模拟电子技术习题2及答案.pdf

2.5VV
Po
=
Vo2 RL
=
2.52 10
= 0.625W
2.10 已知 一个集成运 放的开环差模增益 Ad 为 100dB，输出正饱 和电压 -峰值 Vosat+＝ +14V 和 负 饱 和 电 压 Vosat-＝ -14V， 分 别 计 算 差 模 输 入 电 压 vID（ 即 vIP －vIN）为 10μV、100μV、1mV、1V 和－10μV、－100μV、－ 1mV、－1V 时的输出电压 vO。
（1）在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰－峰值分别为 5μA 和 5
mV，它们的相位相同；此时，输出端接 2kΩ电阻负载，测量到正弦电压信号峰－峰值
为 1V，则该放大电路的电压增益 Av 等于
，电流增益 Ai 等于
，功
率增益 Ap 等于
。
（2）一电压放大电路输出端接 1kΩ负载电阻时，输出电压为 1V；负载电阻断开时，输
出电压上升到 1.1V，则该放大电路的输出电阻 Ro 为
；
（3）某放大电路输入信号为 10pA 时，输出为 500 mV，它的互阻增益是
。
答案： （1）1V /5mV =200 1/2kΩ/5μA =100 20000 （2） 0.1kΩ （3） 5×1010
2.3 在 括 号 内 用 “ ” 或 “ ×” 表 明 下 列 说 法 是 否 正 确 。 （ 1） 只 有 电 路 既 放 大 电 流 又 放 大 电 压 ， 才 称 其 有 放 大 作 用 ；（ ） （ 2） 可 以 说 任 何 放 大 电 路 都 有 功 率 放 大 作 用 ；（ ） （ 3） 放 大 电 路 中 输 出 的 电 流 和 电 压 都 是 由 有 源 元 件 提 供 的 ；（ ） （ 4） 电 路 中 各 电 量 的 交 流 成 份 是 交 流 信 号 源 提 供 的 ；（ ） （ 5） 放 大 电 路 必 须 加 上 合 适 的 直 流 电 源 才 能 正 常 工 作 ；（ ） （ 6） 由于 放 大 的对 象是 变化 量 ，所 以当 输入 信号 为 直流 信号 时， 任何
V_ o
题图 2.1.5
Ro
A．R1
B．（1+β）R1
C．R1/ 1+β D．R1/ β
E．0
（6）差模输入 信号是 两个输入端信号的 （
号的（
）。
）， 共 模 信 号 是 两 个 输 入 端 信
A.差
B.和
C.平 均 值
答案 （1）B（2）C（3）D（4）A（5）E（6）AC
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2.2 将正确答案填入空内。
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Av
=
vo vs
=
R1 + R2 R1
= 11
Ri → R0 → 0
2.13 运放电路如题图 2.13 所示，已知 Rid=500kΩ，Ro=1kΩ，R1=10kΩ，R2=100kΩ，运放
开路电压增益 Ado 趋于无穷大。试求运放同相端电压 vip 和输出电压 vo。
题图 2.13
解：vip=1V，vo=14V
Ri1 + Rs Ri2 + Ro1 Ri3 + Ro2 RL + Ro3
Vo = AVVS = 7.5V
Po
= Vo2 RL
= 0.57W
RS
+
VS
+
Vi
-
ii Ri1
Ro1
+
AVO1Vi
+
Vo1
-
Ri2
Ro2
+
AVO2Vo1
+
Vo2
-
Ri3
Ro3 io
+
-
AVO3Vo2
+Vo RL -
高输入电阻型
解：拾音头直接与扬声器相连，扬声器上的电压和功率分别为：
Vo
=
RL RL + Rs
Vs
=
10 10 + 1M
1V
0V
Po
= Vo2 RL
= 02 10
=0
拾音头经放大器再与扬声器相连，扬声器上的电压和功率分别为：
Vo
=
Ri Ri + Rs
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RL Avo RL + Ro
Vs
= 1M 10 10 1V 1M +1M 10 +10
(用等效模型表示)。已知信号源开路电压有效值为 30 mV，内阻为 RS=0.5 MΩ。
解：三个放大器按题图 2.8 级联可实现题意要求，参数计算如下：
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Av
= vo vs
=
vo vo2
vo2 vo1
vo1 vi
vi vs
=
Ri1 Ri1 + Rs
Av1 Av2 Av3
= Ri1
Ri2 Avo1 Ri3 Avo2 RL Avo2 = 252
设：Voo − −开路电压 VOL − −负载电压
Ro
=
( Voo VOL
− 1) RL
Voo =
Voo
=5
VOL (1 − 0.2)Voo 4
Ro = 0.25k
（5）电路如题图 2.1.5 所示，放大电路的输出端直接与输入端相连，则输出电阻 R（o
）。
I s +
I 2
R2
+
Vs_
I1 R1
I1
3dB，这时在相同输入电压条件下，与中频区比较，输出电压下降为（
）倍。
A．1
B．10
C．1.414
D．0.707
（4）当负载电阻 RL = 1kΩ时，电压放大电路输出电压比负载开路时输出电压减少 20%，该
放大电路的输出电阻 Ro 为（
）。
A．0．25 kΩ B．0．5 kΩ C．1 kΩ D．1．5kΩ
开路电压增益
Ado 趋于无穷大。试求电压增益
Av
=
vo vs
、输入电阻
Ri
和输出电阻
Ro。
vi
+
Rid
R1
vin
-
Ado (v+ − v− )
Ro
+
R2
vo
RL
题图 2.12
