电工电子技术课后习题答案之四

第7章节后检验题解析
第138页检验题解答：
1、基本放大电路是放大电路中最基本的结构，是构成复杂放大电路的基本单元。

它利用双极型半导体三极管输入电流控制输出电流的特性，或场效应半导体三极管输入电压控制输出电流的特性，实现信号的放大。

从电路的角度来看，放大电路的放大作用主要体现在两个方面：一是放大电路主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号，输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。

二是输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。

2、放大电路的组成原则：（1）保证放大电路的核心器件三极管工作在放大状态，即有合适的偏置。

也就是说发射结正偏，集电结反偏。

（2）输入回路的设置应当使输入信号耦合到三极管的输入电极，形成变化的基极电流，从而产生三极管的电流控制关系，变成集电极电流的变化。

（3）输出回路的设置应该保证将三极管放大以后的电流信号转变成负载需要的电量形式（输出电压或输出电流）。

3、共发射极电压放大器中输入电压与输出电压的相位关系为反相。

4、晶体管交流放大电路内部实际上是一个交、直流共存的电路。

电路中各电压和电流的直流分量及其注脚均采用大写英文字母表示；交流分量及其注脚均采用小写英文字母表示；而总量用英文小写字母，其注脚采用大写英文字母。

如基极电流的直流分量用I B表示；交流分量用i b表示；总量用i B表示。

5、集电极电阻R C的作用是将集电极的电流变化变换成集电极的电压变化，以实现电压放大。

如果电路中没有R C，显然无法得到电压放大。

第142页检验题解答：
1、实践证明，放大电路即使有了合适静态工作点，在外部因素的影响下，例如温度变化、电源电压的波动等，都会引起静态工作点的偏移，在诸多影响因素中，温度变化是影响静点稳定的最主要因素。

在放大电路中加入反馈环节，可以有效地抑制温度对静态工作点的影响。

2、对放大电路的要求是：对输入信号能放大且不失真。

放大电路的核心元件三极管为非线性器件，只有保证在任意时刻都使三极管工作在线性放大区，输出波形才不会失真。

若不设置静态工作点或让静态工作点靠近截止区，则输出波形容易发生截止失真；若静态工作点靠近饱和区，输出波形容易发生饱和失真。

正确的静态工作点Q可以保证输出信号的不失真。

当输入信号为零时，三极管各电极上的电流与电压处于静态。

有信号输入时，在放大管的输入回路便产生动态信号，输入信号加载在静态之上，于是输出回路电流随之产生相应的变化，再由负载电阻转换成电压的变化，从而实现了电压放大。

3、静态时耦合电容C1和C2两端均有电压。

共射放大电路静态时，输入信号源相当于短路，因此，耦合电容C1的端电压等于三极管基极电位值V B，左低右高；静态下由于无输出，所以输出端也相当短路短路，耦合电容C2的端电压等于三极管输出电压值U CE，左高右低。

4、放大电路出现的失真包括截止失真和饱和失真两种。

截止失真时，共射放大电路的集电极电流波形出现下削波，输出电压波形出现上削顶；饱和失真时，共射放大电路的集电
极电流波形出现上削波，输出电压波形出现下削顶。

消除截止失真，需将静态工作点上移，消除饱和失真，要将静态工作点下移。

另外，还要在电路中加设反馈环节。

5、R E在电路中起的作用是负反馈作用，数值通常为几十至几千欧，它不但能够对直流信号产生负反馈作用，同样可对交流信号产生负反馈作用，从而造成电压增益下降过多。

为了不使交流信号削弱，一般在R E的两端并上一个滤波电容C E，以消除反馈电阻对交流量的影响，减小R E对交流电压放大倍数的影响。

第145页检验题解答：
1、图（a）没有放大交流信号的能力。

因为，基极电位V B=U CC，静态工作点太高；图（b）电路中，只要R B值选择合适，可以放大交流信号；图（c）分压式偏置共射放大电路缺少负反馈环节，且电容极性反了，因此易产生失真；图（d）电路中核心元件三极管应选择NPN硅管，但用成PNP管，因此不具有交流信号放大能力。

