第5章习题与答案

io i β ib RC β = o = = ⋅ is io + ii ib + β ib 1 + β RC + RL vi ir r = b b 'e = b 'e is ib + β ib 1 + β
ro = RC
可见与共基极电路性能指标基本一样。 3. “负反馈可以改善放大器的放大性能”这句话是否一定正确？它要求有什么先决条 件？ 答：负反馈放大器的性能指标都有所改变。除了增益下降以外，其他性能指标的改变都 有利于放大器性能的提高。所以可以说，放大器中加入负反馈，是一种以牺牲增益 换取其他指标性能提高的方法。需要指出的一点是：所有上述分析都是建立在基本 放大器能够正常放大的前提下。如果由于某种原因（例如温度的改变、信号动态范 围过大等）使得基本放大器脱离了正常放大的范围，则上述结论全部无效。 4. 运用虚短路、虚开路概念估算负反馈放大器电路有什么限制？ 答：限制条件是：深度负反馈条件是 AF >> 1 。由 AF =
Rf
C R
C R
C
R
vo
解：将电路进行拆环等效如下：
Rf C v o R C R C R vf
vi
R
求得环路增益为：
T ( jω ) = − Rf
ω 3 R 3C 3
R ω 3 R3C 3 − 5ω RC − j (6ω 2 R 2 C 2 − 1)
相位平衡条件是三级 RC 相移网络提供 1800 相移，上式分母虚部为 0。
Φf 、Φi＝Φs－Φf 可以知道，所 Φi
谓深度负反馈，其实质是由于负反馈的作用，施加于放大器输入端的有效信号远小 于反馈信号和源信号，所以在深度负反馈放大器的近似计算中可以忽略放大器的有 效输入信号。 5. 写出第 1 题中负反馈电路的电压增益表达式，假设其中晶体管的 gm 或β 已知，Early 效应可忽略。 解： （a）为电流串联负反馈， F =
VT V ， rce = A 求得各管交流参数。 IC IC
考虑反馈网络负载效应的基本放大器交流等效电路如下图所示：
R2 2.2k R3 2.2k R7 620 T3 v'i R1 10k T1 T2 R4 12k R5 2k R6 30k R8 1k T4 R10 150 R6 vo 30k R5 2k R9 7.5k
β1 ( R3 // rb ' e 2 ) β ( R + R5 ) ⋅ 2 4 rb ' e1 + (1 + β1 ) ⋅ ( R4 // R5 ) rb ' e 2
vo Av = vi 1 + FAv
Arf =
-4-
第五章习题解答
（e）为电流串联负反馈， F =
vf io
= R3
考虑反馈网络负载效应的基本放大电路为：
vf io = R1 ，考虑反馈网络负载效应的基本放大电路为：
io
v'i R1 R1 R2 vo
Ag =
io β ib β = = v 'i ib (rb ' e + R1 ) rb ' e + R1
Agf =
Ag io β = = vi 1 + FAg rb ' e + (1 + β ) R1
-3-
-5-
Avf =
第五章习题解答
6. 已知下图电路中，所有晶体管的参数为：β＝100，VBE = 0.7V，VA =100V。其余电路 参数已经在图中标明。试计算此电路的电压增益、输入电阻和输出电阻。
R2 2.2k R3 2.2k R7 620 T3 vi R1 10k T1 T2 R4 12k R5 2k R6 30k R8 1k vo T4 R10 150 -15V +15V R9 7.5k
7. 试用虚短路、虚开路概念计算下列电路的源电压增益。
vi R3 R1 R2 R4
R4
vo
vi
R1 R3
R2 vo
(a)
vo vi R3 R1 R2 R4
vi R1 R2
(b)
vo
R3
R4
(c)
(d)
解：图（a）电路定义节点 A 如下图所示：
vi R3 R1 R2 A R4 vo
v A − vi vi = R2 R1 vo − vA v A v A − vi = + R3 R4 R2
解上两方程即求得源电压增益：
vo vi
-8-
第五章习题解答
8. 某些集成运放为了增加带宽，在进行频率补偿时故意不作全补偿（即在波特图 0dB 线上方保留了两个极点） 。在这种运放的使用说明中，要求使用者设计的放大器的闭 环放大倍数不能小于某个一定的值，譬如 10。试用波特图说明它的原理。 解：没有进行全补偿的波特图如下图所示：
vo vi
A
R3 R4
R1
R2
−v A vi = R2 R1 −v A vA v A − vo = + R2 R4 R3
解上两方程即求得源电压增益：
vo vi
A vo
