第八章波形的发生和信号的转换8.1正弦波振荡电路
8.2电压比较器
本章讨论的问题：
1.在模拟电子电路中需要哪些波形的信号作为测试信号和控制信号？
2.正弦波振荡电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中所产生的自激振荡有什么区别？
3.为什么正弦波振荡电路中必须有选频网络？选频网络由哪些元件组成？
4.为什么说矩形波发生电路是产生非正弦波信号的基础？为什么非正弦波发生电路中几乎都有电压比较器？
5.电压比较器与放大电路有什么区别？集成运放在电
压比较器和运算放大电路中的工作状态一样吗？
§8.1.1 概述
f
i d X X X &&&?=改成正反馈
只有正反馈电路才能产生自激振荡。
基本放大
电路A o 反馈电路
F
×
i
X &+
–d
X &o
X &f
X &
§8.1 正弦波发生器
如果：,i
f X X &&=则去掉,i
X &仍有信号输出。基本放大
电路A o 反馈电路
F
d X &o
X &f
X &反馈信号代替了放大
电路的输入信号。
基本放大
电路A o 反馈电路
F
×
i
X &+
+d
X &o
X &f
X &
由此知放大电路产生自激振荡的条件是：
i
f U U &&=即：
i
i o f U U A F U F U &&&&&&&===所以产生正弦波振荡的条件是：1=F A
&&1=F A
&&——幅度平衡条件
——相位平衡条件L
,2,1,0=n 相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。
π
??n F A 2=+
二、正弦波振荡电路的组成及分类
组成：放大电路：集成运放
选频网络：确定电路的振荡频率
反馈网络：引入正反馈
稳幅环节：使输出信号幅值稳定
分类：RC正弦波振荡电路，频率较低，在1MHz以下。
LC正弦波振荡电路，频率较高，在1MHz以上。
石英晶体振荡电路，频率较高，振荡频率非常稳定。
问题1：如何起振？
U o是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。起振时U
=0，达到稳定振荡时U o=B。
o
放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分
分量。
解为各种频率的分量，其中也包括有f
o
分量选出，把其他频率的分量衰选频网络：把f
o
减掉。这时，只要：
|AF|>1，且?A+ ?B=2nπ，即可起振。
问题2：如何稳幅？
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|AF |仍大于1，则输出将会饱和失真。达到需要的幅值后，将参数调整为AF =1，即可稳幅。
起振并能稳定振荡的条件：
1
11<>==> 三、判断电路能否产生正弦波振荡的方法和步骤 1. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 2. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作； 3. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件 判断相位平衡条件的方法是： 瞬时极性法。 4. 判断是否满足振幅平衡条件。 5. 估算振荡频率和起振条件 8.1.2RC 正弦波振荡电路 RC串并联网络振荡电路也称RC桥式正弦波振荡电路或称文氏振荡电路(Wien) 电路组成： 放大电路——集成运放A ； 选频与正反馈网络——R、C 串并联电路； 稳幅环节——R 与R′组成的负反馈电路。 F 图8.1.4 一、RC 串并联选频网络 ) 1 j(31 1// j 11//221 122f RC RC C j R C R C j R U U F o ωωωωω?+= ++== &&&令 RC 10= ω则： ) j(31 00f f f f F ?+=& 得RC 串并联电路的幅频特性为： 2002 ) (31f f f f F ?+=&3 arctg 00F f f f f ??=?相频特性为： 时，当0f f =3 1=F &最大，?F = 0。 ω f 0?F f F &ω 1/3 +90o-90o图8..1.5 二、振荡频率与起振条件 1. 振荡频率RC f π= 2102. 起振条件 1>F A &&f = f 0 时，3 1=F &由振荡条件：所以起振条件为：3>A &引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性， 改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。 三、振荡电路中的负反馈(稳幅环节) 改变R F ，可改变反馈深度。增加负反馈深度，并且满足3>A &则电路可以起振，并产生比较稳定而失真较小的正弦 波信号。 反馈电阻R F 采用负温度系数的热敏电阻， 1R 采用正温度系数的热敏电阻，均可实现自动稳幅。 同相比例运放的电压放大倍数为 即要求：1 F f 1R R A u +=1 F 2R R > 8.1.3LC 正弦波振荡电路 一、LC 谐振回路的频率特性 当频率变化时，并联电路阻抗的大小和性质都发生变化。图8.1.10 LC f π≈ 210谐振频率： 当f = f 0时，电路为纯电阻性，等效阻抗最大；当f 当f >f 0时，电路为容性。所以LC 并联电路具有选频特性。 若以LC并联网络作为共射放大电路的集电极负载 当f= f 时，电压放大倍 数的数值最大，且无附 加相移。因而电路称为 选频放大电路 若增加正反馈，并用反馈 电压取代输入电压，则电 路就成为正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路变压器反馈式电感反馈式电容反馈式 8.2电压比较器 8.2.1概述 1.电压比较器将一个模拟量输入电压与一个参考电压进行比较，输出只有两种可能的状态：高电平或低电平。 2.比较器中的集成运放一般工作在非线性区；处于开环状态或引入正反馈。 3.分类：单限比较器、滞回比较器及窗口比较器。 4.比较器是组成非正弦波发生电路的基本单元，在测量、控制、D/A和A/D转换电路中应用广泛。 