2、放大电路的输出电压与输入信号电压的比值就是电压放大倍数。

共发射极放大电路中，电压放大倍数与晶体管电流放大倍数成正比，与放大电路集电极电阻成正比，与晶体管输入交流等效电阻成反比，且与输入信号电压反相。

3、对需要传输和放大的信号源来说，放大电路相当于一个负载，负载电阻就是放大电路的输入电阻。

放大电路的输入电阻r i的大小决定了放大器向信号源取用电流的大小。

因为被放大信号是微弱小信号，而且总是存在一定内阻。

所以我们希望放大电路的输入电阻r i 尽量大些，这样从信号源取用的电流就会小一些，以免造成输入信号电压的衰减。

4、对负载来说，放大电路的输出电阻r0相当于信号源内阻。

我们通常希望放大电路的输出电阻r0尽量小一些，以便向负载输出电流后，输出电压没有很大的衰减。

而且放大器的输出电阻r0越小，负载电阻R L的变化对输出电压的影响就越小，使得放大器带负载能力越强。

5、放大电路的动态分析，就是求解放大电路对交流信号呈现的输入电阻r i、电路的输出电阻r0和交流电压放大倍数A u。

动态分析的对象是放大电路中各电压、电流的交流分量；动态分析的目的是找出输入电阻r i、输出电阻r0、交流电压放大倍数A u与放大电路参数间的关系。

采用微变等效电路法的思想是：当信号变化的范围很小时，可认为晶体管电压、电流变化量之间的关系是线性的。

即在满足小信号条件下，将晶体管线性化，把放大电路等效为一个近似的线性电路。

这样我们就可以利用前面学习过的电路分析法，求出放大电路对交流信号呈现的输入电阻r i、输出电阻r0和交流电压放大倍数A u了。

第148页检验题解答：
1、共集电极放大电路与共发射极放大电路相比，共发射极放大电路输入电阻不够大，而共集电极放大电路输入电阻较大；共发射极放大电路输出电阻不够小，而共集电极放大电路输出电阻较小；共发射极放大电路的电压放大倍数很大，放大能力较强，而共集电极放大电路的电压放大倍数约等于1。

因此共发射极放大电路适合于做多级放大电路的中间级，而共集电极放大电路适合于多级放大电路的前级和后级。

2、射极输出器的发射极电阻R E是不能象共发射极放大电路一样并联一个旁路电容C E 来提高电路的电压放大倍数的。

因为射极输出器的输出取自于发射极，即输出电压等于发射
极电阻R E两端的电压，如果并上一个旁路电容，则电路对交流信号就会无输出。

第151页检验题解答：
1、从能量控制的观点来看，功率放大器和电压放大器并没有本质上的区别。

但是，从完成任务的角度和对电路的要求来看，它们之间有着很大的差别。

电压放大电路主要要求它能够向负载提供不失真的放大信号，其主要指标是电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。

功率放大器主要考虑获得最大的交流输出功率，而功率是电压与电流的乘积，因此功放电路不但要有足够大的输出电压，而且还应有足够大的输出电流。

2、因为晶体管都存在正向死区。

因此，当乙类功放电路在输入信号正、负半周交替时，两个功放管都处于截止状态，造成输出信号波形不跟随输入信号的波形变化，波形的正、负交界处出现了一段零值，这种失真现象称为交越失真。

为消除交越失真，可在两个功放管的发射结加上一个较小的正偏电压，使两管都工作在微导通状态。

这时，两个功放管，一个在正半周工作，另一个在负半周工作，互相弥补对方的不足，从而在负载上得到一个完整的输出波形。

即两个功放管的输入、输出特性完全一致，达到工作特性完全对称的状态。

3、直接耦合的多级放大电路，当输入信号为零时，输出信号电压并不为零，而且这个不为零的电压会随时间作缓慢的、无规则的、持续的变动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。

差动放大电路可以有效地抑制零漂。

当温度变化时，因两管电流变化规律相同，两管集电极电压漂移量也完全相同，从而使双端输出电压始终为零。

也就是说，依靠差动放大电路的完全对称性，使两管的零漂在输出端相抵消，使零点漂移得到抑制。

4、差模信号是放大电路中需要传输和放大的有用信号，用u id表示，数值上等于两管输入信号的差值；温度变化，电源电压波动及外界电磁干扰等对放大电路的影响，相当于输入端加了“共模信号”。

因此，共模信号对放大电路是一种干扰信号，
第154页检验题解答：
1、“反馈”就是通过一定的电路形式，把放大电路输出信号的一部分或全部按一定的方式回送到放大电路的输入端，并影响放大电路的输入信号。