解：如果开路电压增益 Ado 趋于无穷大，则 (v+ − v− ) → 0,即v+ =v− =vi ，Rid 上的电流也为 0。故
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习题 2 解答
2.1 选择正确答案填入空内。
（1）有两个放大倍 数 相同、输入和输出 电 阻不同的放大电路 A 和 B，对同
一具有内阻的信号源电压进行放大。在负载开路的情况下，测得电路 A 的输
出电压小。这说明电路 A 的 （
）。
A. 输入电阻大
B. 输入电阻小
C. 输出电阻大
D. 输出电阻小
解：
10V Ro = 10mA = 1k
10V Avo = 1 A10k = 1000 = 60dB
Av
=
RL RL + Ro
Avo
= 909
= 59dB
Ap
=
Po Pi
=
Io2 RL Ii2 Ri
=
Vo2o (RL + Ro )2
I i2 Ri
RL
= 1.6106
110dB
2.7
互 阻 放 大 电 路 题 图 2.7 所示，试求电路的电压增益 Av
解 ： Ad = 100dB = 105
如 果 Vosat− Ad vid Vosat+ ， 则 运 放 工 作 在 线 性 区 ， vo = Ad vid ； 否 则 ， 工 作 在
非线性区。计算结果如下表：
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vID -1V -1mV -100μV -10μV 10μV 100μV 1mV 1V vo -14V -14V -10V -1V 1V 10V 14V 14V
解：如果开路电压增益 Ado 趋于无穷大，则 (v+ − v− ) → 0,即v+ =v− =0 ，Rid 上的电流也为 0。故
Av
=
vo vs
=−
R2 R1
=
−10
Ri = R1
R0 → 0
2.12 运放电路如题图 2.12 所示，已知 Rid=500kΩ，Ro=1kΩ，R1=10kΩ，R2=100kΩ，运放
高增益型
低输出电阻型
题图 2.8
2.9 某电唱机拾音 头内 阻为 1MΩ，开 路输出 电压有效值为 1V，如 果直接将它 与 10Ω扬声器相连 ，扬声器上的电压和 功 率各为多少？如果 在 拾音头和扬声 器之间接入一个放 大 电路，设放大电路 的 输入电阻 Ri=1MΩ， 输 出电阻 Ro=10Ω，开路电压增 益为 10。试求这时 扬 声器上的电压和功 率 。
=
vo vi
和电流增益 Ai
=
io is
的表
达式。
ii
Ri
Ro
io
iS
+ RS Vi
-
+ Aroii
+Vo -
RL
题图 2.7
解：
Av
=
vo vi
=
RL RL + Ro
Riii
Aroii
=
RL (RL + Ro )Ri
Aro
Ai
=
io is
=
vo / RL vi
=
Rs // Ri RL
(RL
RL + Ro )Ri
Aro
=
Rs // Ri (RL + Ro )Ri
Aro
Rs // Ri
2.8 有以下三种放大电路备用： （1）高输入电阻型：Ri1 =1MΩ，AVO1 = 10，RO1 = 10kΩ; （2）高增益型：Ri2 =10kΩ，AVO2 = 100，RO2 = 1kΩ； （3）低输出电阻型：Ri3 =10kΩ，AVO3 = 1，RO3 = 20Ω； 用这三种放大电路组合，设计一个能在 100Ω 负载电阻上提供至少 0.5W 功率的放大器
（2）有两个放大倍 数 相同、输入和输出 电 阻不同的放大电路 A 和 B，对同
一理想电压源信号进行放大。在连接相同负载的情况下，测得电路 A 的输出
电压小。这说明电路 A 的 （
）。
A. 输入电阻大
B. 输入电阻小
C. 输出电阻大
D. 输出电阻小
（3）在电压放大电路的上限截止频率点或下限截止频率点，电压增益比中频区增益下降
1kΩ K1
+
Vs_
V1
被测 放大 电路
K2
V2
4kΩ
题图 2.4
解：
V i
=
Ri Ri + Rs
Vs
Ri
=
Rs
Vs Vi
−1
=
Rs 100 −1 50
=
Rs
= 1k
2.5 题图 2.4 所示电路用来测量放大电路的输入电阻和输出电阻，当开关 K1 和 K2 合上时，电 压表 V2＝4 V；当 K1 合上、K2 断开时，电压表 V2＝5 V，求 Ro 的值。
2.11 运放电路如题图 2.11 所示，已知 Rid=500kΩ，Ro=1kΩ，R1=10kΩ，R2=100kΩ，运放
开路电压增益
Ado 趋于无穷大。试求电压增益
Av
=
vo vs
、输入电阻
Ri
和输出电阻
Ro。
vip
+
Ado (v+ − v− )
Ro
+
Rid
vi
R1
vin
-
R2
vo
RL
题图 2.11
放 大 电 路 的 输 出 都 毫 无 变 化 ；（ ） （ 7） 运放 的 2 个输 入信 号可 以 分解 为差 模输 入信 号 和共 模输 入信 号。
（） 解 ：（ 1） × （ 2） √ （ 3） × （ 4 ） × （ 5） √ （ 6） × （ 7） √
2.4 题图 2.4 所示电路用来测量放大电路的输入电阻和输出电阻，当开关 K1 合上时，电压表 V1＝50mV；当 K1 断开时，电压表 V1＝100mV，求 Ri 的值。
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解：Vo
=
RL RL + Ro
Voo
Ro
=
(Voo Vo
−1)RL
= 1k
2.6 某放大电路输入电阻为 Ri=10kΩ，如果用有效值为 1μA 的电流源驱动，放大电路短路输 出电流有效值为 10 mA，开路输出电压有效值为 10V。求该放大电路接 4 kΩ负载电阻 时的电压增益 Av，电流增益 Ai 和功率增益 Ap，并分别转换成 dB 数表示。