一、电压比较器的传输特性 1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系 ) (O I u f u =2.阈值电压：U T 当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压。 3.电压传输特性的三要素 (1)输出电压的高电平U OH 和低电平U OL 的数值。(2)阈值电压的数值U T 。 (3)当u I 变化且经过U T 时，u O 跃变的方向。 二、理想运放的非线性工作区 +U OM u O u P ?u Ν O ?U OM 集成运放的电压传输特性 在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是工作在正反馈。 电压比较器种类 单限比较器：电路只有一个阈值电压，输入电压逐渐增大或 时，输出电压产生跃变。 减小过程中，当通过U T 滞回比较器：电路有两个阈值电压，输入电压从小变大过程中使输出电压产生跃变的阈值电压不等于从大到小过程中使输出电压产生跃变的预置点呀，电路具有滞回特性。 其与单限比较器的相同之处在于：当输入电压向单一方向变化时，输出电压只跃变一次。 窗口比较器：电路有两个阈值电压，输入电压从小变大或从大变小过程中使输出电压产生两次跃变。 其与前两种的区别在于：输入电压向单一方向变化过程中，输出电压跃变两次。 第八章自我检测题参考答案 一、填空题 1.图Z8.1所示电路，求 ⑴变压器二次电压U2=15V； ⑵负载电流I L=10mA ⑶流过限流电阻的电流I R=24mA；提示：I R=（U C-U O）/R ⑷流过稳压二极管的电流为14mA。 2.78M12的输出电压为12V，最大输出电流为0.5A。 3.CW317三端可调集成稳压器，能够在1.2V至37V输出范围内提供1.5A的最大输出电流。 二、选择题 1.图Z8.2所示电路，若U I上升，则U O(A)→U A（A）→U CE1（C）→U O（B）。 A.增大 B.不变 C.减小 2.PWM开关稳压电源，当电网电压升高时，其调节过程为U O(A)→占空比D（B）→U O(C)。 A.增大 B. 减小 C.不变 3.图Z8.3所示电路装接正确的是（b）。 三、图8.1.3所示电路，写出U O 的表达式，若U Z =6，计算U O 的调节范围。 解： Z P Z P P O U R R R U R R R R R U ??? ? ? ?++=+++= 12 1211 代入数据 U Omin =?? ? ? ?++ 51.0131×6V≈17.9V U Omax =（1+3/0.51）×6V≈41.3V 该电路的输出电压调节范围为17.9V ～41.3V 。 四、将图Z8.3的元器件正确连接起来，组成一个电压可调稳压电源。 解：画出参考接线如下图红线所示。 第八章 习题参考答案 8.1图Z8.1所示电路，若负载不变，当电网电压下降时，I R 、I Z 、U R 、U O 分别如何变化？ 解： 图Z8.1所示电路，若负载不变，当电网电压下降时，I R ↓，I Z ↓↓，U R ↓，U O ↑。 8.2在电网电压波动范围为±10%的情况下，设计一输出电压为6V ，负载电阻范围为1kΩ至∞的桥式整流电容滤波硅稳压管并联稳压电源。 提示：U I 可按（2～3）U O 经验公式选取。 1半导体二极管 自我检测题 一．选择和填空 1．纯净的、结构完整的半导体称为 本征半导体，掺入杂质后称 杂质半导体。若掺入五价杂质，其多数载流子是 电子 。 2．在本征半导体中，空穴浓度 C 电子浓度；在N 型半导体中，空穴浓度 B 电子浓度；在P 型半导体中，空穴浓度 A 电子浓度。 （A ．大于，B ．小于，C ．等于） 3. 在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 C ，而少数载流子的浓度与 A 关系十分密切。 （A ．温度，B ．掺杂工艺，C ．杂质浓度） 4. 当PN 结外加正向电压时，扩散电流 A 漂移电流，耗尽层 E ；当PN 结外加反向电压时，扩散电流 B 漂移电流，耗尽层 D 。 （A ．大于，B ．小于，C ．等于，D ．变宽，E ．变窄，F 不变 ） 5．二极管实际就是一个PN 结，PN 结具有 单向导电性 ，即处于正向偏置时，处于 导通 状态；反向偏置时，处于 截止 状态。 6. 普通小功率硅二极管的正向导通压降约为_B ，反向电流一般_C_；普通小功率锗二极管的正向导通压降约为_A_，反向电流一般_D_。 （A ．0.1～0.3V ，B ．0.6～0.8V ，C ．小于A μ1，D ．大于A μ1） 7. 已知某二极管在温度为25℃时的伏安特性如图选择题7中实线所示，在温度为 T 1 时的伏安特性如图中虚线所示。在25℃时，该二极管的死区电压为 0.5 伏，反向击穿电 压为 160 伏，反向电流为 10-6 安培。温度T 1 小于 25℃。（大于、小于、等于） 图选择题7 8．PN 结的特性方程是)1(-=T V v S e I i 。普通二极管工作在特性曲线的 正向区 ；稳 压管工作在特性曲线的 反向击穿区 。 二．判断题（正确的在括号画√，错误的画×） 1．N 型半导体可以通过在纯净半导体中掺入三价硼元素而获得。 （ × ） 2．在P 型半导体中，掺入高浓度的五价磷元素可以改型为N 型半导体。 （ √ ） 3．P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。 （ × ） 4．PN 结的漂移电流是少数载流子在电场作用下形成的。 （ √ ） 5．由于PN 结交界面两边存在电位差，所以当把PN 结两端短路时就有电流流过。（ × ） 6．PN 结方程既描写了PN 结的正向特性和反向特性，又描写了PN 结的反向击穿特 性 。 （ × ） 7．稳压管是一种特殊的二极管，它通常工作在反向击穿状态（√ ），它不允许工作在正向导通状态（×）。 第七章 习题与思考题 ◆◆ 习题 7-1 在图P7-1所示的放大电路中，已知R 1=R 2=R 5=R 7=R 8=10k Ω，R 6=R 9=R 10=20k Ω： ① 试问R 3和R 4分别应选用多大的电阻； ② 列出u o1、u o2和u o 的表达式； ③ 设u I1=3V ，u I2=1V ，则输出电压u o ＝？ 