模拟电子技术教程第5章习题答案.

第5章习题答案

1.概念题:

(1反馈有时将输出的全部都馈送到输入端,其典型的例子是射极跟随器放大器和源极跟随器放大器。

(2电压反馈时,反馈网路输出一定是电压吗?(不一定并联反馈时,反馈网路的输出一定是电流吗?(是

(3“负反馈有用,正反馈没用”这种说法对吗?(不对按照输入端的信号耦合方式和输出端的信号取样方式负反馈共有 4 种组合形式。

(4当希望稳定输出电压并且希望提高输入阻抗时,应引入电压串联负反馈;当负载需要恒定电流并且信号源也为电流型时,应引入电流并联负反馈;当希望稳定输出电压并且信号源为电流型时,应引入电压并联负反馈;当输入为电压信号并且输出为电流信号时,应引入电流串联负反馈。

(5为了稳定电路的静态工作点,应引入直流负反馈;为了改善电路的动态特性,应引入交流负反馈。

(6方框图法是分析负反馈放大器的最基本的方法,在求解A和F 时保持F网路的空载效应是非常重要的。

(7有人说:“不使用反馈技术,要设计具有精密增益、高稳定度的放大器简直难于上青天”,你觉得对吗?(对

(8设计电压电流转换电路可直接选用电流串联负反馈电路;设计电流电压转换电路可直接选用电压并联负反馈电路。

(9如果开环放大器由3级以上的单管放大器组成,则组成的负反馈电路有可能出现自激的现象,这是因晶体管结电容形成的移相造成的。

(10共基放大器比共射放大器频率响应好,这是因为在共基接法下,集基电容不产生加倍的米勒效应。

(11分析放大器时,按低频段、中频段及高频段分开讨论,不但计算简单,而且意义明确。

(12当信号频率较高时,有些负反馈放大器是不稳定的,此时可采用滞后补偿法、超前补偿法等方法进行补偿。

(13开环放大器A和反馈网路F可能有量纲,例如欧姆或西门子,但环路增益是没有量纲的。

2.电路图如图5-58所示。

(1判断各电路中是否引入了反馈,对于引入反馈者试判断电路引入了什么性质的反馈,这些性质包括直流反馈、交流反馈、交直流反馈、局部反馈、全局反馈、电压反馈、电流反馈、串联反馈、并联反馈、正反馈、负反馈,设图中所有电容对交流信号均可视为短路;

(2就整体反馈而言,你认为哪些电路引入了深度负反馈,请写出其反馈系数表达式

和闭环增益表达式。

解:(1图(aR4和R5共同引入了直流电流串联负反馈,R5引入交直流电流串联负反

馈。

图(b 由于C 1对交流短路,C2对直流开路,故电路不存在任何反馈。

图(c R 3引入了电流串联负反馈,为局部的交直流反馈;R 8也引入了电流串联负反馈,为局部的直流反馈;R 4、C 3引入了电压串联交流负反馈,为整体反馈。

图(d R 3、R 8引入了电流串联负反馈,二者均为交直流的局部反馈,R 4、C 4引入正反馈,交流整体反馈。

图(e R 3对于由T 1、T 2组成的差分放大器而言,对直流和共模信号构成了电流串联负反馈,为局部反馈;R 4、R 5引入了电流串联负反馈,为交直流的整体反馈。

图(f R 3引入了电压并联负反馈,为整体的交直流反馈。

图(gC 2 、R 3引入了正反馈,为交流反馈;R 4引入了电流串联负反馈, 为局部直流反馈; 图(h R 4引入了A2的局部电压并联负反馈,R 2引入整体正反馈,二者均为交直流反馈。 (说明:正反馈不需要说明类型

(2图(c引入了深度负反馈,反馈系数为4

33o f

u R R R U U F +==

,闭环增益为3

43u uf R R R F 1A +=≈

; 图(e引入了深度负反馈,反馈系数为65

o f r R R R R I U F ?+==

,闭环增益为6

454r gf R 1

R R R F 1A ?

