电子科学与技术作为一级学科，到了更高阶段分为：微电子学与固体电子学、电路与系统等几个二级学科。现实中，二者之间的区别不像概念上那样明确，微电子始终是本学科一路传承，但是电路与系统在不同学校所侧重的方向差别很大。有的学校电路与系统还是微电子，比如东南;有的学校电路与系统其实是通信，比如交大。电子科学与技术(微电子)可以分为理学和工学两个方向。打个比方，所有的电子产品看成是人体，那么集成电路/芯片就是大脑。理学方向就是在研究大脑的分子组织结构，工学方向就是在思考如何由无倒有地设计一个大脑。理学方向主要研究半导器件体材料，芯片制造等微电子电路物理层面上的东西，我们俗称“做器件”，以吉大、山大和北大等为强。在中国IC行业，“做器件”就业面相对窄些，此方向的学生去研究所和代工厂的很多。工学方向主要研究集成电路设计、测试验证等，我们俗称“做设计”，以清华啊、复旦、哈工大、天大等等为典型。纯正的集成电路设计包含数字IC和模拟IC两个方向，它们拥有各自不同的应用领域，一般数字IC的器件密度在平方毫米上可以达到千万和亿的数量级，模拟IC则低几个数量级。数字IC基本上就是写代码编程序，然后用软件自动把代码转换成所设计的物理级的电路。做数字吃的是年轻饭，随着年龄的增大设计电路就越发困难了，而且非科班出身的学生也可以转到数字IC上去，像计算机专业的人就有很多。因为数字IC Design需要很强的逻辑性和反应性，所以数字集成电路工程师都是一些才华横溢的人物。像俺这种反应稍显迟钝的人因为直觉感性敏锐，所以就是天生滴从事模拟IC的咧。模拟IC继承了传统电路设计的精髓，设计者利用设计软件工具，计算参数布局电路元器件来完成一个电路。做模拟IC靠得是经验和耐力，且越老越吃香，通常培养一个合格的模拟IC工程师要十年的时间，本科刚刚毕业就想从事设计工作基本不可能。曾经看过这样一句话，模拟工程师的基本工具就是：一支铅笔，一个计算器，一张草稿纸和一台计算机。模拟IC具体可以分为射频集成电路设计，数字模拟混合集成电路设计AD/DA和常规模拟集成电路设计等几个方向。俺现在做的东西就是AD芯片设计。按照大师拉扎维的说法，模拟IC工程师三要素就是：工程师的直觉，数学家的严谨，艺术家的创造力。做模拟集成电路设计，在学好至少学过《半导体物理》、《双极性晶体管与金属氧化物场效应管》和《集成电设计基础》基础之上，就可以逐渐进入模拟IC的世界了。这里有一点要特别说明的，大家要学的公共课《模拟电子技术》对模拟IC设计者极其极其极其重要，甚至超过了上面所说的三门课。这门课学不好的话，在模拟IC入门时会极其痛苦，而你所作的只能是重新从书堆里找出《模电》从头恶补再看，俺就在这上面载了大跟头，吃了大亏，耗费了大量时间和精力。对于喜欢模拟IC的同学来说，大四毕业设计所选定的课题就大致定向了，如果你做模拟IC的课题，可以算是开始在这个方向开始入门了。关于教材方面的东西。做模拟IC的人都知道三本圣经：1.《模拟CMOS集成电路设计》，拉扎维著;2.《CMOS模拟集成电路设计》，艾伦著;3.《模拟集成电路分析与设计》，格雷著。拉扎维和艾伦的教材是最受欢迎的两本，二者各有所长，Razavi注重理论讲解，Allen注重工程实用性。拉扎维的中文版是西交大陈规灿教授翻译的，无论是翻译水平还是书的印刷质量都堪称一流，所以一般老师都会推荐这本书给入门者。但是在研究生阶段，这两本是缺一不可的，两者相互配合是最佳的使用方式。至于格雷的书，堪称经典中的经典，不过因为北航翻译的中文版实在太烂，英文版阅读效率又低，所以受欢迎程度稍逊。但是格雷却是三者中学术成就最大水平最高的，是大师中的大师。模拟IC中N个大牛级、牛犇级、大师级水平的人物皆出其门下，比如鲁汶天主教大学的欧洲模拟IC圣人Sansen。电子电路小百科(dianzidianlu)　
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京网文[0号 京ICP证100780号1-1写出图Tl.3 所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD=0.7V。 图T1.3解：UO1=1.3V,
