中南大学模拟电子技术习题解.ppt
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电路如图,已知ui5sint (V),二极管导通电压UD0.7V。 试画出ui与uO的波形,并标出幅值。,1-1,电路如图(a)所示,其输入电压uI1和uI2的波形如图(b)所示, 二极管导通电压UD0.7V。 试画出输出电压uO的波形,并标出幅值。,1-2,1-3,UO11.3V,写出图示各电路的输出电压值,设二极管导通电压UD0.7V。,UO20,UO31.3V,UO42V,UO51.3V,UO62V,1-4,现有两只稳压管,它们的稳定电压分别为6V和8V, 正向导通电压为0.7V。试问: (1)若将它们串联相接,则可得到几种稳压值?各为多少? (2)若将它们并联相接,则又可得到几种稳压值?各为多少?,解: (1)两只稳压管串联时: 可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。,(2)两只稳压管并联时: 可得0.7V和6V等两种稳压值。,1-5,已知两只晶体管的电流放大系数分别为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所示。 分别求另一电极的电流,标出其实际方向,并在圈中画出管子,测得某放大电路中三个MOS管的三个电极的电位如表所示, 它们的开启电压也在表中。试分析各管的工作状态 (截止区、恒流区、可变电阻区),并填入表内。,1-6,恒流区,截止区,可变电阻区,在图所示电路中,发光二极管导通电压UD1.5V, 正向电流在515mA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?,1-7,解: (1)S闭合。 (2)R的范围为,1-8,已知放大电路中一只FET的三个电极的电位分别为 4V、8V、12V,管子工作在恒流区。试判断它可能是哪种 管子(结型管、MOS管、增强型、耗尽型), 并说明与G、S、D之间的对应关系。,放大电路改错,+Vcc,2-1,改错,并保证共源接法,2-2,画出两级放大电路的直流通路和交流通路,交流通路,T1,T2,2-3,放大电路及三极管输出特性如图所示: 1)在输出特性上画直流负载线。 当 ICQ = 2 mA 时, 确定Q点和 RB值; 2)若RB = 150K且iB的交流分量, 画出iC和uCE的波形,这时出现什么失真? 3)利用图解法分别求RL=和RL= 3K时的最大不失真输出 电压有效值Uom,2-4,2-4,1)作直流负载线UCE = VCC - IC RC,由 IC = 2 mA 得Q点 IB = 40 A,2)由RB = 150K可得IB = 76 A,则,直/交流负载线,2-4,3),当RL=时,当RL=3K时,直/交流负载线,交流负载线,2-5,2-5,2-6,2-7,2-7,2-8,2-8,2-9,2-9,2-10,2-11,2-12,在如图所示放大电路中, 设UBE = 0.6V, rbe = 1K 1)确定Q点; 2)求放大电路的电压放大倍数 及输入电阻和输出电阻; 3)说明发射极电阻的作用; 4)说明电容CE对放大电路的影响。,2-13,直流通路,由输入回路方程得:,由放大区电流方程:,由输出回路方程得:,2-13,微变等效电路,Ri= RB1 / rbe +(1+ )RE1,Ro= RB2 /RC,2-13,3-1,已知某放大电路的波特图如图所示,填空: (1)电路的中频电压增益20lg|Au| dB, 。 (2)电路的下限频率fL Hz,上限频率fH kHz (3)电路的电压放大倍数的表达式 。,60,103,10,10,说明:该放大电路的中频放大倍数可能为“”,也可能为“”,3-2,已知某电路的波特图如图所示,试写出的表达式。,解: 设电路为基本共射放大电路 或基本共源放大电路。,已知某共射放大电路的波特图如图所示,试写出的表达式。,3-3,解: 中频电压增益为40dB,即中频放大倍数为100; 下限截止频率为1Hz和10Hz,上限截止频率为250kHz。 故电路的表达式为,4-1,已知VCC16V,RL4,T1和T2管的饱和管压降UCES2V, 输入电压足够大。试问: 1)最大输出功率Pom和效率各为多少? 2)晶体管的最大功耗PTmax为多少? 3)为了使输出功率达到Pom,输入电压的有效值约为多少?,解:1),2),3),4-2,在图所示电路中,已知VCC15V,T1和T2管的饱和管压降UCES2V,输入电压足够大。求解: 1)最大不失真输出电压的有效值; 2)负载电阻RL上电流的最大值; 3)最大输出功率Pom和效率。