电子技术-李中发-第3章

第3章多级放大电路3.1如图3.7所示为两级阻容耦合放大电路，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，，V。（1）求前、后级放大电路的静态值。（2）画出微变等效电路。（3）求各级电压放大倍数、和总电压放大倍数。图3.7习题3.1的图分析两级放大电路都是共发射极的分压式偏置放大电路，各级电路的静态值可分别计算，动态分析时需注意第一级的负载电阻就是第二级的输入电阻，即。解（1）各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：（V）（mA）（mA）（V）第二级：（V）（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图3.8所示。图3.8习题3.1解答用图（3）求各级电路的电压放大倍数、和总电压放大倍数。三极管V1的动态输入电阻为：(Ω)三极管V2的动态输入电阻为：(Ω)第二级输入电阻为：（kΩ）第一级等效负载电阻为：（kΩ）第二级等效负载电阻为：（kΩ）第一级电压放大倍数为：第二级电压放大倍数为：两级总电压放大倍数为：3.2在如图3.9所示的两级阻容耦合放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，，V。（1）求前、后级放大电路的静态值。（2）画出微变等效电路。（3）求各级电压放大倍数、和总电压放大倍数。（4）后级采用射极输出器有何好处？图3.9习题3.2的图分析第一级放大电路是共发射极的分压式偏置放大电路，第二级放大电路是射极输出器。射极输出器的输出电阻很小，可使输出电压稳定，增强带负载能力。解（1）各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：（V）（mA）（mA）（V）第二级：（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图3.10所示。图3.10习题3.2解答用图（3）求各级电路的电压放大倍数、和总电压放大倍数。三极管V1的动态输入电阻为：(Ω)三极管V2的动态输入电阻为：(Ω)第二级输入电阻为：（kΩ）第一级等效负载电阻为：（kΩ）第二级等效负载电阻为：（kΩ）第一级电压放大倍数为：第二级电压放大倍数为：两级总电压放大倍数为：（4）后级采用射极输出器是由于射极输出器的输出电阻很小，可使输出电压稳定，增强带负载能力。3.3在如图3.11所示的两级阻容耦合放大电路中，已知V，MΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，。（1）求前、后级放大电路的静态值。（2）画出微变等效电路。（3）求各级电压放大倍数、和总电压放大倍数。（4）前级采用射极输出器有何好处？图3.11习题3.3的图分析第一级放大电路是射极输出器，第二级放大电路是共发射极的分压式偏置放大电路。射极输出器的输入电阻很高，可减小信号源内阻压降，减轻信号源的负担。解（1）各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：（mA）（mA）（V）第二级：（V）（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图3.12所示。图3.12习题3.3解答用图（3）求各级电路的电压放大倍数、和总电压放大倍数。三极管V1的动态输入电阻为：(Ω)三极管V2的动态输入电阻为：(Ω)第二级输入电阻为：（kΩ）第一级等效负载电阻为：（kΩ）第二级等效负载电阻为：（kΩ）第一级电压放大倍数为：第二级电压放大倍数为：两级总电压放大倍数为：（4）前级采用射极输出器是由于射极输出器的输入电阻很高，可减小信号源内阻压降，减轻信号源的负担。3.4如图3.13所示是两级放大电路，前级为场效应管放大电路，后级为晶体管放大电路。已知mA/Ｖ，Ｖ，。（1）求前、后级放大电路的静态值。（2）画出微变等效电路。（3）求各级电压放大倍数、和总电压放大倍数。（4）求放大电路的输入电阻和输出电阻。图3.13习题3.4的图分析本题电路为包含有场效应管和晶体管的混合型放大电路，两级电路均采用分压式偏置。由于场效应管具有很高的输入电阻，对于高内阻信号源，只有采用场效应管才能有效地放大。解：（1）各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：（V）（mA）（V）第二级：（V）（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图3.14所示。（3）求各级电路的电压放大倍数、和总电压放大倍数。三极管V2的动态输入电阻为：(Ω)第二级输入电阻为：（kΩ）第一级等效负载电阻为：（kΩ）第二级等效负载电阻为：（kΩ）第一级电压放大倍数为：第二级电压放大倍数为：两级总电压放大倍数为：（4）求放大电路的输入电阻和输出电阻。（kΩ）（kΩ）图3.14习题3.4解答用图3.5如图3.15所示双端输入双端输出差动放大电路，V，V，kΩ，kΩ，，V，输入电压mV，mV。（1）计算放大电路的静态值IB、IC及UC。（2）把输入电压ui1、ui2分解为共模分量uic和差模分量uid。（3）求单端共模输出uoc1和uoc2（共摸电压放大倍数为）。（4）求单端差模输出uod1和uod2。（5）求单端总输出uo1和uo2。（6）求双端共摸输出uoc、双端差模输出uod和双端总输出uo。分析本题是对双端输入双端输出差动放大电路进行静态分析和动态分析。静态分析时，由于电路对称，计算一个管子的静态值即可。解（1）计算放大电路的静态值IB、IC及UC。静态时由于，由直流通路列KVL方程，得：所以：（mA）（mA）（V）图3.15习题3.5的图（2）把输入电压ui1、ui2分解为共模分量uic和差模分量uid，为：（mV）（mV）（3）求单端共模输出uoc1和uoc2。（mV）（4）求单端差模输出uod1和uod2。（Ω）（mV）（mV）（5）求单端总输出uo1和uo2。（mV）（mV）（6）求双端共摸输出uoc、双端差模输出uod和双端总输出uo。（mV）（mV）（mV）或：（mV）3.6如图3.16所示为单端输入单端输出差动放大电路，V，V，kΩ，kΩ，，V，试计算静态值IC、UC和差模电压放大倍数。图3.16习题3.6的图分析本题是对单端输入单端输出差动放大电路进行静态分析和动态分析。