电子技术基础模拟部分

电子技术基础模拟部分 第一章 绪论1、写出下列正弦电压信号的表达式（设初始相角为零）： （1）峰-峰值10V ，频率10 kHz; （2）有效值220 V ，频率50 Hz; （3）峰-峰值100 mV ，周期1 ms ； （4）峰-峰值0.25 V ，角频率1000 rad/s;解:正弦波电压表达式为 )t sin(V = (t)m θω+v ，由于0=θ，于是得到： （1） V )105sin(2 = (t)4t v π⨯； （2） V 001sin 2220 = (t)t v π； （3） V 00020.05sin = (t)t v π； （4） V 00010.125sin = (t)t v ；2、电压放大电路模型如图( 主教材图 1.4. 2a ) 所示，设输出开路电压增益10=vo A 。

试分别计算下列条件下的源电压增益s vs A υυο=:( 1 ) si i R R 10= ，οR R L 10=； ( 2) si i R R = ，οR R i =； ( 3) 10si i R R = ，10οR R L =； ( 4 ) si i R R 10= ，10οR R L =。

电压放大电路模型解：由图可知，)(i si i i s R R R v v +=，i v LLA R R R v νοοο⋅+=，所以可得以下结果: （1）si i R R 10=，οR R L 10=时，i i si i i s v R R R v v 1011)(=+=，i i v L L v A R R R v 101110⨯=⋅+=νοοο，则源电压增益为26.8101111100≈==i i s vs v v v v A ο。

同理可得： （2）5.225===iis vs v v v v A ο （3）0826.0111110≈==i i s vs v v v v A ο （4）826.010111110≈==i i s vs v v v v A ο3、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5mV ，输出端接2k Ω电阻负载，测量到正弦电压信号峰-峰值为1V 。

试计算该放大电路的电压增益v A 、电流增益i A 、功率增益p A ，并分别换算成dB 数 。

解：电压增益 200005.01===VV v v A i v ο dB A v 46)10lg 2(lg 20)102lg(20200lg 20lg 2022≈+=⨯== 电流增益 100105200016=⨯Ω==-AV i i A i i ο dB A i 40100lg 20lg 20==功率增益 200001051052000)1(632=⨯⨯⨯Ω==--AV V P P A i p οdB A P 4320000lg 10lg 10≈=4、当负载电阻Ω=k R L 1时，电压放大电路输出电压比负载开路)(∞=L R 时输出电压减少20%，求该放大电路的输出电阻οR 。

解:设负载开路时输出电压为ο'v ，负载电阻Ω=k R L 1时输出电压为οv ，根据题意 οοο'8.0'%)201(v v v =-= 而 )('L L R R R v v +=οοο则 Ω=Ω⨯⨯-=-=250101)18.01()1'(3L R v v R οοο5、一电压放大电路输出端接1k Ω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 ，求该放大电路的输出电阻οR 。

解:设ο'v 为负载电阻断开时输出电压，即V v 1.1'=ο; 负载电阻Ω=k R L 1时，输出电压为V v 1=ο。

根据)('L L R R R v v +=οοο，则输出电阻为Ω=Ω⨯⨯-=-=100101)111.1()1'(3V V R v v R L οοο6、某放大电路输入电阻Ω=k R i 10，如果用1μA 电流源(内阻为∞)驱动，放大电路输出短路电流为10mA ，开路输出电压为10V 。

求放大电路接4k Ω负载电阻时的电压增益v A 、电流增益i A 、功率增益P A ，并分别换算成dB 数表示。

解:根据题意可得输出电阻Ω=⨯=-k A V R 1)1010(103ο由于放大电路开路输出电压为V v 10'=ο，电流信号源电流A i s μ1=，负载电阻Ω=k R L 4,于是可得8001010101104101(10410)('36)333=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⋅+⋅==-i s L L i v R i R R R v v v A οοοdBA v 58800lg 20lg 20≈=2000101)104101(10)('633=⨯⨯+⨯=+==-s L s i i R R v i i A οοοdBA i 662000lg 20lg 20≈=6326323332222106.11010)101(104)]104101(10410[)]('[⨯=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⋅+=⋅==-is LL L i s L i p R i R R R R v R i R v P P A οοοο dB A P 62)106.1lg(10lg 106≈⨯=7、有以下三种放大电路备用: （1）高输入电阻型：Ω=M R i 11，101=οv A ，Ω=k R 101ο；（2）高增益型：Ω=k R i 102，1002=οv A ，Ω=k R 12ο；(3 )低输出电阻型：Ω=k R i 103，13=οv A ，Ω=203οR 。