,解: (1),2),3),已知二极管的导通电压UD0.7V,T导通时的UBE0.7V,T2和T4管发射极静态电位VEQ0V 试问: 1)T1、T3和T5管基极的静态电位各为多少? 2)设R210k,R3100。若T1和T3管基极的静态电流 可忽略不计,则T5管集电极静态电流为多少?静态时uI?,4-3,解: 1)各管基极的静态电位 分别为: VB11.4V VB30.7V VB517.3V,4-3,解:2)静态时,2)设R210k,R3100。 若T1和T3管基极的静态电流 可忽略不计,则T5管集电极静态电流为多少?,T5管集电极电流:,T5管输入电压:,解: 3)若静态时iB1iB3,则应增大R3,3)若静态时iB1iB3,则应调节哪个参数可使iB1iB2? 4)电路中二极管的个数可以是1、2、3、4吗? 你认为哪个最合适?为什么?,4-3,4) 采用两只二极管加一个小阻值 电阻合适,也可只用三只二极管。,这样一方面可使输出级晶体管工作 在临界导通状态,可以消除交越失真; 另一方面在交流通路中,D1和D2管之间的动态电阻又比较小,可忽略不计,从而减小交流信号的损失。,5-1,通用型集成运放一般由几部分电路组成,每一部分常采用 哪种基本电路?通常对每一部分性能的要求分别是什么?,(1)对输入级的要求: 输入电阻大,温漂小,放大倍数尽可能大。 (2)对中间级的要求: 放大倍数大,一切措施几乎都是为了增大放大倍数。 (3)对输出级的要求: 带负载能力强,最大不失真输出电压尽可能大。 (4)对偏置电路的要求: 提供的静态电流稳定。,通用型集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路等 四个部分组成。 通常,输入级为差分放大电路,中间级为共射放大电路,输出级为互补电路,偏置电路为电流源电路。,已知所有晶体管的特性均相同,UBE均为0.7V。 试求IC1、IC2各为多少。,当(1)3时,5-2,已知1=2=3=100。各管的UBE均为0.7V,试求IC2的值。,5-3,晶体管的均为50,=100,UBEQ0.7。试计算RW滑动端在中点时 T1管和T2管的发射极静态电流IEQ,以及动态参数Ad和Ri。,解:RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流分析如下:,5-4,已知一个集成运放的开环差模增益Aod为100dB,最大输出 电压峰值UoM14V,分别计算差模输入电压uI为 10V、100V、1mV、1V和-10V、-100V、-1mV、 - 1V时的输出电压uO。,解:根据集成运放的开环差模增益,可求出开环差模放大倍数,当Aod uI超过14V时,uO不是14V,就是14V。 故uI为10V、100V、1mV、1V和 -10V、-100V、-1mV、-1V时, uO分别为1V、10V、14V、14V、 -1V、-10V、-14V、-14V。,输出电压uOAod uI;,5-5,晶体管的=50, =100。 (1)计算静态时T1管和T2管的集电极电流和集电极电位; (2)用直流表测得uO=2V,uI=?若uI=10mv,则uO=?,解:(1)用戴维宁定理计算出左边电路的等效电阻和电源为,静态时T1管和T2管的集电极电流和集电极电位分别为,5-6,(2)用直流表测得uO=2V,uI=?若uI=10mv,则uO=?,若uI=10mv,则:,5-6,T1与T2管的特性相同,所有晶体管的均相同, Rc1远大于二极管的正向电阻。当uI1uI20V时,uO0V。,(1)求解电压放大倍数的表达式; (2)当有共模输入电压时,uO=?简述理由。,解:(1)在忽略二极管动态电阻的情况下,(2)当有共模输入电压时,uO近似为零。 由于Rc1rd,uC1uC2,因此uBE30, 故uO0。,5-7,判断各电路中是否引入了反馈;若引入了反馈,则判断是正/负反馈;若引入了交流负反馈,则判断是哪种组态的负反馈,并求出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数。 设图中电容对信号可视为短路。,(a)直流反馈 交流电流串联负反馈,6-1,(b)直流反馈 电压并联负反馈,6-1,(c)直流反馈 电压串联负反馈,(d)直流反馈,交流正反馈,6-1,判断各电路中是否引入了反馈,是直流反馈还是交流反馈,是正反馈还是负反馈。 设图中所有电容对交流信号均可视为短路。