由于差动放大电路的对称性，信号从单端输入时，只要RE阻值足够大，作用在两个晶体管V1和V2的发射结上的电压仍是差模信号，即，与双端输入时一样，同样具有电压放大作用。解（1）计算静态值IC、UC。静态时，由直流通路列KVL方程，得：所以：（mA）（V）（2）计算差模电压放大倍数Ad。（Ω）3.7OCL电路如图3.17所示，已知V，Ω，若晶体管处于临界饱和状态时集电极与发射极之间的电压为V，求电路可能的最大输出功率。分析功率放大电路的输出功率Po等于负载RL上的电压有效值Uo与电流有效值Io的乘积，由于，所以：可见，要使功率放大电路的输出功率达到最大，就必须使负载RL上的电压有效值Uo达到最大。解根据KVL，负载RL上的电压为：显然，晶体管处于临界饱和状态时uCE最小，为：这时负载RL上的电压有效值Uo达到最大，为：所以，电路的最大输出功率为：（W）3.8OTL电路如图3.18所示，已知V，Ω，若晶体管处于临界饱和状态时集电极与发射极之间的电压为V，求电路可能的最大输出功率。分析OTL功率放大电路由单电源供电，且在工作过程中输出电容C上的电压基本维持在UCC/2不变。解根据KVL，负载RL上的电压为：显然，晶体管处于临界饱和状态时uCE最小，为：这时负载RL上的电压有效值Uo达到最大，为：所以，电路的最大输出功率为：（W）图3.17习题3.7的图图3.18习题3.8的图3.9一负反馈放大电路的开环放大倍数A的相对误差为±25％时，闭环放大倍数Af的相对误差为100±1％，试计算开环放大倍数A及反馈系数F。解由得：由得：解得：3.10一负反馈放大电路的开环放大倍数，反馈系数，若A减小了10%，求闭环放大倍数Af及其相对变化率。解反馈深度为：闭环放大倍数为：闭环放大倍数的相对变化率为：3.11指出如图3.19所示各放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。图3.19习题3.11的图分析在判别放大电路的反馈极性和类型之前，首先要判断放大电路是否存在反馈。如果电路中存在既同输入电路有关，又同输出电路有关的元件或网络，则电路存在反馈，否则不存在反馈。在运用瞬时极性法判别反馈极性时，注意晶体管的基极和发射极瞬时极性相同，而与集电极瞬时极性相反。解对图3.19（a）所示电路，引入反馈的是电阻RE，为电流串联负反馈，理由如下：首先，如图3.20（a）所示，设ui为正，则uf亦为正，净输入信号与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号uf仍然存在（），故为电流反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。对图3.19（b）所示电路，引入反馈的是电阻RE，为电压串联负反馈，理由如下：首先，如图3.20（b）所示，设ui为正，则uf亦为正，净输入信号与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号uf消失（），故为电压反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。图3.20习题3.11解答用图对图3.19（c）所示电路，引入反馈的是电阻RB，为电压并联负反馈，理由如下：首先，如图3.20（c）所示，设ui为正，则ii为正，uo为负，if为正，净输入信号与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号if消失（），故为电压反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在同一个输入端，两者以电流并联方式叠加，故为并联反馈。3.12指出如图3.21所示各放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。图3.21习题3.12的图分析本题电路由两级运算放大器组成，反馈极性和类型的判别方法与晶体管放大电路的判别方法一样，反馈极性运用瞬时极性法判别，电压反馈和电流反馈的判别看反馈电路是否直接从输出端引出，并联反馈和串联反馈的判别看反馈信号与输入信号是否加在同一个输入端。解对图3.21（a）所示电路，引入反馈的是电阻R4，为电流串联负反馈，理由如下：首先，如图3.22（a）所示，设ui为正，则第一级运放的输出为负，第二级运放的输出为正，uf亦为正，净输入信号与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号uf仍然存在（），故为电流反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。图3.22习题3.12解答用图对图3.21（b）所示电路，引入反馈的是电阻RL，为电压串联负反馈，理由如下：首先，如图3.22（b）所示，设ui为正，则第一级运放的输出为负，第二级运放的输出为正，uf亦为正，净输入信号与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号uf消失（），故为电压反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。3.13指出如图3.23所示放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。图3.23习题3.13的图分析本题电路由两级共发射极分压式放大电路组成，其中每级电路存在的反馈称为本级反馈；两级之间存在的反馈称为级间反馈。在既有本级反馈也有级间反馈的多级放大电路中，起主要作用的是级间反馈。解第一级引入反馈的是电阻RE1，为电流串联负反馈，交流负反馈与直流负反馈同时存在。第二级引入反馈的是电阻RE2，也是电流串联负反馈，并且只有直流负反馈。引入级间反馈的是电阻RE1和Rf，为电压串联负反馈，并且只有交流负反馈。3.14指出如图3.24所示放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。图3.24习题3.14的图解第一级引入反馈的是电阻RE1，为电流串联负反馈，并且只有直流负反馈。第二级引入反馈的是电阻RE2，也是电流串联负反馈，交流负反馈与直流负反馈同时存在。引入级间反馈的是电阻RE2和Rf，为电流并联负反馈，并且也是交流负反馈与直流负反馈同时存在。3.15为了增加运算放大器的输出功率，通常在其后面加接互补对称电路来作输出级，如图3.25（a）、（b）所示。分析图中各电路负反馈的类型，并指出能稳