路模型互联组成的放大电路如图解所示。在该放大器中，输入信号源为mVVs30、内阻MRsi5.0的电压源;前级放大电路的受控源及输出电阻是后级放大电路的信号源和内阻，而后级放大电路的输入电阻则是前级放大电路的负载电阻。设三个放大电路模型的输入电压分别为1iV、2iV和3iV，于是VVVRRRVsisiii02.003.010)5.01(10166111VVVARRRViviii1.002.01010)1010(101033112122VVVARRRViviii111001.010010)101(101033223233VVVARRRVivLL132100011100110020100333放大器输入功率]100)1321000([228、如图所示电流放大电路的输出端直接与输入端相连，求输入电阻iR。解:根据电路可得isiRviiiiii)1()1(11121则)1(iisiRivR9、在电压放大电路的上限频率点处，电压增益比中频区增益下降了3dB，在相同输入电压条件下，该频率点处的输出电压是中频区输出电压的多少倍?解:设输入电压为iV;中频区输出电压为V，电压增益为vA;上限频率点输出电压为HV，增益HA。依题意dBAAvvH3lg20lg20又因为VVVVVVAAHiiHvvHlg20)lg(lg20lg20lg20所以VVH707.0在相同输入电压条件下，上限频率点的输出电压约为中频区的0.707倍。10、设一放大电路的通频带为kHzHz20~20，通带电压增益dBAvM40lg20，最大不失真交流输出电压范围是V3~3。（1）若输入一个mVt)104sin(103的正弦波信号，输出波形是否会产生频率失真和非线性失真?若不失真，则输出电压的峰值是多大?(2)若mVtvi)104sin(404，重复回答(1)中的问题;(3)若mVtvi)108sin(104，输出波形是否会产生频率失真和非线性失真?为什么?解:(1)由于31042f，所以此时输入正弦波信号的频率kHzf2，在kHzHz20~20的通频带内，100vMvAA，输出电压的峰值为VmVVAVimvm110100，未超出正负3伏范围，所以输出波形不会产生非线性失真，也不会产生频率失真。(2)此时输入信号的频率HfkHzf20，输出波形的峰值VVmVVAVimvm383.2407.70707.0，输出波形仍不会出现非线性失真。虽然信号频率已达到放大电路的上限频率，但是由于是单一频率信号，所以也不会出现频率失真(含多个频率成分的信号才有可能出现频率失真)。(3)此时输入信号的频率kHzf40，超出通频带，mV的幅度会明显减小，所以不会出现非线性失真，又因为iv是单一频率的正弦波，所以也不会产生频率失真。第二章运算放大器1、如图所示电路，当运放的信号电压mVvI20时，测得输出电压Vv4。求该运算放大器的开环增益vA。解：根据图题可知0Nv，则mVmVkkvRRRvIP10012020)11000(1212)(NPvvvAv20020010011204mVVvvvANPv因此用分贝表示的开环增益为dBAv106200200lg202、电路如图所示，运放的开环电压增益610vA，输入电阻910ir，输出电阻75r，电源电压VV10,VV10。（1）当运放输出电压的饱和值为电源电压时，求输入电压NPvv的最小幅值（2)求输入电流Ii。解：（1）输入电压的最小幅值vNPAvvv,当VVvm10时，有VVvvNP1010106输入电流AVrvviiNPI891011010)(3、电路如图所示，VvS1，设运放是理想的。(1)求Ii、1i、2i、和Li的值;(2)求闭环电压增益SvvvA、电流增益ILiiiA和功率增益iPPPA;(3)当最大输出电压VV10(max)，反馈支路1R、2R的电流为100μA，当129RR时，求1R、2R的值。解：（1）理想运放的输入电阻ir，0NPIiii,由图知Vvs1,输出电压为VVvRRvAvSSv101)191()1(120NIiimAkVRRvii1)91(10)(2121mAkVRviLL10110mAiiiL112（2）理想运放ir，0Ii故电压增益10110VVvvAS电流增益010IiiiA功率增益iSiLPiviPPA说明理想运放ir，故从输入端不吸取电流，iA、PA皆为无穷。(3)当最大输出电压VV10(max)，反馈支路电流Ai1001，129RR，Vv10时，ARRiRRv100)9()(11121ARV10010101AVR10010101,kR101，kR9024、设图中的运放为理想器件，试求出图a、b、c、d中电路输出电压的值。（a）(b)(c)(d)解：利用理想运放的特性：pnvv，0ii。由a图可知：21ii，21110RvvRvkvVkV2021020，Vv6由b图可知：VVvRRvp62)10201()1(12由c图可知：0pnvv,Vv2由d图可知：Vvvpn2,Vv25、电路如图所示，设运放是理想的，图a电路中的Vvi6，图b电路中的tmVvisin10，图c中Vvi6.01、Vvi8.02，求各放大电路的输出电压ov和图a、b中各支路的电流。解：图（a）利用理想运放的特性：pnvv，0pniiVVvRRRvip266126212VVvRRvpo42)10101()1(34mAkVRvviipi33.012)26(121mAkVRvRviipn2.01023343mAkVRviLoL8.054oLiii4mAmAiiiLo1)]2.0(8.0[4图（b）因0pnvv，0pniitmVmVtvRRviosin150)sin10(115)(12AtktmVRvviinisin101sin10112AtkmVtRviLoLsin305)(sin150AtAttiiiLosin40)sin10sin30(2图（c）运算电路1A的输出电压为VVvRRvio2.16.05010011211差分式