解： ① Ω=Ω==k k R R R 5)10//10(//213，Ω≈Ω==k k R R R 67.6)20//10(//654 ② 1111211010I I I o u u u R R u -=-=- =，2226525.1)2010 1()1(I I I o u u u R R u =+=+=， 2121217932)5.1(10 20 )(I I I I o o o u u u u u u R R u +=---=-- = ③ V V u u u I I o 9)1332(3221=?+?=+= 本题的意图是掌握反相输入、同相输入、差分输入比例运算电路的工作原理，估算三种比例电路的输入输 出关系。 ◆◆ 习题 7-2 在图P7-2所示电路中，写出其 输出电压u O 的表达式。 解： I I I I o u R R u R R u R R u R R u ])1[()()1(4 5124 512 ++=--+ = 本题的意图是掌握反相输入和同相输入比例 电路的输入、输出关系。 ◆◆ 习题 7-3 试证明图P7-3中，)(1122 1 I I o u u R R u -= ）＋（ 解： 11 2 1)1(I o u R R u + = ))(1()1()1()1()1()1(122 122112122111221221121I I I I I I I o o u u R R u R R u R R u R R u R R R R u R R u R R u -+=+++ -=+++-=++- = 本题的意图是掌握反相输入和同相输入比例电路的输入、输出关系。 ◆◆ 习题 7-4 在图P7-4所示电路中，列出u O 的表达式。 解： 反馈组态应为深度电压串联负反馈，因此有uu uf F A &&1= I o R R I o uf uu u R R u u R R u R R R R R A R R R F )1()1(11 7373737373313+=???→?+=?+=+=?+==若&& 第8章 滤波电路及放大电路的频率响应 习 题 8 设运放为理想器件。在下列几种情况下，他们分别属于哪种类型的滤波电路（低通、高通、带通、带阻）并定性画出其幅频特性。 （1）理想情况下，当0f =和f →∞时的电压增益相等，且不为零； （2）直流电压增益就是它的通带电压增益； （3）理想情况下，当f →∞时的电压增益就是它的通带电压增益； （4）在0f =和f →∞时，电压增益都等于零。 解：（1）带阻 （2）低通 （3）高通 （4）带通 V A (2)理理理理 (3)理理理理 (4)理理理理 (1)理理理理 H A A A A V A V A V A 在下列各种情况下，应分别采用哪种类型（低通、高通、带通、带阻）的滤波电路。 （1）希望抑制50Hz 交流电源的干扰； （2）希望抑制500Hz 以下的信号； （3）有用信号频率低于500Hz ； （4）有用信号频率为500 Hz 。 解：（1）带阻 （2）高通 （3）低通（4）带通 一个具有一阶低通特性的电压放大器，它的直流电压增益为60dB ，3dB 频率为1000Hz 。分别求频率为100Hz ，10KHz ，100KHz 和1MHz 时的增益。 解：H Z o 100H ,60dB f A ==，其幅频特性如图所示 40 Z v 20lg /A ? ??(a)理理理理 u 100Hz,60dB f A == u H 10KHz,6020lg 40,40dB f f A f =-== u H 100KHz,6020lg 20,20dB f f A f =-== u H 10MHz,6020lg 0,0dB f f A f =-== 电路如图所示的，图中C=μF ，R=5K Ω。 （1）确定其截止频率； （2）画出幅频响应的渐进线和－3dB 点。 图 习题电路图 解：L 36 11 318.3(Hz)225100.110f RC ππ--= ==???? L L L L L v 20lg /dB A ? ?? 模拟电路测验试题套和答案 1 / 29 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2 / 29 坑爹的模电 试卷编号01 ……………………………………………………………………………………………………………… 一、填空（本题共20分，每空1分）： 1．整流电路的任务是__________；滤波电路的任务是__________。 2．在PN结的形成过程中，载流子的扩散运动是由于__________而产生的，漂移运动是__________作用下产生的。 3．放大器有两种不同性质的失真，分别是__________失真和__________失真。 4．在共射阻容耦合放大电路中，使低频区电压增益下降的主要原因是__________的影响；使高频区电压增益下降的主要原因是__________的影响。 5．在交流放大电路中，引入直流负反馈的作用是__________；引入交流负反馈的作用是___________。 6．正弦波振荡电路一般由__________、__________、__________、__________这四个部分组成。 7．某多级放大器中各级电压增益为：第一级25dB 、第二级15dB 、第三级60dB ，放大器的总增益为__________，总的放大倍数为__________。 8．在双端输入、单端输出的差动放大电路中，发射极公共电阻R e对__________信号的放大无影响，对__________信号的放大具有很强的抑制作用。共模抑制比K CMR为__________之比。 9．某放大电路的对数幅频特性如图1（在第三页上）所示，当信号频率恰好为上限频率时，实际的电压增益为__________dB。 二、判断（本题共10分,每小题1分，正确的打√，错误的打×）： 1、（）构成各种半导体器件的基础是PN结，它具有单向导电和反向击穿特性。 2、（）稳定静态工作点的常用方法主要是负反馈法和参数补偿法。 3、（）在三极管的三种基本组态中，只有电流放大能力而无电压放大能力的是基本共集组态。 4、（）若放大电路的放大倍数为负值，则引入的一定是负反馈。 