12级《模电》复习例题初稿12.24 (1)

iR1 i f
vi v N v N vo ， R1 Rf
图8.1.1反相比例运算电路
ห้องสมุดไป่ตู้
vN 由“虚短”， vP，得
vi 0 0 v o R1 Rf
Rf vo Av vi R1
2) 输入电阻 Ri 和 Ro 输出电阻
Ri R1
Ro 0
Yang Jun
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解：
根据集成运放的“虚短” 和“虚断”，得：
电流反馈系数为：
图6.4.4 电流并联负反馈电路
闭环压放大倍数为：
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例12 解：
已知下图所示电路中的所有运算放大器均为理想 运算放大器。分别写出vo与vi1、vi2、vi3、vi4之间的关系表 达式：
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例1.
直流稳压电源电路如图10.4.2所示。
(1) 说明整流电路、滤波电路、调整管、基准电压电路、 比较放大电路、采样电路等部分各由哪些元件组成。 (2) 标出集成运放的同相输入端和反相输入端。 (3) 写出输出电压的表达式。
图10.4.2 例10.4.1的稳压电路
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图10.4.3 采用晶体管放大器的串联稳压电路
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(3) 若RP的滑动端在最上端时
(4) 根据桥式整流电容滤波的输出电压 VA 1.2V2 1.2 20 24(V ) RL=VA/IL=24V/1.2A=20Ω
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所以 Vo VZ 1 ( R1 R2 R3 ) /(R2下 R3 )
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(0 R2下 R2 )
例2.
图10.4.3所示电路为输出负电压的稳压电源。已知稳
压管Dz的稳定电压Vz=-2.3V，晶体管的VBE=-0.7V，电阻 R3=R4=1kΩ。 (1) 说明串联型稳压电路的各部分由哪些元、器件构成； (2) 若RP的滑动端在最下端时Vo=-15V，求RP的值； (3) 若RP的滑动端在最上端，问Vo=? (4) 若电网电压波动，最大输出电流为1.2A，T1的最大管耗为 多少瓦？ (5) 在输出电流为1.2A情况下，求稳压电路的效率。
0.6 3R1 ' R5
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例4
已知下图中运放A是理想的，电路已稳定地振荡 起来。振幅稳定后二极管两端的电压为 VD=0.5v。试 求： A. 电路的振荡To和频率fO； B. 输出电压Vom； C.二极管D1 、D2的作用是什么? D.若要改变振荡频率,问怎样改动电路？ 解:
2
忽略VCES时
Pomax
VCC 2RL
不失真实际输出功率
Po = Vo I o
Vom 2

