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模拟电子技术习题答案184


模 拟 电 子 技 术 习题答案

电工电子教学部
2012.2

1

第一章 绪论
一、填空题: 1. 自然界的各种物理量必须首先经过 传感器 将非电量转换为电量,即 电信号 。 2. 信号在频域中表示的图形或曲线称为信号的 频谱 。 3. 通过傅立叶变换可以实现信号从 时域 到频域的变换。 4. 各种信号各频率分量的 振幅 随角频率变化的分布,称为该信号的幅度频谱。 5. 各种信号各频率分量的 相位 随角频率变化的分布,称为该信号的相位频谱。 6. 周期信号的频谱都由 直流分量 、基波分量 以及 无穷多项高次谐波分量 组成。 7. 在时间上和幅值上均是连续的信号 称为模拟信号。 8. 在时间上和幅值上均是离散的信号 称为数字信号。 9. 放大电路分为 电压放大电路 、电流放大电路、互阻放大电路 以及 互导放大电路 四类。 10. 输入电阻 、输出电阻 、增益 、 频率响应 和 非线性失真 等主要性能指标是衡量放大电路的标准。 11. 放大电路的增益实际上反映了 电路在输入信号控制下,将供电电源能量转换为信号能量 的能力。 12. 放大电路的电压增益和电流增益在工程上常用“分贝”表示,其表达式分别是

电 压 增 益 ? 20lg Av dB 、 电 流 增 益 ? 20lg Ai dB 。
13. 放大电路的频率响应指的是,在输入正弦信号情况下,输出随 输入信号频率连续变化 的稳态响应。 14. 幅频响应是指 电压增益的模与角频率 之间的关系 。 15. 相频响应是指 放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率 之间的关系 。 二、某放大电路输入信号为 10pA 时,输出为 500mV,它的增益是多少?属于哪一类放大电路? 解:

Ar ?

vo 500mV 0.5V ? ? ?11 ? 5 ? 1010 Ω ii 10pA 10 A

属于互阻放大电路

三、某电唱机拾音头内阻为 1MΩ,输出电压为 1V(有效值) ,如果直接将它与 10Ω 扬声器连接,扬声器上 的电压为多少?如果在拾音头与扬声器之间接入一个放大电路,它的输入电阻 Ri=1MΩ,输出电阻 Ro=10Ω, 电压增益为 1,试求这时扬声器上的电压。该放大电路使用哪一类电路模型最方便? 解:直接将它与 10Ω 扬声器连接, 扬声器上的电压 Vo ?

10Ω 10Ω ? 1V ? 6 ? 1V ? 10 ?5 V 1MΩ ? 10Ω 10 Ω

在拾音头与扬声器之间接入放大电路后,使用电压放大电路模型,则等效电路如下图所示

2

Vi ?

Ri 1MΩ Vs ? ? 1V ? 0.5V Rs ? Ri 1MΩ ? 1MΩ RL 10Ω AvoVi ? ? 1? 0.5V ? 0.25V RL ? Ro 10Ω ? 10Ω

扬声器上的电压 Vo ?

四、试说明为什么常选用频率可连续变化的正弦波信号发生器作为放大电路的实验、测试信号源。用它可 以测量放大电路的哪些性能指标? 答:因为正弦波信号在幅值、频率、初相位均为已知常数时,信号中就不再含有任何未知信息。并且任何 信号都可以展开为傅里叶级数表达式,即正弦波信号各次谐波分量的组合。正因为如此,正弦波信号常作 为标准信号用来对模拟电子电路进行测试。用它可以测量放大电路的输入电阻、输出电阻、增益、频率响 应和非线性失真。 五、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 10μA 和 25mV,输出端接 4kΩ 电阻负载,测量到正弦电压信号的峰—峰值 1V。试计算该放大电路的电压增益 Av、电流增益 Ai、功率增益 Ap,并分别换算成 dB 数表示。 解:

Av ?

vo 1V ? ? 40 vi 25mV io 1V/4kΩ ? ? 25 ii 10 μA

(32dB)

Ai ?

(28dB)

Ap ? Av Ai ? 40? 25 ? 1 0 0 0

(3 0 dB)

六、某音响系统放大电路的幅频响应如图所示,放大电路的带宽是多少?半功率点是哪两个点?半功率点 处的增益较中频区的增益下降了多少分贝?折合百分比为多少?

答:带宽 =

fH - fL =2× 104-20≈2×104Hz

半功率点指增益较中频区增益下降 3dB 的频率点(即对应 fH、fL) ,其输出功率约等于中频区输出功率 的一半。增益较中频区增益下降所折合的百分比为 70.7﹪。

3

第二章

运算放大器

一、填空题: 1.理想运算放大器的性能参数均被理想化,即输入电阻为 无穷大 ,输出电阻为 零 ,开环电压增 益为 无穷大 ,输出电压为 接近正负电源值 。 2.运算放大器有两个工作区。在 线性 区工作时,放大器放大小信号;当输入为大信号时,它工作在 非线性 区,输出电压扩展到 饱和值 。 3.运算放大器工作在线性区时,具有 虚短 和 虚断 两个特点,凡是线性电路都可利用这两个概念 来分析电路的输入、输出关系。 4.反相比例运算电路中集成运放反相输入端为 虚地 点,而同相比例运算电路中集成运放两个输入端对 地的电压基本上 相等 。 5. 同 相 比例运算电路的输入电流等于零,而 反相 比例运算电路的输入电流等于流过反馈电阻的 电流。 6. 同相 运算电路的电压增益 Au≥1; 反相 运算电路的电压增益 Au<0。 7. 反相求和运算电路中集成运放的反相输入端为虚地点, 流过反馈电阻的电流等于各输入端电流的 和 。 8. 同相 比例运算电路的输入电阻大,而 反相 比例运算电路的输入电阻小。 9. 反相求和 运算电路可实现函数 Y=aX1+bX2+cX3,a、b 和 c 均小于零。 10. 微分 运算电路可将三角波电压转换成方波电压; 积分 运算电路可将方波电压转换成三 角波电压。 二、选择题: 1. 现有电路: A. 反相比例运算电路 B. 同相比例运算电路 C. 积分运算电路 D. 微分运算电路 E. 加法运算电路 选择一个合适的答案填入空内。 (1)欲将正弦波电压移相+90O,应选用 D 。 (2)欲将正弦波电压叠加上一个直流量,应选用 E 。 (3)欲实现 Au=-100 的放大电路,应选用 A 。 (4)欲将方波电压转换成三角波电压,应选用 C 。 (5) A 中集成运放反相输入端为虚地,而 B 中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。 2. 集成运放在作放大电路使用时,其电压增益主要决定于( A ) 。 A. 反馈网络电阻 B. 开环输入电阻 C. 开环电压放大倍数 三、计算题:

1.电路如图所示,其中 R =10kΩ ,R = R = R =51kΩ 。
1 2 3 4

试求: (1)输入电阻 Ri; (2)vo 与 vi 之间的比例系数。 (3)平衡电阻 R ? 。

4

解: (1)

Ri=R1=10kΩ

(2)

? v n ? v 4 0 ? v 4 v 4 ? vo ? ? ? R R4 R3 ? 2 ? ? vi ? v n ? v n ? v 4 ? R2 ? R1
R ? ? R1 // ?R2 ? R3 // R4 ? ? R1 //

123456789101112

 


 

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