图（d）电路定义节点 A 如下图所示：
vi R1 R2 R4
R3
vi − vA v A = R1 R2 v A vo − v A = R3 R4
T1
R5 -VCC
(c)
VDD R1 T1 vid R3 R2 vo T2
vi R1 R4 R2
(d)
VCC R3 T2 R6 R5 vo
T1
VSS
(e)
(f)
答： （a）为电流串联负反馈， F =
vf io if
= R1 =− 1 R2
（b）为电压并联负反馈， F =
vo vf vo vf io
（c）就交流信号而言为提高输入电阻的正反馈自举电路。 （d）为电压串联负反馈， F = （e）为电流串联负反馈， F =
基本放大器差模输入电阻： ri = 2rb ' e + R5 // R6 基本放大器输出电阻： ro ≈ R9 //( R5 + R6 )
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第五章习题解答
F=
R5 R5 + R6 vo Av = vi 1 + FAv
ro (1 + Av F )
Avf =
rif = R1 //[(1 + Av F )ri ] rof =
io
T1 v' id /2 R3/2 R3/2 R1 T2 -v' id /2 R3/2 R3/2 vo R2
Ag = Agf =
io g = m v 'id 2 Ag io = vi 1 + FAg
v v i Avf = o = o ⋅ o = − vi io vi
gm R2 2 g 1 + m R3 2 if io =− R5 R5 + R6
vo ≈− i 'i
β1ib1
R3 ⋅ ( R2 // R4 ) R3 + re 2 i R2 βR ⋅ b =− 1 3 ⋅ ⋅ ( R2 // R4 ) ib i 'i R3 + re 2 R2 + rb ' e1
vo Ar = ii 1 + FAr vo vo ii Arf = ⋅ = vi ii vi R1 vf vo = R5 R4 + R5
ro =
vo r = RC // b ' e vo β β rb ' e
可见与共集电极电路除了增益相差一个负号外，其它性能指标基本一样。 对共发射极电路引入电流并联负反馈如下所示：
ib rb'e is if F A io
RC
RL对百分之Βιβλιοθήκη 电流负反馈 i f = io ，则
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第五章习题解答
Aif = ri f =
Av = ≈
vo v 'i
β R3 // rce 2 //[rb ' e3 + (1 + β ) R7 ] β R8 // rce3 //[rb ' e 4 + (1 + β ) R10 ] β R9 // rce 4 //( R5 + R6 ) ⋅ ⋅ rb ' e3 + (1 + β ) R7 rb ' e 4 + (1 + β ) R10 2rb ' e1 + R5 // R6
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第五章习题解答
6ω 2 R 2 C 2 − 1 =0
振荡频率为： ω = 幅度平衡条件为：
1 6 RC Rf R
= 29
10. 下图是一种实用的文氏桥振荡器，其中 D1 是普通二极管，DZ 是稳压二极管，T1 是 N 沟道结型场效应管。试分析它的稳幅原理（提示：场效应管在 VDS 很小的时候工作在 可变电阻区，其导通电阻是 VGS 的函数） 。
第五章习题解答
Avf =
vo vo io β R2 = ⋅ =− vi io vi rb ' e + (1 + β ) R1 if vo =− 1 ， 考虑反馈网络负载效应的基本放大电路为： R2
T2 T1 R2 R3 vo R2 R4
（b） 为电压并联负反馈，F =
R1
i'i
Ar = Arf = Avf =
= R5 R4 + R5
= R3
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第五章习题解答
（f）为电流并联负反馈， F =
if io
=−
R5 R5 + R6
2. 有人说，可以将共集电极电路看成是施加百分之百电压负反馈的共发射极电路，将共 基极电路看成是施加百分之百电流负反馈的共发射极电路。试从电路的结构、增益、 输入电阻、输出电阻等方面证明上述说法的正确性（提示：将共发射极电路看成一个 四端网络） 。 证明：对共发射极电路引入电压串联负反馈，如下图所示：