UO3=-1.3V,
UO6=-2V。 1-2在图10.2.5(a)所示电路中，已知输出电压平均值UO(AV)?15V，负载电流平均值IL(AV)?100mA。(1)变压器副边电压有效值U2??(2)设电网电压波动范围为±10%。在选择二极管的参数时，其最大整流平均电流IF和最高反向电压UR的下限值约为多少？ 解：(1)输出电压平均值UO(AV)?0.9U2，因此变压器副边电压有效值：
U2?UO(AV)0.9?16.7V(2)考虑到电网电压波动范围为±10 % ，整流二极管的参数为IF?1.1?IL(AV)2?55mA；UR?2?26V 1-3电路如图P10.6 所示，变压器副边电压有效值为2U2 。(1)画出u2 、uD1 和uo的波形；(2)求出输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IL(AV)的表达式；(3)二极管的平均电流ID(AV)和所承受的最大反向电压URmax的表达式。 图P10.6
解图P10.6 解：(1)全波整流电路，波形如解图P10.6 所示。(2)输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IL(AV)为UO(AV)?0.9U2 ；
IL(AV)?0.9U2 RL(3)二极管的平均电流ID(AV)和所承受的最大反向电压UR为ID(AV)?0.45U2
；UR?2 RL1-4电路如图P10.7所示，变压器副边电压有效值U21?50V，U22?20V。 试问：(1)输出电压平均值UO1(AV)和UO2(AV)各为多少？(2)各二极管承受的最大反向电压为多少？ 解：(1)两路输出电压分别为：UO1?0.45(U21?U22)?31.5VUO2?0.9U22?18V(2) Dl的最大反向电压：UR?U21?U22)?99V
图P10.7D2、D3的最大反向电压：UR?22?57V1-5试在图Pl0.10 所示电路中，标出各电容两端电压的极性和数值，并分析负载电阻上能够获得几倍压的输出。 (a)
(b)图P 10.10 解：在图(a)所示电路中，Cl上电压极性为上“+ ”下“-”，数值为一倍压；C2上电压极性为右“+ ”左“-”，数值为二倍压；C3上电压极性为上“+ ”下“-”，数值为三倍压。负载电阻上为三倍压。在图(b)所示电路中，C1上电压极性为上“-”下“+ " ，数值为一倍压；C2上电压极性为上“+ ”下“-”，数值为一倍压；C3 、C4 上电压极性均为右“+ ”左“-”，数值均为二倍压。负载电阻上为四倍压。1-6已知稳压管的稳压值UZ=6V，稳定电流的最小值IZmin=5mA。求图Tl.4 所示电路中UO1和UO2各为多少伏。 (a) (b)图T1.4 解：左图中稳压管工作在击穿状态，故UO1=6V。右图中稳压管没有击穿，故UO2=5V。 1-7已知图Pl.6 所示电路中稳压管的稳定电压UZ?6V，最小稳定电流 IZmin?5mA，最大稳定电流IZmax?25mA。(1)分别计算UI为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压UO的值；(2)若UI?35V时负载开路，则会出现什么现象？ 为什么？解：(1)只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，输出电压才为6V。∴UI?10V时，UO?RLUI?3.3V； R?RL图Pl.6UI?15V时，UO?RLUI?5V； R?RL?RLUI?11.7V?UZ，∴UO?UZ?6V。 R?RLUI?UZ?29mA?IZmax?25mA，故稳压管将被烧毁。 