模拟电子技术例题习题分析解析ppt课件.ppt

第1页,V1=6V,V2=12V,D,S,R,【例】电路如图所示，UD=0.7V，试估算开关断开和闭合输出电压UO 。,【解】：当开关断开时，二极管因加正向电压而导通，故输出电压为：UO=VI-UD6V-0.7V=5.3V,当开关闭合时，二极管因外加反向电压而截止，故输出电压为： UO=V2=12V,第1章 常用半导体器件,第2页,三极管工作状态的判断,【例】：测量某NPN型BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域？（1） VC 6V VB 0.7V VE 0V（2） VC 6V VB 4V VE 3.6V（3） VC 3.6V VB 4V VE 3.4V,【解】：,原则：,对NPN管而言，放大时VC VB VE 对PNP管而言，放大时VC VB VE,（1）放大区（2）截止区（3）饱和区,第3页,【例】某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。 IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,试判断管脚、管型。,【解】：电流判断法。电流的正方向 IE=IB+ IC,A,B,C,IA,IB,IC,C为发射极B为基极A为集电极。管型为NPN管。,管脚、管型的判断法也可采用万用表电阻法。参考实验。,第4页,【解】,1.3 电路如图P1.3所示，已知ui5sint (V)，二极管导通电压UD0.7V。试画出ui与uO的波形，并标出幅值。,上半周，当ui3.7V时，uo=3.7V,同理，下半周，当ui-3.7V时，uo=ui当ui-3.7V时，uo=-3.7V,第5页,【解】,1.4 电路如图P1.4所示，二极管导通电压UD0.7V，常温下UT26mV，电容C对交流信号可视为短路；ui为正弦波，有效值为10mV。试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？,二极管的直流电流 ID（VUD）/R2.6mA 其动态电阻 rDUT/ID10 故动态电流有效值 IdUi/rD1mA,第6页,【解】,1.5 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。试问： （1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？ （2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？,（1）两只稳压管串联时可得 1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。（2）两只稳压管并联时可得 0.7V和6V等两种稳压值。,第7页,1.6 已知图P1.6所示电路中稳压管的稳定电压UZ6V，最小稳定电流IZmin5mA，最大稳定电流IZmax25mA。（1）分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值； （2）若UI35V时负载开路，则会出现什么现象?为什么？,（1）当UI10V时，若UOUZ6V，则 IR=(10-6)V/1K =4mA IDZ=-8mAIZmin，所以稳压管未击穿。故,【解】限流电阻R上的电流IR: IR=IDZ+IL IL=UZ/RL=6V/500 =12mA,第8页,1.6 已知图P1.6所示电路中稳压管的稳定电压UZ6V，最小稳定电流IZmin5mA，最大稳定电流IZmax25mA。（1）分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值； （2）若UI35V时负载开路，则会出现什么现象?为什么？,（1）当UI15V时，若UOUZ6V，则 IR=(15-6)V/1K =9mA IDZ=-3mAIZmin，所以稳压管未击穿。故,当UI35V时，若UOUZ6V，则 IR=(35-6)V/1K =29mA IDZ=17mA， IZMAXIDZIZMIN，所以UOUZ6V,（2）当UI35V时，若空载，则有 IDZ= IR=(35-6)V/1K =29mA，IDZIZMAX 稳压管将因功耗过大而损坏。,第9页,【解】,1.8 现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图P1.8所示。分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子，且分别求它们的电流放大系数。