5、（）通常，甲类功放电路的效率最大只有40%，而乙类和甲乙类功放电路的效率比甲类功放电路的效率要高。 6、（）一般情况下，差动电路的共模电压放大倍数越大越好，而差模电压放大倍数越小越好。 7、（）根据负反馈自动调节原理，交流负反馈可以消除噪声、干扰和非线性失真。 8、（）要使放大电路的输出电流稳定并使输入电阻增大，则应引入电流串联负反馈。 9、（）在放大电路中引入电压负反馈可以使输出电阻减小，在放大电路中引入电流负反馈可以使输出电阻增大。 10、（）在正弦波振荡电路的应用中，通常，当要求振荡工作频率大于1MHz时，应选用RC正弦波振荡电路。 三、选择（本题共20分,每个选择2分）： 1．在放大电路中，测得某三极管的三个电极的静态电位分别为0V，－10V，－9.3V，则此三极管是（） A. NPN型硅管； B. NPN型锗管； C. PNP型硅管； D. PNP型锗管； 2．为了使放大电路Q点上移，应使基本放大电路中偏置电阻R b的值（）。 A. 增大 B. 不变 C. 减小 3．典型的差分放大电路中Re（）。 A. 对差模信号起抑制作用 B. 对共模信号起抑制作用 C. 对差模信号和共模信号均无作用 4．在差动电路中，若单端输入的差模输入电压为20V，则其共模输入电压为（）。 A. 40V B. 20V C. 10V D. 5V 5．电流源的特点是（）。 A . 交流电阻大，直流电阻小； B . 交流电阻小，直流电阻大； C. 交流电阻大，直流电阻大； D. 交流电阻小，直流电阻小。 6．影响放大电路高频特性的主要因素是（）。 A. 耦合电容和旁路电容的存在； B. 放大电路的静态工作点不合适； C. 半导体管的非线性特性； D. 半导体管极间电容和分布电容的存在； 7．关于理想运算放大器的错误叙述是（）。 A．输入阻抗为零，输出阻抗也为零；B．输入信号为零时，输出处于零电位； C．频带宽度从零到无穷大；D．开环电压放大倍数无穷大 8．有T1 、T2和T3三只晶体管，T1的β＝200，I CEO＝200μA；T2的β＝100，I CEO＝10μA；T3的β＝10，I CEO＝100μA，其它参数基本相同，则实用中应选（） A. T1管； B. T2管； C. T3管 9．交流反馈是指（） A．只存在于阻容耦合电路中的负反馈；B．变压器耦合电路中的负反馈； C．交流通路中的负反馈；D．放大正弦信号时才有的负反馈； 10．RC桥式正弦波振荡电路是由两部分组成，即RC串并联选频网络和（） A. 基本共射放大电路； B. 基本共集放大电路； C. 反相比例运算电路； D. 同相比例运算电路； 四、分析与计算（本题共50分）： 1．(本小题10分) 电路如图2所示，通过分析判断反馈组态，并近似计算其闭环电压增益A usf。 2．(本小题10分) 电路如图3所示，u2=10V，在下列情况下，测得输出电压平均值U o的数值各为多少？（1）正常情况时；（2）电容虚焊时；（3）R L开路时；（4）一只整流管和电容C同时开路时。 1 / 29 1.3电路如图所示，已知i 5sin (V)u t ω=，二极管导通电压U D =0.7V 。试画出u i 与u o 的波形，并标出幅值。 解：当i 3.7u ≥V 时，D 1导通，将u o 钳位在3.7V ； 当i 3.7u Imax Z L Zmax Z (/)(6/0.525)1643V U U R I R U =++=+?+= 故23V 稳压管将因功耗过大而损坏。 1.7电路如图所示，发光二极管导通电压UD=1.5V ，正向电流在5~15mA 时才能正常工作。试问： （1）开关S 在什么位置时发光二极管才能发光？ （2）R 的取值范围是多少？ 解：（1）S 闭合时发光二极管才有正向电流，也才有可能发光。 （2）发光二极管的正向电流过小将不发光，过大将可能损坏。R 是限流电阻，其取值应保证发光二极管既发光又不至于损坏。因此，R 的范围为 min D Dmax ()/233R V U I =-≈Ω max D Dmin ()/700R V U I =-=Ω 即233700R Ω< <Ω 1.9测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。 第7章 信号的运算和处理 习题 本章习题中的集成运放均为理想运放。 7.1填空： (1) ( 同相比例 )运算电路可实现A u ＞1 的放大器。 (2) ( 反相比例 )运算电路可实现A u ＜0 的放大器。 (3) ( 微分 )运算电路可将三角波电压转换成方波电压。 (4)( 同相求和 )运算电路可实现函数123Y aX bX cX =++，a 、b 和c 均大于零。 (5) ( 反相求和 )运算电路可实现函数123Y aX bX cX =++，a 、b 和c 均小于零。 (6)( 乘方 )运算电路可实现函数2Y aX =。 7.2电路如图P7.2所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V ，填表。 (a) (b) 图P7.2 解： 1(/)10O f I I u R R u u =-=-； 2(1/)11O f I I u R R u u =+=。 当集成运放工作到非线性区时，输出电压不是+14V , 就是-14V 。 7.3 设计一个比例运算电路，要求输入电阻20i R k =Ω，比例系数为-100。 解：可采用反相比例运算电路，电路形式如图P7.2(a)所示。 20R k =Ω； 2f R M =Ω。 7.4电路如图P7.4所示，试求其输入电阻和比例系数。 解：由图可知150i R R k ==Ω， 1212 21 ,2I M R R M I I u u i i R R R u u u R -==∴=-=-即 而 243 M O M M u u u u R R R -- =+ 解得：52104O M I u u u ==- 图P7.4 7.5电路如图P7.4所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V ，I u 为2V 的直流信号。分别求出下列各种情况下的输出电压： (1)R 2短路； (2) R 3短路； (3) R 4短路； (4) R 4断路。 