V om 2 RL 2 RL
Vom
2. 管耗PT
单个管子在半个周期内的管耗
1 VCCVom Vom PT1 R ( π 4 ) L
2 2
2 VCCVom Vom ( ) 两管管耗 PT = PT1 PT2 RL π 4 物理与电子电气工程学院 Yang Jun
3. 电源供给的功率PE
PE =Po PT
2VCCVom πRL
当 Vom
4. 效率
Po π Vom = PV 4 VCC
2 VCC 2 VCC 时， PEm π RL
当 Vom VCC 时，
最大
π 78.5 % 4
5. 功率管BJT的选择
1) PT1m ≈0.2Pom ≤PCM
例9
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例题10双电源互补对称功放电路如下图，设输入电
压为正弦波，试回答下列问题： 1.二极管D1、D2有什么作用？ 2.计算电路的最大不失真输出功率POm、最大管耗PT1m 电源的最大供给功率PVm。 3. 计算功率管的参数
|V PCM 、 I CM 、 ( BR )CEO | 的值。
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解： (1)图10.4.3所示为一完整的桥式整流、电容滤波、 串联稳压电路。其中，稳压电路包含电压调整管、基准电 压、取样电路、比较放大4部分。分别由下列元器件构成： 电压调整管由复合管T1、T2构成；基准电压部分为R2 和稳压管DZ；取样电路由R3、R4和电位器RP组成；比较放 大由三极管T3组成。 必须指出的是：图10.4.3中稳压管的限流电阻R2连接到 B点，是为了提高基准电压的稳定性。此时，必须加入启动 电阻R1，否则电路不能正常工作。
o i
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例8
试求下图电路中输出电压与输入电压的关系。
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功率放大电路要点： 乙类、甲乙类OCL互补功放电路 1. 输出功率
最大不失真输出功率
Pomax VCC VCES 2 ) (VCC VCES ) 2 2 = RL 2 RL 2 (
例6 同相比例运算电路 (1). 电路的组成 (2) 电压放大倍数 虚断 iP iN 0 虚短 v N vP R1 vi vP v N vo R1 R f
图8.1.3 同相比例运算电路
Rf vo Avf 1 vi R1
1
(3). 电压跟随器
利用“虚短”和“虚断” ，得
LC 振荡电路:
频率f o
1 2 LC
; 周期TO 2
LC
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下图中运放A是理想的，文氏桥式振荡电路在振幅 稳定 后二极管两端的电压为 VD=0.6v。回答下列问题： 1. D1、D2、R5有什么作用？ 2. 电路的最低振荡频率和最高振荡频率分别是多少？
D. 若要改变振荡频率,问怎样改动电路？
因为fO=1/(2
RC)
改变R或者改变C的值 即可以改变fO 减小R或C的值,可以增 大 频率; 增大R或C的 值,可以减小频率.
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基本运算电路
例5 反相运算电路
1) 电压放大倍数 由“虚断”，iP iN 0，得
所以输出电压为： R R R1 2 3
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R3 VO max R1 R2 R3
图10.4.2 例10.4.1的稳压电路
R2 R3
R1 R2 R3 VZ 1 Vo VZ 1 R3
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(3) 由集成运放两输入端的虚短关系VP≈VN，可得 当R2滑动端移到上端位置时
串联负反馈 —— 增大输入电阻
并联负反馈 —— 减小输入电阻 电压负反馈 —— 减小输出电阻，稳定输出电压 电流负反馈 —— 增大输出电阻，稳定输出电流
第2章 理想的集成运放的开环增益为 ∞，输入电阻为 ∞，输出电阻为0.
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求下图所示电流并联负反馈电路的反馈系数和 例题11电压增益。
例3.
3. 输出电压的幅值Vom为多少？
解：1. 幅度增大到VD=0.6v时，
AV=3,振幅不再增大，实现稳幅。 2. fmin=1/(2 Rmax Cmax )
fmax=1/(2 Rmin Cmin ) 3. RP+ R’5=2R1时，即R’5=1.1kΩ时，
幅度稳定
＋ －
Vom
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2) VBRCEM=2VCC ≤VBRCEO
3) Icm=VCC /RL≤ICM
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电路如图所示，已知RL，T1、T2的饱和压降 |UCES|=1v，直流功耗可以忽略不计，回答下列问题： 1．R3、R4和T3的作用是什么？ 2．负载上获得最大不失真输出功率Pom和此时电路的 转换效率η 各为多少？ 3．设最大输入电压有效值为1V，为使电路的最大不 失真输出电压的峰值达到14V，电阻R6至少应取多少千欧 ？ 4. 选择怎样的功率管方可使电路安全可靠地工作?
a ( ) f ( ) 2nπ 稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时， 使振幅平衡条件从 AF 1 回到 AF 1 。
3. 振荡电路组成
放大电路 正反馈网络 选频网络（经常与正反馈网络合二为一。） 稳幅环节
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RC文氏桥 振荡电路: AV=3 fO=1/(2 RC) TO=2 RC
解：(1) D1～D4构成桥式整流电路；C1组成电容滤波电路； T1和T2构成的复合管是调整管；R4、DZ2和R5、DZ1组成两 级稳压电路形成较稳定的基准电压；集成运放A完成比较 放大功能；R1、R2、R3构成反馈网络和取样电路。其中 R2为电位器，使输出电压具有一定的调节范围。另外，电 容C2也构成电容滤波电路，进一步减小输出电压的纹波。 (2) 上“－”下“+”。 (3) 当R2滑动端移 到上端位置时 R2 R3 VZ 1 VO min R1 R2 R3 当R2滑动端移到下端时 VZ 1
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二、负反馈放大电路的四种反馈组态
电压串联负反馈放大电路 电压并联负反馈放大电路 电流串联负反馈放大电路 电流并联负反馈放大电路
三、负反馈放大电路闭环增益一般表达式
闭环增益一般表达式
(1 AF ) 称为反馈深度
A Af 1 AF
则为深度负反馈 1 AF 1 时，
A 1 有： A F A F 深度负反馈条件下 xid= xi - xf 0
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存在虚短、虚断
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四、负反馈的作用
降低增益、提高增益稳定性、降低噪声、 减小失真、扩展通频带、改变输入输出电阻
vo vN vP vi
vo Av 1 vi
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图8.1.4 电压跟随器
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例7
R1 4k ， 2 R4 40k 。求 R5 的阻值。 R
已知下图所示电路中的运算放大器均为理想运算放大器。试找 出反馈通路并说明是何种反馈组态。若已知 v 55v ，且
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负反馈放大电路要点
一、反馈类型的判别步骤
1. 有无反馈
是否存在把输出回路和输入回路连接起来的支路。 2.交流反馈与直流反馈
反馈存在于直流或交流或交直流通路中。 3.正反馈与负反馈
瞬时极性法。 4. 反馈的组态
输出端：并联取电压；串联取电流。
输入端：串联分压
；并联分流。
实际的串联型稳压电源工作时的效率没有 这么高，大多在40%～60%之间。
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信号发生电路 要点
1. 振荡条件
振幅平衡条件 a ( ) f ( ) 2nπ 相位平衡条件
A( ) F ( ) 1
2. 起振和稳幅
A( ) F ( ) 1
R2 R3 VZ 1 VO min R1 R2 R3 R3 VZ 1 VO max R1 R2 R3
当R2滑动端移到下端时
所以
R1 R2 R3 R1 R2 R3 VZ 1 Vo VZ 1 R2 R3 R3
令R2下表示滑动头到下端的电阻，则
Vo /(R1 R2 R3 ) VZ 1 /(R2下 R3 )
A. TO=2 RC=0.0009425(s)
fO=1/(2 RC)=1061(Hz) B. AV=3=(R1+R2+R3//RD)/R1 解出R3//RD=1.1(kΩ)

VOm/(R1+R2+ R3//RD)=VD/1.1 VOm=(R1+R2+ R3//RD)VD/1.1=6.95(v)
C. 当VOm较小时, D1、D2不导通,AV>3, 振荡不断增强,随 着VOm增大, D1、D2导通,使R3//RD下降到1.1kΩ时, AV=3, 振幅稳定不再增大,所以起到稳定振幅的作用. 物理与电子电气工程学院 Yang Jun
可见线性可调稳压电源在低电压输出时效率是非常低 的，这种电源显然是不适合较大功率应用场合的。
当交流电压最低时
VA 1.2 20 (1 10%) 21.6(V )
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P0 15 1.2 100 % 100 % 69.44% P 21.6 1.2 V