RUI?35V时，UO0.1 (2)当负载开路时，IZ?1-8电路如图10.8所示，(1)分别标出uo1和uo2对地的极性；(2)uo1、uo2分别是半波整流还是全波整流？(3)U21?U22?20V时，UO1(AV)和UO2(AV)各为多少？(4)当U21?18V，U22?22V时，画出uo1、uo2的波形；并求出UO1(AV)和UO2(AV)各为多少？ 图10.8 解图P10.8解：(1)均为上“+”、下“-”。(2)均为全波整流。(3)UO1(AV)和UO2(AV)为：UO1(AV)??UO2(AV)?0.9U21?18V(4)uo1、uo2的波形如解图P 10.8 所示。它们的平均值为UO1(AV)??UO2(AV)?0.45U21?0.45U22?18V1-9电路如图T10.4所示，已知稳压管的稳定电压为6V ，最小稳定电流为5mA，允许耗散功率为240mW，动态电阻小于15Ω。试问：(1)当输入电压为20 ~24V 、RL 为200 ~600Ω时，限流电阻R的选取范围是多少？(2)若R =390Ω，则电路的稳压系数Sr为多少？解：(1)因为IZmax?PZM/UZ?40mA,IL?UZ/RL?10~30mA,所以R的取值范围为：Rmax?UImin?UZU?UZ?400? ；Rmin?Imax?360? IZ?ILmaxIZmax?ILminrZUI??0.154 RUZ(2)稳压系数为：Sr?1-10电路如图P10.12所示，已知稳压管的稳定电压为6V，最小稳定电流为5mA，允许耗散功率为240mW，输入电压为20~24V，R1=360Ω。试问：(1)为保证空载时稳压管能安全工作，R2应选多大？(2)当R2按上面原则选定后，负载电阻允许的变化范围是多少？ 解：Rl中的电流和稳压管中的最大电流为：IR1?UI?UZ?39~5mA0； R1PZM图P10.12 ?40mAUZ IZmax?(1) 为保证空载时稳压管能够安全工作：R2?UZ?600? IR1max?IZmax(2) 负载电流的最大值：ILmax?IR1min?IR2?IZmin?24mA(3) 负载电阻的变化范围：RLmin?UZ?250?，RLmax?? ILmax1-11电路如图P1.3所示，已知ui?5sin?t(V)，二极管导通电压UD=0.7V。试画出ui与uo的波形图，并标出幅值。 图P1.3 解图P1.3解：波形如解图Pl.3所示。1-12电路如图4所示，其输入电压uI1和uI2的波形如图4（b）所示，二极管导通电压UD＝0.7V。试画出输出电压uO的波形，并标出幅值。 (a)图4 (b)解： 2-1电路如图T1.5所示，VCC=15V，?=100，UBE=0.7V。试问：(1)Rb=50k?时，Uo=?(2)若T临界饱和，则Rb=?解：(1)IB?VBB?UBE?26?A， RbIC??IB?2.6mA,UO?VCC?ICRc?2V。 图T1.5(2)∵ICS?VCC?UBE?2.86mA， IBS?ICS/??28.6?A Rc∴Rb?VBB?UBE?45.5k? IBS2-2测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.9所示。在圆圈中画出管子，并说明它们是硅管还是锗管。 图P1.9 解:如解图1.9。 解图1.92-3电路如图P1.10所示，晶体管导通时UBE?0.7V，β=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。解： (1)当VBB?0时，T 截止，uO?12V。V时，因为 (2)当VBB?1IBQ?VBB?UBEQRb?60?AICQ??IBQ?3mAuO?VCC?ICQRc?9V 图P1.10所以T处于放大状态。(3)当VBB?3V时，因为IBQ?VBB?UBEQRb?460?A，ICQ??IBQ?23mAICS?VCC?UCES?11.3mA， 所以T处于饱和状态。 