模拟电子技术习题答案

1模拟电子技术习题答案电工电子教学部2012.22第一章绪论一、填空题：1.自然界的各种物理量必须首先经过传感器将非电量转换为电量，即电信号。2.信号在频域中表示的图形或曲线称为信号的频谱。3.通过傅立叶变换可以实现信号从时域到频域的变换。4.各种信号各频率分量的振幅随角频率变化的分布，称为该信号的幅度频谱。5.各种信号各频率分量的相位随角频率变化的分布，称为该信号的相位频谱。6.周期信号的频谱都由直流分量、基波分量以及无穷多项高次谐波分量组成。7.在时间上和幅值上均是连续的信号称为模拟信号。8.在时间上和幅值上均是离散的信号称为数字信号。9.放大电路分为电压放大电路、电流放大电路、互阻放大电路以及互导放大电路四类。10.输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真等主要性能指标是衡量放大电路的标准。11.放大电路的增益实际上反映了电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为信号能量的能力。12.放大电路的电压增益和电流增益在工程上常用“分贝”表示，其表达式分别是dBlg20vA电压增益、dBlg20iA电流增益。13.放大电路的频率响应指的是，在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应。14.幅频响应是指电压增益的模与角频率之间的关系。15.相频响应是指放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率之间的关系。二、某放大电路输入信号为10pA时，输出为500mV，它的增益是多少？属于哪一类放大电路？解：Ω105A10V50pA10mV5001011ior.ivA属于互阻放大电路三、某电唱机拾音头内阻为1MΩ，输出电压为1V（有效值），如果直接将它与10Ω扬声器连接，扬声器上的电压为多少？如果在拾音头与扬声器之间接入一个放大电路，它的输入电阻Ri=1MΩ，输出电阻Ro=10Ω，电压增益为1，试求这时扬声器上的电压。该放大电路使用哪一类电路模型最方便？解：直接将它与10Ω扬声器连接，扬声器上的电压V10V1Ω10Ω10V1Ω10MΩ1Ω1056oV在拾音头与扬声器之间接入放大电路后，使用电压放大电路模型，则等效电路如下图所示3V50V11MΩMΩ1MΩ1sisii.VRRRV扬声器上的电压V250V50110Ω0Ω10Ω1ivooLLo..VARRRV四、试说明为什么常选用频率可连续变化的正弦波信号发生器作为放大电路的实验、测试信号源。用它可以测量放大电路的哪些性能指标？答：因为正弦波信号在幅值、频率、初相位均为已知常数时，信号中就不再含有任何未知信息。并且任何信号都可以展开为傅里叶级数表达式，即正弦波信号各次谐波分量的组合。正因为如此，正弦波信号常作为标准信号用来对模拟电子电路进行测试。用它可以测量放大电路的输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真。五、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10μA和25mV，输出端接4kΩ电阻负载，测量到正弦电压信号的峰—峰值1V。试计算该放大电路的电压增益Av、电流增益Ai、功率增益Ap，并分别换算成dB数表示。解：(32dB)405mV2V1iovvvA(28dB)25μA10V/4kΩ1ioiiiA(30dB)10002540ivpAAA六、某音响系统放大电路的幅频响应如图所示，放大电路的带宽是多少？半功率点是哪两个点？半功率点处的增益较中频区的增益下降了多少分贝？折合百分比为多少？答：带宽=fH-fL=2×104-20≈2×104Hz半功率点指增益较中频区增益下降3dB的频率点（即对应fH、fL），其输出功率约等于中频区输出功率的一半。增益较中频区增益下降所折合的百分比为70.7﹪。4第二章运算放大器一、填空题：1．理想运算放大器的性能参数均被理想化，即输入电阻为无穷大，输出电阻为零，开环电压增益为无穷大，输出电压为接近正负电源值。2．运算放大器有两个工作区。在线性区工作时，放大器放大小信号；当输入为大信号时，它工作在非线性区，输出电压扩展到饱和值。3．运算放大器工作在线性区时，具有虚短和虚断两个特点，凡是线性电路都可利用这两个概念来分析电路的输入、输出关系。4．反相比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地点，而同相比例运算电路中集成运放两个输入端对地的电压基本上相等。5．同相比例运算电路的输入电流等于零，而反相比例运算电路的输入电流等于流过反馈电阻的电流。6．同相运算电路的电压增益Au≥1；反相运算电路的电压增益Au＜0。7．反相求和运算电路中集成运放的反相输入端为虚地点，流过反馈电阻的电流等于各输入端电流的和。8．同相比例运算电路的输入电阻大，而反相比例运算电路的输入电阻小。9．反相求和运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均小于零。10．微分运算电路可将三角波电压转换成方波电压；积分运算电路可将方波电压转换成三角波电压。二、选择题：1.现有电路：A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路D.微分运算电路E.加法运算电路选择一个合适的答案填入空内。（1）欲将正弦波电压移相＋90O，应选用D。（2）欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用E。（3）欲实现Au＝－100的放大电路，应选用A。（4）欲将方波电压转换成三角波电压，应选用C。（5）A中集成运放反相输入端为虚地，而B中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。2.集成运放在作放大电路使用时，其电压增益主要决定于（A）。