,（a）,（b）,第10页,【解】,1.10 电路如图P1.10所示，晶体管导通时UBE0.7V，=50。试分析VBB为0V、1V、3V三种情况下T的工作状态及输出电压uO的值。,（1）当VBB0时，T截止，uO12V。（2）当VBB1V时，因为,ICQ=IBQ=5060A=3mA。 uo=VCC-ICQRC=9V 所以T处于放大状态,第11页,【解】,1.10 电路如图P1.10所示，晶体管导通时UBE0.7V，=50。试分析VBB为0V、1V、3V三种情况下T的工作状态及输出电压uO的值。,（3）当VBB3V时，因为,ICQ=IBQ=50460A=23mA。 uo=VCC-ICQRCUBE 所以T处于饱和状态,第12页,放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。,1. 静态工作点 (Quiescent Point),静 态工作点Q（直流值）：UBEQ、IBQ、 ICQ 和UCEQ,ICQ= IBQ,第2章 基本放大电路,第13页,2. 常见的两种共射放大电路,(1) 直接耦合放大电路,已知 Ib2=Ib1+IBQ Ube=UBEQ,Ube,ICQ IBQ,UCEQ = VCC ICQ RC,（ RL ）,第14页,(2). 阻容耦合放大电路,第15页,当VCCUBEQ时，,已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q,阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路,（20uA，2mA，6V）,第16页,讨论,1. 在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？2. 从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？3. 设计放大电路时，应根据什么选择VCC？,第17页,分析,1. 在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？,Q1Q2: Q1和Q2在同一输出特性曲线上，即IBQ相同，Rb、VBB不变，Q1和Q2不在同一条负载线上，说明RC变化，由于负载线变陡， Q1Q2 的原因是RC减小。,Q2Q3: Q2和Q3在同一负载线上，即RC 不变，Q2和Q3不在同一条输出特性曲线上，说明 Rb、VBB变化，Q2Q3 的原因是Rb减小或VBB增大。,Q3Q4: Q3和Q4负载线平行，说明RC无变化，由于负载线变陡， Q3Q4 的原因是VCC增大。,第18页,讨论,1. 在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？2. 从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？3. 设计放大电路时，应根据什么选择VCC？,第19页,分析,1. 在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？,Q1Q2: Q1和Q2在同一输出特性曲线上，即IBQ相同，Rb、VBB不变，Q1和Q2不在同一条负载线上，说明RC变化，由于负载线变陡， Q1Q2 的原因是RC减小。,Q2Q3: Q2和Q3在同一负载线上，即RC 不变，Q2和Q3不在同一条输出特性曲线上，说明 Rb、VBB变化，Q2Q3 的原因是Rb减小或VBB增大。,Q3Q4: Q3和Q4负载线平行，说明RC无变化，由于负载线变陡， Q3Q4 的原因是VCC增大。,第20页,基本共射放大电路的直流通路和交流通路,VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。,第21页,简化的h参数等效电路交流等效模型,同样，rce（1/h22）很大，约为100k。故一般可忽略它们的影响，得到简化电路, ib 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS)。电流方向与ib的方向是关联的。rbe为动态电阻,b,e,c,第22页,动态电阻 rbe 的近似表达式,利用PN结的电流方程可求得,在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！,第23页,共射放大电路动态参数的分析,电路动态参数的分析就是求解电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。