如果反馈能使输入信号的净输入量削弱的称为负反馈
．．．，负反馈提高了基本放大电路的工作稳定性。

如果放大电路输出信号的一部分或全部，通过反馈网络回送到输入端后，造成净输入信号增强，则这种反馈称为正反馈。

正反馈可以提高放大电路的增益，但正反馈电路的性能不稳定，一般较少使用。

2、放大电路中普遍采用的是负反馈。

负反馈通常有四种典型形式：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。

放大电路中如果反馈信号取自于输出电压，为电压负反馈；若取自于输出电流，则为电流负反馈；若反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式相加减，可判断为串联负反馈；若反馈信号与输入是以电流的形式相加减，可判断为并联负反馈；如果反馈信号和输入信号加到放大元件的同一电极，则为并联反馈，否则为串联反馈。

3、放大电路引入负反馈后，虽然提高了放大电路的稳定性，但放大电路的电压放大倍数降低了。

但对放大电路来说，电路的稳定性至关重要，因此电路的电压放大倍数虽然降低了，换来的却是放大电路的稳定性得以提高，这种代价值得。

4、采用负反馈能够提高放大电路的稳定性，从本质上讲，是利用失真的波形来改善波
形的失真，不能理解为负反馈能使波形失真完全消除。

第8章节后检验题解析
第162页检验题解答：
1、集成电路主要由输入级、中间放大级、输出级和偏置电路四部分构成。

其中输入级是决定运放性能好坏的关键，要求输入电阻高，差模电压放大倍数大，共模抑制比大，静态电流小，通常由一个高性能的双端输入差动放大器组成。

中间放大级是整个集成运放的主放大器，其性能的好坏直接影响运放的放大倍数，主要作用是提高电压增益，通常采用复合管的共发射极电路构成。

输出级又称功放级，要求有较小的输出电阻以提高带负载能力，通常采用电压跟随器或互补的电压跟随器组成。

偏置电路的作用是向运放内部各级电路提供合适又稳定的静态工作点电流。

2、集成运放的理想条件是：①开环电压放大倍数A u 0＝∞；②差模输入电阻r i ＝∞；③输出电阻r 0＝0；④共模抑制比K CMR →∞。

3、工作在线性区的理想运放有两条重要结论：
（1）虚短：理想运放的同相输入端和反相输入端电位相等，U ＋＝U －。

由于两个输入端并非真正短接，但却具有短接的特征，称之为“虚短”。

（2）虚断：由于理想运放的差模输入电阻r i ＝∞，因此可得i +=i -=0。

集成运放的输入端并未断开，但通过的电流恒为零，这种情况称为“虚断”
第168页检验题解答：
1、集成运放的线性应用电路均存在深度负反馈环节，可用“虚短”、“虚断”分析。

2、“虚地”现象只存在于反相的线性应用运放电路中。

3、集成运放应用在非线性电路时，处于开环或正反馈状态下；运放在非线性运用中同相输入端和反相输入端上的信号电压大小不等，因此“虚短”的概念不再成立；非线性应用下的运放虽然同相输入端和反相输入端信号电压不等，但由于其输入电阻很大，所以输入端的信号电流仍可视为零值。

因此，非线性应用下的运放仍然具有“虚断”的特点；非线性区运放的输出量与输入量之间为非线性关系，输出端信号电压或为正饱和值，或为负饱和值。

4、滞回比较器的电压传输特性如右图所示。

当输入信号
电压由a 点负值开始增大时，输出u 0＝＋U Z ，直到输入电压
u i ＝U B1时，u 0由＋U Z 跃变到－U Z ，电压传输特性由
a→b→c→d→f ；若输入信号电压u i 由f 点正值开始逐渐减小
时，输出信号电压u 0原来等于－U Z ，当输入电压u i =U B2时，
u 0由－U Z 跃变为＋U Z ，电压传输特性由f→d→e→b→a ，图示曲线中的U B1、U B2称为状态转换点，又称为上、下门限电压，ΔU ＝U B1－U B2称为回差电压。

由于此电压比较器在电压传输过程中具有滞回特性，因此称为滞回电压比较器。

由于滞回电压比较器存在回差电压，使电路的抗干扰能力大大增强。

5、可以反相比例输入电路和同相比例输入电路为例说明。

（过程略）
6、集成运放的开环电压放大倍数A u0无穷大，所以输入信号的线性范围很小，以致集成运放在开环时实际上无法实现线性放大。

加上深度电压负反馈后，运放的闭环电压增益较开环增益小很多，因此运放的线性输入范围同时得到了扩大，扩大以后的线性输入范围才能
i
对输入信号进行正常的线性放大。

而且，集成运放加上深度负反馈后，还能改善其他的许多性能指标，所以集成运放在线性应用电路中必须加上深度负反馈。