解：(1) R 2短路时，2 1 0M I R u u R =- =，R 4相当于开路（R 4上无电流流过）。 ∴3 1 24O I I R u u u V R =- =-=-； (2) R 3短路时，O M u u =，R 4对反馈网络无影响。 ∴2 1 24O I I R u u u V R =- =-=-； (3) R 4短路时，电路无反馈。 ∴14O u V =-； (4) R 4断路时，23 1 48O I I R R u u u V R +=- =-=-。 7.6试求图P7.6所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。 模拟电子技术习题及答 案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】 模拟电子技术 第1章半导体二极管及其基本应用 1．1 填空题 1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。 2．本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成 N 型半导体，其多数载流子是电子；若掺入微量的三价元素，则形成 P 型半导体，其多数载流子是空穴。 3．PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。 4．当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向压降将减小。 5．整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动的直流电。稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。 6．发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。 7．光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。 8．测得某二极管的正向电流为1 mA，正向压降为0.65 V，该二极管的直流电阻等于650 Ω，交流电阻等于 26 Ω。 1．2 单选题 1．杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于( C )。 A．温度 B．掺杂工艺 C．掺杂浓度 D．晶格缺陷 2．PN结形成后，空间电荷区由( D )构成。 A．价电子 B．自由电子 C．空穴 D．杂质离子 3．硅二极管的反向电流很小，其大小随反向电压的增大而( B )。 A．减小 B．基本不变 C．增大 4．流过二极管的正向电流增大，其直流电阻将( C )。 A．增大 B．基本不变 C．减小 5．变容二极管在电路中主要用作( D )。、 A．整流 B．稳压 C．发光 D．可变电容器 1．3 是非题 1．在N型半导体中如果掺人足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。( √ ) 2．因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。( × ) 时会损坏。( × ) 3．二极管在工作电流大于最大整流电流I F 4．只要稳压二极管两端加反向电压就能起稳压作用。( × ) 1．4 分析计算题 1．电路如图T1．1所示，设二极管的导通电压U =0.7V，试写出各电路的输出电压 D(on) Uo值。 第八章 8.1、试将下列二进制数转换为十进制数。 10 2431010111）（））（（= 10 2625.13101.11012）（））（（= 1026875.01011.03）（））（（= 8.2、试将下列十进制数转换为二进制数。 2 101001011751）（））（（= 210110101.11100183.573）（））（（= 8.3、试将下列二进制数转换为十六进制数及八进制数。 8 16266.08.011011.01）（）（））（（==D 8 162275101111012）（）（））（（==BD 8 16236.6778.3701111.1101113）（）（））（（== 8.5试将下列十进制数表示为8421BCD 码。 BCD 8421100001.1010010011001.9321）（））（（= BCD 84211001011000.0110011158.672）（））（（= 8.7、用真值表证明下列各式相等。 )()()(2AC AB C B A ⊕=⊕）（ C B A C B A )(3+=+）（ 8.8、写出下列逻辑函数的对偶式'F 和反函数F 。 G E D C B A F ])[(2++=）（ 解：G E D C B A F +++=])[(' G E D C B A F +++=])[( BC A C B A F +++=)3( 解：C B A C B A F +?+=)(' C B A C B A F +?+=)( 8.10、用逻辑代数公式将下列逻辑函数化成最简与或表达式。 B C D C A ABD AB F +++=）（ 1 解： BCD C A ABD AB F +++= C A AB BCD C A AB +=++= D C B BC C A B A C B D C B A F ++++++=)(3）（ 解： D C B BC C A B A C B D C B A F ++++++=)( 1=++++=++++=+++++=+++++=++++++=D C A B D C D C A B A D AC C A D C A B D B A C B A C A B A D C B D B A C B A BC C A B A D C C B D B A C B A C B B A C B A F ++++=）（5 解： C B B A C B A F ++++= 1 ))((=+++=+++=++++++=+++++=++?=C B C A C B C B A C B C B C A AB B A A C B B A C B A C B B A C B A 8.11、用卡诺图将下列逻辑函数化成最简与或表达式。 