,第24页,阻容耦合共射放大电路的动态分析,第25页,根据,则电压增益为,求电压放大倍数（电压增益）,第26页,求输入电阻,求输出电阻,令,第27页,当信号源有内阻时：,第28页,讨论：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析,第29页,【例】给出下列电路的交流等效电路，并求RL为有效值时对应的动态参数（Au、Ri和Ro给出表达式）。,【解】交流等效电路,第30页,Re / RL,令,第31页,求输入电阻Ri,第32页,电路等效为：,（1+）ReL,第33页,求输出电阻Ro,令Us=0，保留Rs，在输出端加Uo，产生Io 。,第34页,求输出电阻Ro,第35页,2.6 电路如图P2.6所示，已知晶体管120，UBE=0.7V，饱和管压降UCES0.5V。在下列情况下，用直流电压表测晶体管的集电极电位，应分别为多少？ （1）正常情况 （2）Rb1短路 （3）Rb1开路 （4）Rb2开路 （5）Rb2短路 （6）RC短路,【解】,对NPN管而言，放大时 UC UB UE饱和时 UCUON截止时 uBEUON,第36页,（1）正常情况,IC/B12011.6=1.39mA,集电极电位 UCVCC-RCIB15-5.11.397.9V,（2）Rb1短路 由于UB0V，T截止，UC15V。,UB,UC,第37页,（3）Rb1开路从电压方面分析, T管饱和 UCUCES0.5V,UB,基极电流IB,UC,集电极电流IC,IC=IB1200.17=20.4mA,UCE=VCC-ICRC0UBE,第38页,（3）Rb1开路从电流方面分析 临界饱和基极电流IBS, IBIBS，T管饱和 UCUCES0.5V,UB,实际基极电流IB,UC,第39页,（5）Rb2短路 UB=VCC=15V,T管饱和 UCUCES0.5V,UB,（4）Rb2开路 由于UB0V，T截止，UC15V。,（6）RC短路 由于集电极直接接直流电源 ，UC15V。,UC,第40页,2.7 电路如图P2.7所示，晶体管的80，=100。分别计算RL和RL3k时的Q点、AU、Ri 和Ro。,【解】 在空载和带负载情况下，电路的静态电流、rbe均相等，它们分别为,空载和带负载时，UCEQ不等,第41页,空载（RL）时，静态管压降、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为 。,UCEQ=VCC-ICRC=15-51.766.2V,第42页,RL3k时，静态管压降、电压放大倍数等分别为,第43页,2.11 电路如图P2.11所示，晶体管的100，rbb=100。 （1）求电路的Q点、Au、Ri和Ro； （2）若=200，则Q点如何变化？ （3）若电容Ce开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？,第44页,【解】这是一个典型的稳定电路（1）静态分析： 求解次序： UBQIEQIBQUCEQ,第45页,（1） 动态分析：,第46页,（2）=200时： 求解次序不变： UBQIEQIBQUCEQ,即变化时，只有IBQ发生变化，其它参数IEQ、UCEQ保持不变。,第47页,（3） 若电容Ce开路，其等效电路为：,Rf+Re,Ro 不变 Ri 增大 |Au| 减小,第48页,2.12 电路如图P2.12所示，晶体管的80，rbe=1k。 （1）求出Q点； （2）分别求出RL和RL3k时电路的Au、Ri和Ro。,第49页,【解】：（1）求解Q点：,（2）求动态参数： RL时,第50页,（2）求动态参数： RL3k时,第51页,2.13 电路如图P2.13所示，晶体管的60，rbb=100。 （1）求解Q点、Au、Ri 和Ro； （2）设Us10mV（有效值），问 Ui？ Uo？若C3开路，则 Ui？ Uo？,第52页,【解】：（1）求Q点：,求动态参数,第53页,（2）设Us10mV（有效值），则,若C3开路，则,第54页,【例】已知，T1和T2的均为150，UBEQ=0.7V，rbe1=4k，rbe2=2.2k，VCC=12V。试估算电路的Q点、Au、Ri和Ro。,第3章 多级放大电路,第55页,【解】求解Q点，由于电路采用阻容耦合方式，每级Q点独立求解。,第一级为典型Q点稳定电路（共射）,第56页,第二级为共集放大电路，其Q点为：,第57页,求动态参数,给出交流等效电路,求第一级电压放大倍数，应先求其负载电阻，及第二级输入电阻Ri2。,第58页,求动态参数,第二级电压放大倍数接近1,将数值代入公式，其结果为0.994,则整个电路的电压放大倍数为：,计算公式,电路的输入电阻取前级的输入电阻：,Ri=1.94K,输出电阻 RO=48,第59页,【例】已知Rb=1k，RC=10 k，RL=5.1 k，VCC=12V，VEE=6V;晶体管的=100，rbe=2 k，UBEQ=0.7V；T1和T2的发射极静态电流均为0.5mA。