電子技術(shù)-李中發(fā)-第3章

1、第3章多級放大電路3.1 如圖3.7所示為兩級阻容耦合放大電路，已知V，k，k，k，k，k，V。（1）求前、后級放大電路的靜態(tài)值。（2）畫出微變等效電路。（3）求各級電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。圖3.7 習(xí)題3.1的圖分析兩級放大電路都是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路，各級電路的靜態(tài)值可分別計算，動態(tài)分析時需注意第一級的負載電阻就是第二級的輸入電阻，即。解（1）各級電路靜態(tài)值的計算采用估算法。第一級：（V）（mA）（mA）（V）第二級：（V）（mA）（mA）（V）（2）微變等效電路如圖3.8所示。圖3.8 習(xí)題3.1解答用圖（3）求各級電路的電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。三極管V1的動態(tài)輸

2、入電阻為：()三極管V2的動態(tài)輸入電阻為：()第二級輸入電阻為：（k）第一級等效負載電阻為：（k）第二級等效負載電阻為：（k）第一級電壓放大倍數(shù)為：第二級電壓放大倍數(shù)為：兩級總電壓放大倍數(shù)為：3.2 在 如圖3.9所示的兩級阻容耦合放大電路中，已知V，k，k，k，k，k，k，V。（1）求前、后級放大電路的靜態(tài)值。（2）畫出微變等效電路。（3）求各級電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。（4）后級采用射極輸出器有何好處？圖3.9 習(xí)題3.2的圖分析第一級放大電路是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路，第二級放大電路是射極輸出器。射極輸出器的輸出電阻很小，可使輸出電壓穩(wěn)定，增強帶負載能力。解（1）各級電路靜態(tài)值

3、的計算采用估算法。第一級：（V）（mA）（mA）（V）第二級：（mA）（mA）（V）（2）微變等效電路如圖3.10所示。圖3.10 習(xí)題3.2解答用圖（3）求各級電路的電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。三極管V1的動態(tài)輸入電阻為：()三極管V2的動態(tài)輸入電阻為：()第二級輸入電阻為：（k）第一級等效負載電阻為：（k）第二級等效負載電阻為：（k）第一級電壓放大倍數(shù)為：第二級電壓放大倍數(shù)為：兩級總電壓放大倍數(shù)為：（4）后級采用射極輸出器是由于射極輸出器的輸出電阻很小，可使輸出電壓穩(wěn)定，增強帶負載能力。3.3 在如圖3.11所示的兩級阻容耦合放大電路中，已知V，M， k，k，k，k，k，k，。（1）求

4、前、后級放大電路的靜態(tài)值。（2）畫出微變等效電路。（3）求各級電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。（4）前級采用射極輸出器有何好處？圖3.11 習(xí)題3.3的圖分析第一級放大電路是射極輸出器，第二級放大電路是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路。射極輸出器的輸入電阻很高，可減小信號源內(nèi)阻壓降，減輕信號源的負擔。解（1）各級電路靜態(tài)值的計算采用估算法。第一級：（mA）（mA）（V）第二級：（V）（mA）（mA）（V）（2）微變等效電路如圖3.12所示。圖3.12 習(xí)題3.3解答用圖（3）求各級電路的電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。三極管V1的動態(tài)輸入電阻為：()三極管V2的動態(tài)輸入電阻為：()第二級輸入電阻為

5、：（k）第一級等效負載電阻為：（k）第二級等效負載電阻為：（k）第一級電壓放大倍數(shù)為：第二級電壓放大倍數(shù)為：兩級總電壓放大倍數(shù)為：（4）前級采用射極輸出器是由于射極輸出器的輸入電阻很高，可減小信號源內(nèi)阻壓降，減輕信號源的負擔。3.4 如圖3.13所示是兩級放大電路，前級為場效應(yīng)管放大電路，后級為晶體管放大電路。已知mA/，。（1）求前、后級放大電路的靜態(tài)值。（2）畫出微變等效電路。（3）求各級電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。（4）求放大電路的輸入電阻和輸出電阻。圖3.13 習(xí)題3.4的圖分析本題電路為包含有場效應(yīng)管和晶體管的混合型放大電路，兩級電路均采用分壓式偏置。由于場效應(yīng)管具有很高的輸入電