D C A C B A D C ABD ABC F ++++=）（1 第七章基本放大电路 7.1 试判断题7.1图中各电路能不能放大交流信号，并说明原因。 解：a、b、c三个电路中晶体管发射结正偏，集电结反偏，故均正常工作，但b图中集电极交流接地，故无交流输出。d图中晶体管集电结正偏，故晶体管不能正常工作，另外，交流输入信号交流接地。因此a、c两电路能放大交流信号，b、d两电路不能放大交流信号。 7.2 单管共射放大电路如题7.2图所示，已知三极管的电流放大系数50 = β。 （1）估算电路的静态工作点； （2）计算三极管的输入电阻 be r； （3）画出微变等效电路，计算电压放大倍数； （4）计算电路的输入电阻和输出电阻； （5）如果输入信号由内阻为1kΩ的信号源提供，计算源电压放大倍数； （6）去掉负载电阻，再计算电路的电压放大倍数、 CC + o -题7.2图 C C C (a) 题7.1图 输入电阻和输出电阻。 解：（1）A A R U U I B BE CC B μ4010410 3007.0125 3 =?≈?-=-= - mA A I I B C 210210405036=?=??==--β V I R U U C C CC CE 61021031233=???-=-=- （2）Ω=+=+=9502 265030026300C be I r β （3）放大电路的微变等效电路如图所示 电压放大倍数 7995 .03 ||350||-=-=-=be L C u r R R A β （4）输入电阻：Ω≈?==950950||10300||3be B i r R r 输出电阻 Ω==k R r C 30 （6） 15895 .0| 350 -=-=-=be C u r R A β 输入电阻：Ω≈?==950950||10300||3be B i r R r 输出电阻 Ω==k R r C 30 7.3 单管共射放大电路如题7.3图所示。已知100=β （1）估算电路的静态工作点； （2）计算电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 （3）估算最大不失真输出电压的幅值； （4）当i u 足够大时，输出电压首先出现何种失真，如何调节R B 消除失真？ 解：电路的直流通路如图所示， CC BQ E BEQ BQ B U I R U I R =+++)1(β A mA R R U U I E B BEQ C C BQ μβ435 .010130015 )1(=?+≈ ++-≈ 由此定出静态工作点Q 为 + u o - CC +u o - 题7.3 图 CC R 一、填空（共20空，每空 1 分，共 20 分，所有答案均填写在答题纸上） 1、晶体管三极管被称为双极型晶体管是因为 。 2、晶体三极管的输出特性可分三个区域，只有当三极管工作在 区时，关系式b I Ic β=才成立。 3、场效应管可分为结型场效应管和 型场效应管两种类型。 4、在由晶体管构成的单管放大电路的三种基本接法中，共 基本放大电路既能放大电流又能放大电压。 5、在绘制放大电路的交流通路时， 视为短路， 视为短路，但若有内阻则应保留其内阻。 6、多级放大电路级间的耦合方式有 、 、变压器耦合和光电耦合等。 7、场效应管是利用 极和 极之间的电场效应来控制漏极电流从而实现放大的半导体器件。 8、放大电路的直流通路用于研究 。 9、理想运放的两个输入端虚短是指 。 10、为判断放大电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈，通常令输出电压为零，看反馈是否依然存在。若输出电压置零后反馈仍然存在则为 。 11、仅存在于放大电路的直流通路中的反馈称为 。 12、通用集成运放电路由输入级、中间级、 和 四部分组成。 13、集成运放的同相输入端和反相输入端中的“同相”和“反相”是指运放的 和 的相位关系。 14、在学习晶体三极管和场效应管的特性曲线时可以用类比法理解，三极管的放大工作区可与场效应管的 区相类比，而场效应管的可变电阻区则可以和三极管的 相类比。 二、单项选择题（共10题，每题 2 分，共 20分；将正确选项的标号填在答题纸上） 1、稳压二极管的反向电流小于min z I 时，稳压二极管 。 A ：稳压效果变差 B ：仍能较好稳压，但稳定电压变大 C ：反向截止 D ：仍能较好稳压，但稳定电压变小 2、如果在PNP 型三极管放大电路中测得发射结为正向偏置，集电结反向偏置，则此管的工作状态为 。 A ：饱和状态 B ：截止状态 C ：放大状态 D ：不能确定 3、已知两只晶体管的电流放大系数β分别为50和100，现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图1所示。关于这两只三极管，正确的说法是 。 第一章习题与答案 1.什么是PN结的偏置？PN结正向偏置与反向偏置时各有什么特点？ 答：二极管（PN结）阳极接电源正极，阴极接电源负极，这种情况称二极管正向偏置，简称正偏，此时二极管处于导通状态，流过二极管电流称作正向电流。二极管阳极接电源负极，阴极接正极，二极管处于反向偏置，简称反偏，此时二极管处于截止状态，流过二极管电流称为反向饱和电流。把二极管正向偏置导通、反向偏置截止的这种特性称之为单向导电性。 2.锗二极管与硅二极管的死区电压、正向压降、反向饱和电流各为多少？ 答：锗管死区电压约为0.1V，硅管死区电压约为0.5V。硅二极管的正向压降约0.6～0.8 V；锗二极管约0.2～0.3V。硅管的反向电流比锗管小，硅管约为1uA，锗管可达几百uA。 3.为什么二极管可以当作一个开关来使用？ 答：二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。 4.普通二极管与稳压管有何异同？普通二极管有稳压性能吗？ 答：普通二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。 稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后，其两端的电压基本保持不变。而普通二极管反向击穿后就损坏了。