（1）Re 的取值应为多少？T1和T2管的管压降UCEQ等于多少？（2）计算Au(Ad)、Ri和Ro；（3）若将电路改成单端输出，用直流表测得输出电压uo=3V，试问输入电压ui约为多少？设共模电压可忽略不计。,第60页,【解】（1）根据公式,可以得到Re,求UCQ,（2）动态参数,第61页,（3）单端输出,直流表得到的结果包含直流（静态）量和变化量。,静态时，T1管的集电极电位为：,动态电压,差模电压放大倍数,输入电压,第62页,3.2 设图P3.2所示各电路的静态工作点均合适，分别画出它们的交流等效电路，并写出Au、Ri和Ro的表达式。,【解】,（a）,（a）共射共集放大电路,交流等效电路如下图所示,第63页,分析,第64页,（b）,（b）共集共射放大电路,交流等效电路如下图所示,【解】,第65页,分析,第66页,3.4 电路如图P3.1（a）所示，晶体管的均为150，rbe均为2k，Q点合适。求解AU、Ri 和Ro。,【解】,给出电路交流通路,第67页,第68页,3.6 图P3.6所示电路参数理想对称，晶体管的均为100，rbb=100，UBEQ0.7V。试计算RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流IEQ，以及动态参数Ad和Ri。,第69页,3.6 图P3.6所示电路参数理想对称，晶体管的均为100，rbb=100，UBEQ0.7V。试计算RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流IEQ，以及动态参数Ad和Ri。,【解】：RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流分析如下：,Ad和Ri分析如下：,第70页,判断图中所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈，串联还是并联反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。,直流 电压 串联 负反馈,交、直流 电压 串联 正反馈,直流 电压 并联 负反馈,交、直流 电流 并联 负反馈,第6章 放大电路中的反馈,第71页,课 堂 练 习,判断图中所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈，串联还是并联反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。,交、直流 电压 串联 负反馈,交、直流 电压 串联 负反馈,第72页,【例】在图所示所示电路中，已知R210K，R4100 K，求解在深度负反馈条件下的Auf。,反馈通路： T3 、 R4与R2,电路引入电压串联负反馈,电压放大倍数,【解】,第73页,【例】在图所示所示（1）判断电路中反馈的组态；（2）求出在深度负反馈条件下的Af和Auf。,(1) 反馈通路： Rf与Re1,电路引入电压串联负反馈,电压放大倍数,【解】,(2),第74页,【例】 如图所示，已知R110K，R2100 K，R32K，RL5 K。求解在深度负反馈条件下的Auf .,【解】：反馈通路： T、 R3、 R2与R1电路引入电流串联负反馈,第75页,【例】估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。,【解】：,该电路为电压并联负反馈。,则闭环电压放大倍数为：,在深度负反馈条件下：,第76页,【解】该电路为电流并联负反馈，在深度负反馈条件下：,故：,闭环电压放大倍数为：,【例】估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。,第77页,判断图中所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈，并计算它们的反馈系数以及深度负反馈条件下的电压放大倍数 。,电路引入电流并联负反馈,课 堂 练 习,电压放大倍数,第78页,判断图中所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈，并计算它们的反馈系数以及深度负反馈条件下的电压放大倍数 。,电路引入电压串联负反馈,课 堂 练 习,电压放大倍数,第79页,判断图中所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈，并计算它们的反馈系数以及深度负反馈条件下的电压放大倍数 。