6、阻，對于高內(nèi)阻信號源，只有采用場效應(yīng)管才能有效地放大。解：（1）各級電路靜態(tài)值的計算采用估算法。第一級：（V）（mA）（V）第二級：（V）（mA）（mA）（V）（2）微變等效電路如圖3.14所示。（3）求各級電路的電壓放大倍數(shù)、和總電壓放大倍數(shù)。三極管V2的動態(tài)輸入電阻為：()第二級輸入電阻為：（k）第一級等效負載電阻為：（k）第二級等效負載電阻為：（k）第一級電壓放大倍數(shù)為：第二級電壓放大倍數(shù)為：兩級總電壓放大倍數(shù)為：（4）求放大電路的輸入電阻和輸出電阻。（k）（k）圖3.14 習(xí)題3.4解答用圖3.5 如圖3.15所示雙端輸入雙端輸出差動放大電路，V，V，k，k，V，輸入電壓mV，mV。（

7、1）計算放大電路的靜態(tài)值IB、IC及UC。（2）把輸入電壓ui1、ui2分解為共模分量uic和差模分量uid。（3）求單端共模輸出uoc1和uoc2（共摸電壓放大倍數(shù)為）。（4）求單端差模輸出uod1和uod2。（5）求單端總輸出uo1和uo2。（6）求雙端共摸輸出uoc、雙端差模輸出uod和雙端總輸出uo。分析本題是對雙端輸入雙端輸出差動放大電路進行靜態(tài)分析和動態(tài)分析。靜態(tài)分析時，由于電路對稱，計算一個管子的靜態(tài)值即可。解（1）計算放大電路的靜態(tài)值IB、IC及UC。靜態(tài)時由于，由直流通路列KVL方程，得：所以：（mA）（mA）（V）圖3.15 習(xí)題3.5的圖（2）把輸入電壓ui1、ui2分解

8、為共模分量uic和差模分量uid，為：（mV）（mV）（3）求單端共模輸出uoc1和uoc2。（mV）（4）求單端差模輸出uod1和uod2。（）（mV）（mV）（5）求單端總輸出uo1和uo2。（mV）（mV）（6）求雙端共摸輸出uoc、雙端差模輸出uod和雙端總輸出uo。（mV）（mV）（mV）或：（mV）3.6 如圖3.16所示為單端輸入單端輸出差動放大電路，V，V，k，k，V，試計算靜態(tài)值IC、UC和差模電壓放大倍數(shù)。圖3.16 習(xí)題3.6的圖分析本題是對單端輸入單端輸出差動放大電路進行靜態(tài)分析和動態(tài)分析。由于差動放大電路的對稱性，信號從單端輸入時，只要RE阻值足夠大，作用在兩個晶體管

9、V1和V2的發(fā)射結(jié)上的電壓仍是差模信號，即，與雙端輸入時一樣，同樣具有電壓放大作用。解（1）計算靜態(tài)值IC、UC。靜態(tài)時，由直流通路列KVL方程，得：所以：（mA）（V）（2）計算差模電壓放大倍數(shù)Ad。（）3.7 OCL電路如圖3.17所示，已知V，若晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時集電極與發(fā)射極之間的電壓為V，求電路可能的最大輸出功率。分析功率放大電路的輸出功率Po等于負載RL上的電壓有效值Uo與電流有效值Io的乘積，由于，所以：可見，要使功率放大電路的輸出功率達到最大，就必須使負載RL上的電壓有效值Uo達到最大。解根據(jù)KVL，負載RL上的電壓為：顯然，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時uCE最小，為：這時負