,(a)直流反馈,(b)直流反馈、交流正反馈,(c)直流反馈,6-2,(d)直流反馈 交流电流并联负反馈,6-2,(e)直流反馈 交流电压串联负反馈,(f)直流反馈 电压串联负反馈,(g)直流反馈 电压串联负反馈,6-2,(h)直流反馈 电压串联负反馈,6-2,6-4,(1)试引入合适的交流负反馈,使输入电压uI转换成稳定的输出电流iL; (2)若uI05V时,iL010mA,则反馈电阻RF应取多少?,Rf 18.5k,解 (1)引入电流串联负反馈,7-1,运算电路分析,7-1,运算电路分析,7-2,(a)反相求和运算电路;,M,(b)A1组成同相比例运算电路 A2组成加减运算电路,7-2,uO1,uI1,uI2,7-2,(c)A1、A2、A3 均组成为电压跟随器, A4组成反相求和运算电路,uI1,uI2,uI3,等效电路,7-3,已知输入电压uI的波形,当t0时uO0。试画出输出电压uO的波形。,解:输出电压的表达式为,当uI为常量时,若t0时uO0,则t5ms时 uO10055103V2.5V 当t15mS时 uO100(5)10103(2.5)V2.5V,7-3,为了使图所示电路实现除法运算, 1)标出集成运放的同相输入端和反相输入端; 2)求出uO和uI1、uI2的运算关系式。,7-4,解: 1)为了引入负反馈, A的上端为“+”,下端为“-”。,2),7-5,试说明图示各电路属于哪种类型的滤波电路, 是几阶滤波电路。,二阶带通滤波器,7-6,试设计一个一阶LPF,其通带放大倍数为2,通带截止频率 为2KHz。画出电路图。,已知稳压管工作在稳压状态,试求负载电阻中的电流。,串联电流反馈 压控流源,- uf +,7-7,(1)写出uO与uI1、uI2的运算关系式; (2)当RW的滑动端在最上端时,若uI110mV,uI220mV, 则uO? (3)若uO的最大幅值为14V, 输入电压最大值 uI1max10mV,uI2max20mV,最小值均为0V, 则为了保证集成运放工作在线性区,R2的最大值为多少?,解:(1)A2同相输入端电位,或,7-8,(2)将uI110mV,uI220mV 代入上式,得uO100mV,(3)最大值为,写成表达式为,若R1为最小值,则为保证 集成运放工作在线性区,,时集成运放的输出电压应为14V,R1min143,R2maxRWR1min 9.86 k,7-8,高通滤波器,(a),(b),低通滤波器,7-9 推导电路的传递函数,并说明它们属于哪种类型的滤波电路,7-10 求出图示各电路的运算关系,实现求和 除法运算,在下列各种情况下,应分别采用哪种类型的滤波电路。 (1)抑制50Hz交流电源的干扰; (2)处理具有1Hz固定频率的有用信号; (3)从输入信号中取出低于2kHz的信号; (4)抑制频率为100kHz以上的高频干扰,解: (1)带阻滤波器 (2)带通滤波器 (3)低通滤波器 (4)低通滤波器,7-11,已知R1RR100k,R2Rf100k,C1F。,(1)试求出uO与 uI的运算关系。 (2)设t0时uO0,且uI由零跃变为1V, 试求输出电压由零上升到6V所需要的时间。,7-12,解(1),(2)uO10uIt110(1)t1V6V,故t10.6S。 即经0.6秒输出电压达到6V。,8-1,试将图示电路合理连线,组成RC桥式正弦波振荡电路,、与相连,与相连,与相连,与相连。,8-2,试求解: (1)RW的下限值;(2)振荡频率的调节范围。,解:(1)根据起振条件,(2)振荡频率,故RW的下限值为2k。,振荡频率最大值,振荡频率最小值,8-3,DZ起稳幅作用,其稳定电压UZ6V。试估算: (1)输出电压不失真情况下的有效值; (2)振荡频率。,解:(1)输出电压不失真情况下的峰值是稳压管的稳定电压,故其有效值,(2)电路的振荡频率,8-4,解: (a)可能 (b)不能 (c)不能 (d)可能,电路是否满足正弦波振荡的相位条件,8-5,解: (a)同相输入过零比较器,(b)同相输入滞回比较器 两个阈值电压为UTUZ,分析比较器的传输特性,8-6,已知集成运放的最大输出电压为12V,UI的数值在uO1的峰峰值之间。 (1)求解uO3的占空比与UI的关系式; (2)设UI2.5V,画出uO1、 uO2和 uO3的波形。,解:(1)在A2组成的滞回比较器中,令,求出阈值电压:,在二分之一振荡周期内, 积分起始值uO1(t1)UT6V,,求出振荡周期 T20mS,终值uO1(t1)UT6V, uO2UOM12V,,占空比:,8-6,(2)uO1、 uO2和 uO3的波形如图,8-6,已知方框图各点的波形, 说明各电路的名称。,8-7,解:,正弦波振荡电路,同相输入过零比较器,反相输入积分运算电路,同相输入滞回比较器,8-7,解:,正弦波振荡电路,同相输入过零比较器,反相输入积分运算电路,同相输入滞回比较器,电路如图所示,变压器副边电压有效值为2U2。 