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 因此，普通二极管在未击穿的条件下具有稳压性能。 5.选用二极管时主要考虑哪些参数？这些参数的含义是什么？ 答： 正向电流IF：在额定功率下，允许通过二极管的电流值。 正向电压降VF：二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。 最大整流电流（平均值）IOM：在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。 反向击穿电压VB：二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。 正向反向峰值电压VRM：二极管正常工作时所允许的反向电压峰值。 反向电流IR：在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。 结电容C：电容包括电容和扩散电容，在高频场合下使用时，要求结电容小于某一规定数值。 最高工作频率FM：二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。 6.三极管具有放大作用的内部条件和外部条件各是什么？ 答：内部条件：发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏。 7.三极管有哪些工作状态？各有什么特点？ 答：三极管输出特性曲线可以分为三个区，即三极管有三种工作状态。 （1）放大区（放大状态）。即三极管静态时工作在放大区（处于放大状态），发射结必 第七章 集成运算放大器的应用 1. 理想运放的A od ＝ ∞ ，r id ＝ ∞ ，r o ＝ 0 ，I B ＝ 0 ，CMRR ＝ ∞ 。 2. 理想运放工作在线性区和非线性区时各有什么特点？各得出什么重要关系式。 答：理想集成运算放大电路工作在线性区时必须通过外部元件引入负反馈。此时，U －＝U ＋，I －＝I ＋＝0。工作在非线性区时应开环或正反馈运用。此时I －＝I ＋＝0；在U －＞U ＋时，U o ＝U OL ；在U －＜U ＋时，U o ＝U OH 。 3. 集成运放应用于信号运算时工作在什么区域？ 答：线性区 4. 试比较反相输入比例运算电路和同相输入比例运算电路的特点(如闭环电压放大倍数、输入电阻、共模输入信号、负反馈组态等)。 答：反相比例运算电路是并联电压负反馈；1 R R A f uf =；输入电阻小，为R 1； 运放的输入端无共模信号。同相比例运算电路是串联电压负反馈；1 1R R A f uf +=； 输入电阻大，为∞；运放输入端加有共模信号。 5. “虚地”的实质是什么？为什么“虚地”的电位接近零而又不等于零？在什么情况下才能引用“虚地”的概念？ 答：理想运放的同相端为地电位时，由于负反馈将反相端电位压低到等于同相端电位(即地电位)，以保证输出为一有限值，这时虽然两端电位相等且等于地电位，但两端之间无电流通过，故称为虚地。由于实际运放的放大倍数不为无穷大，所以为保证一定的输出，“虚地”的反相端电位不为零。“虚地”的概念只能运用于反相的运算电路。 6. 为什么用集成运放组成的多输入运算电路，一般多采用反相输入的形式，而较少采用同相输入形式。 答：由于反相输入时，运放的反相端为虚地，可使输入信号源之间无相互影响，为得到规定的输出，电路参数的选择比较方便。 7. 反相比例运算电路如图7－43所示，图中R 1＝10k Ω，R f ＝30 k Ω，试估算它的电压放大倍数和输入电阻，并估算R '应取多大 解： 31030 1-=-=-== R R U U A f i o uf r i ＝R 1＝10k Ω R '＝R 1//R f ＝10//30＝7.5k Ω 习题 1. 设2AX81的I CM =200mA ，P CM =200mW ，U (BR)CEO =15V ；3AD6的P CM =10W （加散热板），I CM =2A ，U (BR)CEO =24V 。求它们在变压器耦合单管甲类功放中的最佳交流负载电阻值。 解：当静态工作点Q 确定后，适当选取交流负载电阻值L R '，使Q 点位于交流负载线位于放大区部分的中点，则可输出最大不失真功率，此时的L R '称为最佳交流负载电阻。 忽略三极管的饱和压降和截止区，则有L CQ CC R I U '=。 同时应满足以下限制：CM CQ CC P I U ≤?，2 (BR)CEO CC U U ≤ ，2 CM CQ I I ≤ 。 (1)对2AX81而言，应满足mW 200CQ CC ≤?I U ，V 5.7CC ≤U ，mA 100CQ ≤I 。取 mW 200CQ CC =?I U 。 当V 5.7CC =U 时，mA 7.26CQ =I ，此时L R '最大，Ω=='k 28.07 .265 .7L(max)R ； 当mA 100CQ =I ，V 2CC =U 时，此时L R '最小，Ω=='k 02.0100 2 L(min)R ； 故最佳交流负载电阻值L R '为：ΩΩk 28.0~k 02.0。 (2)对3AD6而言，应满足W 10CQ CC ≤?I U ，V 12CC ≤U ，A 1CQ ≤I 。取 W 10CQ CC =?I U 。 当V 12CC =U 时，A 83.0CQ =I ，此时L R '最大，Ω=='46.1483.012 L(max)R ； 当A 1CQ =I 时， V 10CC =U ，此时L R '最小，Ω=='101 10L(min)R ； 故最佳交流负载电阻值L R '为：ΩΩ46.14~10。 2. 图题8-2为理想乙类互补推挽功放电路，设U CC =15V ，U EE =－15V ，R L =4Ω，U CE(sat)=0，输入为正弦信号。试求 (1) 输出信号的最大功率； (2) 输出最大信号功率时电源的功率、集电极功耗（单管）和效率； (3) 每个晶体管的最大耗散功率P Tm 是多少？在此条件下的效率是多少？ 7.2电路如图所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V ，填表。 解：当集成运放工作在线性区时， f O1I I 10R u u u R =-=-，f O2I I (1)11R u u u R =+= 7．