10、載RL上的電壓有效值Uo達到最大，為：所以，電路的最大輸出功率為：（W）3.8 OTL電路如圖3.18所示，已知V，若晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時集電極與發(fā)射極之間的電壓為V，求電路可能的最大輸出功率。分析OTL功率放大電路由單電源供電，且在工作過程中輸出電容C上的電壓基本維持在UCC/2不變。解根據(jù)KVL，負載RL上的電壓為：顯然，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時uCE最小，為：這時負載RL上的電壓有效值Uo達到最大，為：所以，電路的最大輸出功率為：（W）圖3.17 習(xí)題3.7的圖圖3.18 習(xí)題3.8的圖3.9 一負反饋放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)A的相對誤差為±25時，閉環(huán)放大倍數(shù)Af的相對誤差

11、為100±1，試計算開環(huán)放大倍數(shù)A及反饋系數(shù)F。解由得：由得：解得：3.10 一負反饋放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)，反饋系數(shù)，若A減小了10%，求閉環(huán)放大倍數(shù)Af及其相對變化率。解反饋深度為：閉環(huán)放大倍數(shù)為：閉環(huán)放大倍數(shù)的相對變化率為：3.11 指出如圖3.19所示各放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類型。圖3.19 習(xí)題3.11的圖分析在判別放大電路的反饋極性和類型之前，首先要判斷放大電路是否存在反饋。如果電路中存在既同輸入電路有關(guān)，又同輸出電路有關(guān)的元件或網(wǎng)絡(luò)，則電路存在反饋，否則不存在反饋。在運用瞬時極性法判別反饋極性時，注意晶體管的基極和發(fā)射極瞬時極性相同，而與集電極瞬時極性相

12、反。解對圖3.19（a）所示電路，引入反饋的是電阻RE，為電流串聯(lián)負反饋，理由如下：首先，如圖3.20（a）所示，設(shè)ui為正，則uf亦為正，凈輸入信號與沒有反饋時相比減小了，故為負反饋。其次，由于反饋電路不是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即），反饋信號uf仍然存在（），故為電流反饋。此外，由于反饋信號與輸入信號加在兩個不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反饋。對圖3.19（b）所示電路，引入反饋的是電阻RE，為電壓串聯(lián)負反饋，理由如下：首先，如圖3.20（b）所示，設(shè)ui為正，則uf亦為正，凈輸入信號與沒有反饋時相比減小了，故為負反饋。其次，由于反饋電路是直接從輸出端引出的，

13、若輸出端交流短路（即），反饋信號uf消失（），故為電壓反饋。此外，由于反饋信號與輸入信號加在兩個不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反饋。圖3.20 習(xí)題3.11解答用圖對圖3.19（c）所示電路，引入反饋的是電阻RB，為電壓并聯(lián)負反饋，理由如下：首先，如圖3.20（c）所示，設(shè)ui為正，則ii為正，uo為負，if為正，凈輸入信號與沒有反饋時相比減小了，故為負反饋。其次，由于反饋電路是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即），反饋信號if消失（），故為電壓反饋。此外，由于反饋信號與輸入信號加在同一個輸入端，兩者以電流并聯(lián)方式疊加，故為并聯(lián)反饋。3.12 指出如圖3.21所示各放大電

14、路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類型。 圖3.21 習(xí)題3.12的圖分析本題電路由兩級運算放大器組成，反饋極性和類型的判別方法與晶體管放大電路的判別方法一樣，反饋極性運用瞬時極性法判別，電壓反饋和電流反饋的判別看反饋電路是否直接從輸出端引出，并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋的判別看反饋信號與輸入信號是否加在同一個輸入端。解對圖3.21（a）所示電路，引入反饋的是電阻R4，為電流串聯(lián)負反饋，理由如下：首先，如圖3.22（a）所示，設(shè)ui為正，則第一級運放的輸出為負，第二級運放的輸出為正，uf亦為正，凈輸入信號與沒有反饋時相比減小了，故為負反饋。其次，由于反饋電路不是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即），