1)画出u2、uD1和uO的波形; 2)求出输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IL(AV)的表达式; 3)二极管平均电流ID(AV)和所承受的最大反向电压URmax的表达式,1)全波整流电路,波形如图,2),3),9-1,解:,9-2,1)分别标出uO1和uO2对地的极性; 2)uO1、uO2分别是半波整流还是全波整流? 3)当U21U2220V时,UO1(AV)和UO2(AV)各为多少? 4)当U2118V,U2222V时,画出uO1、uO2的波形; 并求出UO1(AV)和UO2(AV)各为多少?,1)均为上“”、下“”。,2)均为全波整流。,3) UO1(AV)UO2(AV)0.9U210.9U2218V,解:,它们的平均值为,UO1(AV)UO2(AV) 0.45U210.45U2218V,4)uO1、uO2的波形如图,4)当U2118V,U2222V时,画出uO1、uO2的波形; 并求出UO1(AV)和UO2(AV)各为多少?,9-2,解:,直流稳压电源如图所示。 1)说明电路各部分由哪些元件组成。 2)标出集成运放的同相输入端和反相输入端。 3)写出输出电压的表达式。,9-3,解:,整流电路:D1D4;,滤波电路:C1;,调整管:T1、T2;,基准电压电路: 、R、DZ;,比较放大电路:A;,取样电路:R1、R2、R3。,1),3),9-3,2)标出集成运放的同相输入端和反相输入端。 3)写出输出电压的表达式。,解:,2)为了使电路引入负反馈, 集成运放的输入端上为“”下为“”。,电路如图所示。合理连线,构成5V的直流电源。,9-4,9-5,稳压电路中,已知稳压管的稳定电压UZ为6V,最小稳定电流IZmin为5mA, 最大稳定电流IZmax为40mA;输入电压UI为15V,波动范围为10; 限流电阻R为200。,1)电路是否能空载?为什么? 2)作为稳压电路的指标, 负载电流IL的范围?,解: (1)由于空载时稳压管流过的最大电流为,所以电路不能空载,解:(2),根据,所以,负载电流的范围为12.532.5mA。,得负载电流的最大值,得负载电流的最小值,9-5,2)作为稳压电路的指标,负载电流IL的范围?,根据,(3)在单相桥式整流电容滤波电路中,若有一只整流管断开, 输出电压平均值变为原来的一半。 ( ),9-6,(1)整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。( ),(2)电容滤波电路适用于小负载电流, 而电感滤波电路适用于大负载电流。 ( ),判断下列说法是否正确:,4)在稳压管稳压电路中,稳压管的最大稳定电流必须 大于最大负载电流; ( ),9-7,1)对于理想的稳压电路,UO/UI0,Ro0。 ( ),2)线性直流电源中的调整管工作在放大状态, 开关型直流电源中的调整管工作在开关状态。( ),3)因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈, 因此也可能产生自激振荡。 ( ),而且最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于 负载电流的变化范围。 ( ),判断下列说法是否正确:,(2)串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是 。 A. 基准电压,选择合适答案填入空内。,9-8,(1)若要组成输出电压可调、最大输出电流为3A的直流稳压 电源,则应采用 。 A. 电容滤波稳压管稳压电路,B. 电感滤波稳压管稳压电路,C. 电容滤波串联型稳压电路,D. 电感滤波串联型稳压电路,B. 采样电压,C. 基准电压与采样电压之差,D,C,求出各电路输出电压的表达式。,9-9,W7812的输出为UREF,基准电压,输出电压的表达式:,解:,求出各电路输出电压的表达式。,9-9,UOUZUREF (UZ1.25)V,两个恒流源电路分别如图(a)(b)所示。 1)求解各电路负载电流的表达式;,9-10,解: 1),设(b)中W7805的输出电压为UO ,9-11,解:,2)设输入电压为20V, 晶体管饱和压降为3V,b-e间电压数值UBE0.7V; W7805输入端和输出端间的电压最小值为3V; 稳压管的稳定电压UZ5V; R1R50。 分别求出两电路负载电阻的最大值。,- 配套讲稿:
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