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。

已知信号源开路电压为30mV(有效值)，内阻为Ω=M R si 5.0。

解:由于高输入电阻放大电路对电压信号源衰减小，所以输入级(第一级)宜采用高输入电阻型放大电路;低输出电阻放大电路带负载能力强，所以输出级(第三级)宜采用低输出电阻型放大电路;中间级(第二级)用高增益型。

于是三种放大电路模型互联组成的放大电路如图解所示 。

在该放大器中，输入信号源为mV V s 30=、内阻Ω=M R si 5.0的电压源;前级放大电路的受控源及输出电阻是后级放大电路的信号源和内阻，而后级放大电路的输入电阻则是前级放大电路的负载电阻。

设三个放大电路模型的输入电压分别为1i V 、2i V 和3i V ，于是V V V R R R V s i si i i 02.003.010)5.01(10166111=⨯⨯+⨯=⋅+=V V V A R R R V i v i i i 1.002.01010)1010(101033112122=⨯⨯⨯+⨯=⋅+=οο V V V A R R R V i v i i i 111001.010010)101(101033223233=⨯⨯⨯+⨯=⋅+=οοVV V A R R R V i v L L 132100011100110020100333=⨯⨯+=⋅+=οοο放大器输入功率W W W R V P L o 5.0574.0]100)1321000([22>≈==ο8、如图所示电流放大电路的输出端直接与输入端相连，求输入电阻i R 。

解:根据电路可得is i R v i i i i i i )1()1(11121βββ+=+=+=+=则 )1(+==βi i s i R v R9、在电压放大电路的上限频率点处，电压增益比中频区增益下降了3dB ，在相同输入电压条件下，该频率点处的输出电压是中频区输出电压的多少倍?解:设输入电压为⋅i V ;中频区输出电压为⋅οV ，电压增益为⋅οv A ;上限频率点输出电压为⋅H V ，增益⋅H A υ。

依题意dB A A v vH 3lg 20lg 20-=-⋅⋅ο又因为 ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅=-=-οοοV V V V V V A A H i i H v vH lg20)lg (lg 20lg 20lg 20所以⋅⋅≈οV V H 707.0在相同输入电压条件下，上限频率点的输出电压约为中频区的0.707倍。

10、设一放大电路的通频带为kHz Hz 20~20，通带电压增益dB A vM 40lg 20=⋅，最大不失真交流输出电压范围是V 3~3+-。

（1）若输入一个mV t )104sin(103⨯π的正弦波信号，输出波形是否会产生频率失真和非线性失真?若不失真，则输出电压的峰值是多大? ( 2 ) 若mV t v i )104sin(404⨯=π，重复回答(1)中的问题 ;( 3 )若mV t v i )108sin(104⨯=π，输出波形是否会产生频率失真和非线性失真? 为什么 ?解:(1 )由于31042⨯=ππf ，所以此时输入正弦波信号的频率kHz f 2=，在kHz Hz 20~20的通频带内，100==⋅⋅vM v A A ，输出电压的峰值为V mV V A V im v m 110100=⨯=⋅=⋅ο，未超出正负3伏范围，所以输出波形不会产生非线性失真，也不会产生频率失真 。

( 2 ) 此时输入信号的频率H f kHz f ==20，输出波形的峰值V V mV V A V im v m 383.2407.70707.0<=⨯=⋅⨯=⋅ο，输出波形仍不会出现非线性失真。

虽然信号频率已达到放大电路的上限频率，但是由于是单一频率信号，所以也不会出现频率失真(含多个频率成分的信号才有可能出现频率失真)。

( 3 ) 此时输入信号的频率kHz f 40=，超出通频带，m V ο的幅度会明显减小，所以不会出现非线性失真，又因为i v 是单一频率的正弦波，所以也不会产生频率失真 。

第二章 运算放大器1、如图所示电路，当运放的信号电压mV v I 20=时，测得输出电压V v 4=ο。

求该运算放大器的开环增益οv A 。

解：根据图题可知0=N v ，则mV mV k k v R R R v I P 10012020)11000(1212=⨯Ω+Ω=+=)(N P v v v A v -=οο20020010011204=⨯=-=mVVv v v A N P v οο因此用分贝表示的开环增益为j T" dBA v 106200200lg 20==ο2、电路如图所示，运放的开环电压增益610=οv A ，输入电阻Ω=910i r ，输出电阻Ω=75οr ，电源电压V V 10+=+, V V 10-=-。

（1）当运放输出电压的饱和值为电源电压时，求输入电压N P v v -的最小幅值（2) 求输入电流I i 。