15、反饋信號uf仍然存在（），故為電流反饋。此外，由于反饋信號與輸入信號加在兩個不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反饋。 圖3.22 習(xí)題3.12解答用圖對圖3.21（b）所示電路，引入反饋的是電阻RL，為電壓串聯(lián)負反饋，理由如下：首先，如圖3.22（b）所示，設(shè)ui為正，則第一級運放的輸出為負，第二級運放的輸出為正，uf亦為正，凈輸入信號與沒有反饋時相比減小了，故為負反饋。其次，由于反饋電路是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即），反饋信號uf消失（），故為電壓反饋。此外，由于反饋信號與輸入信號加在兩個不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反饋。3.13 指出如圖3.23

16、所示放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類型。圖3.23 習(xí)題3.13的圖分析本題電路由兩級共發(fā)射極分壓式放大電路組成，其中每級電路存在的反饋稱為本級反饋；兩級之間存在的反饋稱為級間反饋。在既有本級反饋也有級間反饋的多級放大電路中，起主要作用的是級間反饋。解第一級引入反饋的是電阻RE1，為電流串聯(lián)負反饋，交流負反饋與直流負反饋同時存在。第二級引入反饋的是電阻RE2，也是電流串聯(lián)負反饋，并且只有直流負反饋。引入級間反饋的是電阻RE1和Rf，為電壓串聯(lián)負反饋，并且只有交流負反饋。3.14 指出如圖3.24所示放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類型。圖3.24 習(xí)題3.14的圖解第一級引入反饋

17、的是電阻RE1，為電流串聯(lián)負反饋，并且只有直流負反饋。第二級引入反饋的是電阻RE2，也是電流串聯(lián)負反饋，交流負反饋與直流負反饋同時存在。引入級間反饋的是電阻RE2和Rf，為電流并聯(lián)負反饋，并且也是交流負反饋與直流負反饋同時存在。3.15 為了增加運算放大器的輸出功率，通常在其后面加接互補對稱電路來作輸出級，如圖3.25（a）、（b）所示。分析圖中各電路負反饋的類型，并指出能穩(wěn)定輸出電壓還是輸出電流？輸入電阻、輸出電阻如何變化？ 圖3.25 習(xí)題3.15的圖分析電壓負反饋使輸出電阻減小，故能穩(wěn)定輸出電壓，電流負反饋使輸出電阻增大，故能穩(wěn)定輸出電流。解如圖3.25（a）所示電路引入的是電壓并聯(lián)負反

18、饋，故能穩(wěn)定輸出電壓，輸入電阻和輸出電阻均減小。如圖3.25（b）所示電路引入的是電壓串聯(lián)負反饋，故能穩(wěn)定輸出電壓，輸入電阻增大，輸出電阻減小。3.16 在如圖3.26所示的兩級放大電路中，試回答：（1）哪些是直流反饋？（2）哪些是交流反饋？并說明其反饋極性及類型。（3）如果Rf不接在V2的集電極，而是接在C2與RL之間，兩者有何不同？（4）如果Rf的另一端不是接在V1的發(fā)射極，而是接在V1的基極，有何不同？是否會變成正反饋？圖3.26 習(xí)題3.16的圖分析直流反饋是直流通路中存在的反饋，其作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點。交流反饋是交流通路中存在的反饋，其作用是改善放大電路的動態(tài)性能。必須注意的是，在負反饋放大電路中，往往直流反饋和交流反饋同時存在。解（1）直流反饋有：由RE1和RE2分別構(gòu)成第一級和第二級的電流串聯(lián)負反饋；由RE1和Rf構(gòu)成級間的電壓串聯(lián)負反饋。（2）交流反饋有：由RE1構(gòu)成第一級的電流串聯(lián)負反饋；由RE1和Rf構(gòu)成級間的電壓串聯(lián)負反饋。（3）如果Rf接在C2與RL之間，則只產(chǎn)生級間的交流電壓串聯(lián)負反饋，不產(chǎn)生級間的