4电路如图所示，试求其输入电阻和比例系数。 解：由图可知R i =50k Ω。 因为u M =-2u I ，2 43R R R i i i =+，即 M O M M 243 u u u u R R R --=+ 代入数据，得输出电压 O M I 52104u u u == 7.5电路如图所示，集成运放输出电压最大幅值为±14V ，u I 为2V 的电压信号。分别求出下列各种情况下的输出电压。 u I /V 0.1 0.5 1.0 1.5 U O1/V -1 -5 -10 -14 U O2/V 1.1 5.5 11 14 （1）R 2短路；（2）R 3短路；（3）R 4短路；（4）R 4断路。 解：（1）R 2短路时 3 O I I 1 24V R u u u R =-=-=- （2）R 3短路时 2 O I I 1 24V R u u u R =-=-=- （3）R 4短路时，电路无反馈，u O =-14V 。 （4）R 4断路时 23 O I I 1 48V R R u u u R +=-=-=- 7.6试求下图电路输出电压与输入电压的运算关系。 解：（c ）f P I2N 1f R u u u R R =-=+ I1N N O 1f u u u u R R --= 联立求得：f O I1I2I1I21 ()8()R u u u u u R =-=- 7.7如图所示电路中，集成运放的共模信号分别为多少？要求写出表达式。 第1章直流电路习题解答 1.1 求图1.1中各元件的功率，并指出每个元件起电源作用还是负载作用。 图1.1 习题1.1电路图 解 W 5.45.131=?=P （吸收） ；W 5.15.032=?=P （吸收） W 15353-=?-=P （产生） ；W 5154=?=P （吸收）； W 4225=?=P （吸收）;元件1、2、4和5起负载作用，元件3起电源作用。 1.2 求图1.2中的电流I 、电压U 及电压源和电流源的功率。 图1.2 习题1.2电路图 解 A 2=I ； V 13335=+-=I I U 电流源功率：W 2621-=?-=U P （产生），即电流源产生功率6W 2。 电压源功率：W 632-=?-=I P （产生），即电压源产生功率W 6。 1.3 求图1.3电路中的电流1I 、2I 及3I 。 图1.3 习题1.3电路图 解 A 1231=-=I ;A 1322-=-=I 由1R 、2R 和3R 构成的闭合面求得：A 1223=+=I I 1.4 试求图1.4所示电路的ab U 。 图1.4 习题1.4电路图 解 V 8.139 66 518ab -=?++ +?-=U 1.5 求图1.5中的I 及S U 。 图1.5 习题1.5电路图 解 A 71 5 2)32(232=?+-?+-=I V 221021425)32(22S =+-=?+-?+=I U 1.6 试求图1.6中的I 、X I 、U 及X U 。 图1.6 习题1.6电路图 解 A 213=-=I ；A 31X -=--=I I ; V 155X -=?=I U V 253245X X -=?--?=I U 电子基础 [ 模拟电路试卷及答案] [填空及选择题] 模拟综合试卷一 一．填充题 1．集成运算放大器反相输入端可视为虚地的条件是a ， b 。 2．通用运算放大器的输入级一般均采用察动放大器，其目的是 a , b 。 3．在晶体三极管参数相同，工作点电流相同条件下，共基极放大电路的输入电阻比共射放大电路的输入电阻。 4．一个NPN晶体三极管单级放大器，在测试时出现顶部失真，这是失真。 5．工作于甲类的放大器是指导通角等于，乙类放大电路的导通角等于，工作于甲乙类时，导通角为。 6．甲类功率输出级电路的缺点是，乙类功率输出级的缺点是 故一般功率输出级应工作于状态。 7．若双端输入，双端输出理想差动放大电路，两个输入电压u i1=u i2 ,则输出电压 为 V；若u i1=1500μV, u i2 =500μV，则差模输入电压u id 为μV，共模 输入信号u ic 为μV。 8．由集成运放构成的反相比例放大电路的输入电阻较同相比例放大电路的输入电阻较。 9．晶体三极管放大器的电压放大倍数在频率升高时下降，主要是因为的影响。 10．在共射、共集、共基三种组态的放大电路中，组态电流增益最；组态电压增益最小；组态功率增益最高；组态输出端长上承受最高反向电压。频带最宽的是组态。 二．选择题 1．晶体管参数受温度影响较大，当温度升高时，晶体管的β，I CBO,u BE 的变化情 况为（）。 A．β增加，I CBO,和 u BE 减小 B. β和I CBO 增加，u BE 减小 C．β和u BE 减小，I CBO 增加 D. β、I CBO 和u BE 都增加 2．反映场效应管放大能力的一个重要参数是（） A. 输入电阻 B. 输出电阻 C. 击穿电压 D. 跨导 3．双端输出的差分放大电路主要（）来抑制零点飘移。 A. 通过增加一级放大 B. 利用两个 C. 利用参数对称的对管子 D. 利用电路的对称性 4．典型的差分放大电路由双端输出变为单端输出，共模电压放大倍数（）。 A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法判断 5．差分放大电路的共模抑制比K CMR 越大，表明电路（） A. 放大倍数越稳定 B. 交流放大倍数越大 C. 直流放大倍数越大 D. 抑制零漂的能力越强 6．负反馈放大电路以降低电路的（）来提高嗲路的其他性能指标。 A. 带宽 B. 稳定性 C. 增益 D. 输入电阻 7．为了使运放工作于线性状态，应（） A. 提高输入电阻 B. 提高电源电压 C. 降低输入电压 D. 引入深度负反馈 8．在正弦振荡电路中，能产生等幅振荡的幅度条件是（）。 A. àF=1 B. àF>1 C. àF<1 D. àF=1 9．振荡电路的振荡频率，通常是由（）决定 A. 放大倍数 B. 反馈系数 C. 稳定电路参数 D. 选频网络参数 10．在串联型线性稳定电路中，比较放大环节放大的电压是（） A. 取样电压与基准电压之差 B. 基准电压 C. 输入电压 D. 取样电压模拟电子技术 第二版答案
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