A.反馈网络电阻B.开环输入电阻C.开环电压放大倍数三、计算题：1．电路如图所示，其中R1=10kΩ，R2=R3=R4=51kΩ。试求：（1）输入电阻Ri；（2）vo与vi之间的比例系数。（3）平衡电阻R。5解：（1）Ri=R1=10kΩ(2)24n1ni3o44424n0RvvRvvRvvRvRvvi4oii124315315v.vvv.vRRv(3)kΩ84823214321.R//RR//RR//RR2．电路如图所示，图中集成运放输出电压的最大幅值为±14V，试将计算结果填如表2.1中。解：vO1＝(－Rf/R)vI＝－10vI，vO2＝(1+Rf/R)vI＝11vI。当集成运放工作到非线性区时，输出电压不是＋14V，就是－14V。表2.1vI/V0.10.51.01.5vO1/V－1－5－10－14vO2/V1.15.511143．求解图示电路中vO与vI之间的运算关系。解：图示电路的A1组成同相比例运算电路，A2组成差动运算电路。先求解vO1，再求解vO。6I45I2I145I245I11345I245O145OI113O1111111vRRvvRRvRRvRRRRvRRvRRvvRRv4．一高输入电阻的桥式放大电路如图所示，试写出vo=f(δ)的表达式（δ=ΔR/R）。解：i12o221212o112oiiBo2iAo1241222vRRvRRRRRvRRvvRRRvvvvvv5．图示电路中，A1，A2，A3均为理想运放。（1）A1，A2，A3分别组成何种基本运算电路；（2）列出vO1，vO2，vO的表达式。7解：（1）同相比例运算电路、反相求和运算电路、差动运算电路。（2）)23(2)(2150100501001223i3i2i1o2o1o2o1oi3i2o2i1o1vvvvvvvvvvvvv6．试写出图示加法器对vI1、vI2、vI3的运算结果：vO=f(vI1、vI2、vI3)。解：A2的输出vO2=-(10/5)vI2-(10/100)vI3=-2vI2-0.1vI3vO=-(100/20)vI1-(100/100)vO2=-5vI1+2vI2+0.1vI37．在图示电路中，已知输入电压vi的波形如图（b）所示，当t＝0时，电容C上的电压vC＝0。试画出输出电压vo的波形。8解：V52)52(1010(-5)-10015ms-2.5V,5ms,V521055100ms5,0,0)()-(-100)()(1)(13o2C13o2C11C12i1C12ioi1Cio21..vtvt.vtvttvttvtvttvRCvvtvdtvRCvtt时若时若为常数时当8．设计一反相放大器，电路如图所示，要求电压增益Av=vo/vi=-10，当输入电压vi=-1V时，流过R1和R2的电流小于2mA，求R1和R2的最小值。解：5.1kΩ510Ω5kΩkΩ50mA2V1011021211ii1212iovRRR.RRvvRRRRvvA，取，，时，有当第三章二极管及其基本电路一、填空题：1．制作电子器件的常用材料主要采用硅和锗。2．二极管最主要的特性是单向导电性。3．本征半导体是指完全纯净的、结构完整的半导体晶体。P型半导体中的少子是电子，多子是空穴，N型半导体中的少子是空穴，多子是电子。4．半导体中参与导电的有两种载流子，分别是电子和空穴，导体中参与导电的有一种载流子，是电子。5．当环境温度升高时，二极管的反向饱和电流IS将增大，这是因为此时PN结内部的B。A.多数载流子浓度增大B.少数载流子浓度增大C.多数载流子浓度减小D.少数载流子浓度减小6．半导体PN结中内电场E，是由空间电荷区产生的，当将反向电压加在PN结两端时，其PN结内电场E增强。PN结不易（不易/容易）导通。7．二极管导通时，其正向电压应该比门坎电压高（高/低），硅管的正向导通电压约为0.7V，锗管的正向导通电压约为0.2V。98．稳压管是一种特殊工艺制造的面接触型硅二极管二极管。除了用于限幅电路之外，主要用于稳压电路，其稳压性体现在电流增量很大，只引起很小的电压变化，此时稳压管应工作于反向电击穿区。9．发光二极管正常工作时，外加A电压；而光电二极管正常工作时，外加B电压。A．正向B．反向C．击穿10．某只硅稳压管的稳定电压Vz=4v，其两端施加的电压分别为+5V（正向偏置）和－5V（反向偏置）时，稳压管两端的最终电压分别为D。A.+5V和-5VB.-5V和+4VC.+4V和-0.7VD.+0.7V和-4V11．PN结的结电容包括扩散电容和势垒电容。当在PN结两端施加正向电压时，空间电荷区将变窄，扩散电容将增大。12．发光二极管是将电能转换成光能的器件；而光电二极管是将光能转换成电能的器件。二、已知uI＝5sinωt(V)，二极管导通电压UD＝0.7V。试画出uI与uO的波形，并标出幅值。三、二极管的正向伏安特性曲线如图所示，室温下测得二极管中的电流为20mA。试确定二极管的直流电阻RD和动态电阻rd的大小。解：由图可见，ID=20mA时的UD=0.67V，则直流电阻RD为Ω53320mAV670UDDD..IR过ID=20mA处，作一条切线，求切线斜率，可求得动态电阻rd为Ω3110mA-30mAV0260ΔΔUDDd..ir10四、在下面图示电路中，设uI=12sinωt（V），试分别画出iD、uD和uO的波形（要求时间坐标对齐），并将二极管电流iD的峰值和其所承受的反向电压峰值标于图中（假定D为理想二极管）。五、二极管电路如下图（a）所示，设输入电压波形如图（b）所示，试画出相应的输出电vO波形。设二极管为理想器件。11六、二极管电路如图所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压VAO。设二极管为理想器件。解：（a）D导通，VAO=-6V（b）D截止，VAO=-12V（c）D1导通，D2截止，VAO=0V（d）D1截止，D2导通，VAO=-6V七、已知稳压管的稳压值UZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA。求图示电路中UO1和UO2各为多少伏。12解：V5V5V