,电路引入电压串联负反馈,课 堂 练 习,电压放大倍数,第80页,【例】判断图中所示电路中引入了哪种组态的反馈，并计算它们的反馈系数以及深度负反馈条件下的电压放大倍数 。,【解】通过R3和R7引入直流负反馈；通过R4引入交、直流负反馈。,第81页,通过R4引入交、直流负反馈电流串联负反馈 。,iO,iF,iF,iR9,uF,虚短：,虚断:,输出电流:,考虑交流通路下的负反馈,第82页,6.4-6.9 判断所示各电路中反馈组态，并求反馈系数和电压放大倍数 。,【解】,电路引入交、直流电压串联负反馈,虚短：,虚断:,由此可得:,放大倍数:,uF,第83页,6.4-6.9 判断所示各电路中反馈组态，并求反馈系数和电压放大倍数 。,【解】,电路引入交、直流电压并联负反馈,虚断:,由此可得:,放大倍数:,第84页,6.10 电路如图P6.10所示，已知集成运放的开环差模增益和差模输入电阻均近于无穷大，最大输出电压幅值为14V。填空：电路引入了 （填入反馈组态）交流负反馈，电路的输入电阻趋近于 ，电压放大倍数AufuO/uI 。设 uI1V，则uO V；若R1开路，则uO变为 V；若R1短路，则uO变为 V；若R2开路，则uO变为 V；若R2短路，则uO变为 V。,电压串联,11,11,1,14,14,1,第85页,6.12 已知一个电压串联负反馈放大电路的电压放大倍数Auf20，其基本放大电路的电压放大倍数Au的相对变化率为10，Auf的相对变化率小于0.1，试问F和Au各为多少？,先求解，再根据深度负反馈的特点求解。,【解】,所以,第86页,【例】：电路如图所示，已知R2R4，R1=R2。试问：（1）uO与uI比例系数是多少？（2）若R4开路，则比例系数 又是多少？,【解】电路为电流并联负反馈电路,虚短：,虚断:,i2,i1,M点电位:,R2R4，io=i2+iR4，可以得到,比例系数为,第7章 信号的运算和处理,第87页,【例】：电路如图所示，已知R2R4，R1=R2。试问：（1）uO与uI比例系数是多少？（2）若R4开路，则比例系数 又是多少？,【解】（2）若R4开路，则 电路为电压并联负反馈电路,虚短：,虚断:,比例系数为,第88页,【例】：电路如图所示，已知uO=-55uI，试求R5。并说明若uI与地接反，uI与uO关系将发生什么变化？,【解】 前级构成同相比例运算电路，第二级构成反相比例运算电路。,第89页,可得出，R5=500k,接反，则前级为反相比例运算电路,第二级仍为反相比例运算电路，比例系数-5因此，输入电压与输出电压比例系数为50。,第90页,【例】：设计一个运算电路，要求输出电压和输入电压的运算关系为：,【解】,可采用单个集成运放构成电路，uI1应作用于同相输入端，uI2、uI3作用于反相输入端。,将比例关系代入，得：R1=10k，R2=20k，R3=25k, R3/R2/Rf=R1， R4可省去。,取Rf=100 k，R3/R2/Rf=R1/R4，则,第91页,【例】：用集成运放实现以下运算关系， RF1 = 20 k， RF2 = 100 k,【解】,第92页,比较得：,RF1 = 20 k，得： R1 = 100 k， R3 = 15.4 k；,RF2 = 100 k，得： R4 = 100 k， R2 = 10 k。,第93页,【例】求解图中所示电路的运算关系。,【解】 A1、A2、A3的输出电压分别为uI1、uI2、uI3。由于在A4组成的反相求和运算电路中反相输入端和同相输入端外接电阻阻值相等，所以,第94页,【例】求解图中所示电路的运算关系。,【解】先求解uO1，再求解uO。,第95页,7.6 试求图P7.6所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。,第96页,7.9 电路如图P7.9所示。 （1）写出uO与uI1、uI2的运算关系式； （2）当RW的滑动端在最上端时，若uI110mV，uI220mV，则uO？ （3）若uO的最大幅值为14V，输入电压最大值 uI1max10mV，uI2max20mV，最小值均为0V，则为了保证集成运放工作在线性区，R2的最大值为多少？,【解】,（1）A2同相输入端电位,第97页,【解】,（1）A2同相输入端电位,输出电压,或,（2）将uI110mV，uI220mV 代入上式，得uO100mV,第98页,【解】,（3）根据题目所给参数，uI2-uI1的最大值为20mV。若R1为最小值，则为保证集成运放工作在线性区， uI2-uI1 20mV时集成运放的输出电压应为14V，写成表达式为,故 R1min143 R2maxRWR1min（100.143）k9.86 k,