+=≈

; 图(f引入了深度负反馈,反馈系数为3

o f g R 1

U I F -==,闭环增益为3g rf

R F 1A -=≈。 3.电路如图5-59所示。

(1找出电路中所有的反馈,并指明反馈的性质;

(2分析R f1引入的反馈起什么作用; (3分析R f2引入的主反馈起什么作用,写出闭环增益的估算表达式。

解:(1R e1 、R s3 、R e4 和'4e R 都引入了电流串联负反馈,同时是交直流的局部反馈;R e2引入了电流串联负反馈,为直流局部反馈。

R f1引入了T 3和T 1之间的电流串联负反馈,也是交直流的局部反馈。 R f2引入了T 4和T 1之间的电压并联负反馈,为交直流的整体反馈。

(2R f1引入的反馈平衡射极、源极静态电位。

(3R f2的整体反馈可提高输出电压的稳定性,提供恒压源输出。闭环表达式:

41f f

R g rf R I u F A E -==≈

4 . 要设计抗干扰性好、电压增益为1000、增益精度为0.02%、输入阻抗大于10K 的闭环放大器,请选择由运放搭建电路的形式,并说明运放的开环增益至少应为多少。

解:根据题目指标要求,应选择两个反相比例运算级联的方式,一级电路如图所示。

第一级增益可选100,第二级选10,第一级R1选10K ,Rf 选1000K 。为了保证精度,在选用开环增益足够大的运放,电阻的精度等级选优于0.02%等级的就行。

5.某反馈放大电路的方框图如图5-60所示,已知其开环电压增益A u =1000,反馈系数F u =0.0725。若输出电压u o =2V ,求输入电压u i 、反馈电压u f 及净输入电压u id 的值。解:1+A u F u =73.5 605.135

.731000

F A 1A A u u u f ≈=+=

V A u u f o i 147.0605

.132≈==

V F u u u o f 145.00725.02=?==

V u u u f i id 002.0145.0147.0=-=-=

6.某反馈放大电路的方框图如题图5-61所示。 (1请说明放大电路的设计思路; (2推到其闭环增益的表达式;

(3使用三极管或场效应管构建一种符合该模型的具体电路。

解:(1电路通过一级电压放大器和一级带直流负反馈互导放大器级联共同组成一个二级电压放大器,最后通过全局的电压串联负反馈稳定输出电压,改善放大器的动态指标。

(2F r2对交流无反馈,只是稳定直流工作点。

21211u L g u L

g u uf F R A A R A A A +=

(3略

7 . 电路如题5-62图所示。

(1指出由R f 引入的是什么类型的反馈;

(2作出分解后的开环放大器和反馈网路详细电路图,并写出3项动态指标表达式; (3如果信号源内阻很大,想提高放大器输入阻抗,如何修改电路(要求只改变连线。

解:(1引入的是电压并联负反馈; (2分解后的详细电路图如图所示:

3项动态指标表达式如下:

f R f

i o

u 10k

(a 开环放大器 (b 反馈网络

习题7 答案图

r r rf f o F g be u r f c be f c u be f c be C u b f f b be be C u u u u u F A A A R u i F r A A R R r R R A r R R r R A R R R R r r R A A A A A +=

-==?=+++=++-

≈+?

+≈??=11

//(1(

//(1(]//(1(//([(

//(2114444433

4343321

1132113

21βββββ '

211

''211

11if

b b if be g

r g r R R R R r F A R F A R i if ++=?+=+= 1////(11

114

434β+++=+=

be C f e g r o g r of r R R R F A R F A R

(3将反馈电阻R f 连到T 2的基极与T 4的射极之间,T 3的基极改接到T 1的集电极。形成电压串联负反馈。

8. 电路如图5-63所示。

(1指出这4种电路各代表哪一类型的反馈电路;

(2作出分解后的开环放大器反馈网络详细电路图,并写出反馈网络u F ?

的表达式。

解:(1图(a为电压串联负反馈;图(b为电压并联负反馈;图(c为电流串联负反馈;图(d为电流并联负反馈。

(2各开环放大器对应的反馈网络详细电路图如下:

图(a的反馈网络表达式为f

11o f u

R R R u u F +=

= 图(b的反馈网络表达式为f

o f g R 1u i F -==

图(c的反馈网络表达式为f o

r R i u F ==

图(d的反馈网络表达式为f

o f i R R R i i F +=

= 9 .电路如图5-64所示。

(1判断该电路中R 6引入什么类型的反馈;

(2设g m1=20、β2=100,R 6=2K Ω, 用方框图法求解电路的增益A f 、输入阻抗R if

和输出阻抗R of 。

【修正:在教材中应加入已知条件“R 6=2K Ω”】

解:(1引入电压串联负反馈,且为交流反馈。 (2

图5-64 习题9电路图

.05

.15

.01(]

//(//[3

//(1]}

1(//[{6

224692264172251121≈+=≈+===-≈+++-

≈-≈+++-=?=u

u u

uf o f u u be L u m be m u u u u F A A A R R R u u F A R r R R R R A R R g R r R g A A A A βββ

Ω=+=k R R R R if 550//(213

Ω≈++=

760]//([11

649R R R F A R u

u of

10. 电路如图5-65所示,该电路由四级三极管直接耦合而成。 (1判断R 7是否引入负反馈,并判断反馈类型;

(2电路有无可能发生自激振荡; (3假设闭环增益|A F|??

在低频段为80dB ,

T 4管的结电容影响可忽略。T 1、T 2及T 3的结电容在频率f=104处会引入一个低通环节,请画出20lg |A F|??

的波特图。并分析自激可能产生在什么频率处;

(4若要消除自激,可采用哪些方案。解:(1R 7引入了电压并联负反馈。

(2电路由四级三极管耦合而成,可能产生超过180°的相移,故有可能发生自激振荡。 (3波特图如图所示:f c ≈2.5×105KHZ ,f 0≈2.5×104KHZ ,f c > f 0,系统不稳定。自激可能产生在f 0≈2.5×104KHZ 频率处。

(4a 、可以降低低频段的闭环增益|A F|??

,让f c 提前产生,如|A F|??

=50dB,就可以让fc<105Hz,从而避免自激振荡。这可以通过改变放大器开环增益或反馈系数达到目的,且不改变放大器的带宽和相频特性。

b 、采用频率补偿,在反馈环路中增加阻容元件,改变|A F|??

的频率特性,常用的补偿方法有滞后补偿和超前补偿,具体可参考课本。

11. 电路如图5-66所示。按照晶体管、场效应管的高频等效模型在全频段内分析该放大器的增益u A ?

,输入阻抗Z i ,输出阻抗Z o 。已知V CC =12V ,β1=50,r bb′=300?,f

T1=100MHz ,C μ=20pF ,g m2=4mS , R S =1k ?,C gs =C gd =2pF ,C ds =0.1pF 。

【修正:教材中该题应把g m2改为4mS ,还应加已知条件“R S =1k ?,C gs =C gd =2pF ,C ds =0.1pF ”】

解:中频段放大器的增益:

习题10 波特图

I g R U V U r I U r r EQ m BEQ CC T bb EQ T

bb be 23.026500

1(1(

1(111

111

1//≈=

≈-+++=++=βββ

800(////(524321'≈?-??-

=R g R R R g r r A m m be

e b um

低频段: C1环节:HZ C R r R f S be L 10]//[(21 1

11≈+=

C2环节:HZ C R R R f L 1//(21

24322=+=

C3环节:HZ C R R f L L 5(21

53=+=π

高频段:

≈=≈++=

+=Ω

≈+=k R R R R F C R r f g C R r C C R R r r L L e b T m L e

b s bb e b 1////6.41(21(185////(R 432'

''1''μβπβ

μμππ MHZ C R f 87.121

H1≈=

π MHZ C R f pF C R R g C C k R R R R gs

gd L m gs gs g 1621

8.8]//(1[1////'

g H252'432≈=

≈++=Ω

≈=π

1(1(1(1(1(1

A A 2

1321um

U H H L L L f f j f f j f f j f f

j f f j +++++=

L m ds O e b C R R g C f R R fC r r R fC R bb //(1

1((21

]21//(//[21525'

11i '+

+=++=

ππππ

12. 如图5-67所示电路,假设场效应管g m 已知。 (1写出全频段内增益?

A 的表达式; (2画出?

A 的幅频、相频特性图;

(3描述C 2变化时,?

A 的波特图的变化趋势。解:(1场效应管的简化高频等效模型如图(a 所示,电路对应全频段的交流通路如图 (b。

123由C 1所在回路确定的下限频率为:

(21111R R C f S L +=

考虑C 3的影响时,应将C 1、C 2短路。由C 3所在回路确定的下限频率为:

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