Rc2-4电路如图Pl.11所示,晶体管的β=50 ,UBE?0.2V，饱和管压降CES?0.1V；稳压管的稳定电压UZ?5V, 正向导通电压UD?0.5V。试问：当uI?0V时uO?？；当uI??5V时uO?？解：当uI?0V时，晶体管截止，稳压管击穿，uO??UZ??5V。当uI??5V时，晶体管饱和，uO??0.1V。因为： 图P1.11 IB?uI?UBE?480?A，IC??IB?24mA，UEC?VCC?ICRc?0 Rb2-5（类似）电路如图P2.6所示，已知晶体管β=120，UBE=0.7V，饱和管压降UCES=0.5V。在下列情况下，用直流电压表测量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； 图P2.6 图P2.7 解:(1)IB?VCC?UBEUBE??174?163?11?A,IC??IB?1.32mA， Rb2Rb1∴UC?VCC?ICRc?8.3V。(2) Rb1短路,IC?IB?0,∴UC?15V。(3) Rb1开路,临界饱和基极电流IBS?VCC?UCES?23.7?A， ?Rc实际基极电流IB?VCC?UBE?174?A。 Rb2由于IB?IBS,管子饱和,∴UC?UCES?0.5V。(4) Rb2开路,无基极电流,UC?VCC?15V。(5) Rb2短路，发射结将烧毁，UC可能为15V。(6) RC短路, UC?VCC?15V。2-6电路如图P2.4 (a)所示，图(b)是晶体管的输出特性，静态时UBEQ?0.7V。利用图解法分别求出RL??和RL?3k?时的静态工作点和最大不失真输出电压Uom（有效值）。 (a) (b)图P2.4解：空载时：IBQ?20?A,ICQ?2mA,UCEQ?6V；最大不失真输出电压峰值约为5.3V ，有效值约为3.75V 。带载时：IBQ?20?A,ICQ?2mA,UCEQ?3V；最大不失真输出电压峰值约为2.3V ，有效值约为1.63V 。如解图P2.4 所示。 解图P2.4 2-7分别改正图P2.1 所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信号。要求保留电路原来的共射接法和耦合方式。 (a)(b) (c) (d)图P2.1 解：(a)将-VCC改为+VCC。(b)在+VCC与基极之间加Rb。(c)将VBB反接，且在输入端串联一个电阻。(d)在VBB支路加Rb，在-VCC与集电极之间加Rc。2-8电路如图P2.7所示，晶体管的β=80 ，rbb'?100?。分别计算RL??和RL?3k?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： IBQ?VCC?UBEQRb?UBEQRs?22?A ICQ??IBQ?1.76mA26mV?1.3k? IEQ rbe?rbb'?(1??)空载时，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?ICQRc?6.2V； Au???Rcrbe??308Ri?Rb//rbe?rbe?1.3k?； Aus?Ro?Rc?5k? rbe?Au??93 rbe?RsRL?3k?时，静态管压降、电压放大倍数分别为： UCEQ?RLVCC?ICQ(Rc//RL)?2.3V RL?Rc??115 Aus?rbe?Au??34.7 rbe?Rs Au???(Rc//RL)rbe Ri?Rb//rbe?rbe?1.3k? Ro?Rc?5k?。2-9（类似）已知图P2.9所示电路中，晶体管β=100，rbe=1.4kΩ。(1)现已测得静态管压降UCEQ=6V，估算Rb；?和U?的有效值分别为1mV和100mV，则负载电阻RL为多少？ (2)若测得Uio 解：(1)IC?∴Rb?VCC?UCE?2mA，IB?IC/??20?A, RcVCC?UBE?565k?。 IB(2)由Au??Uo?(Rc//RL)????100, Uirbe可得: RL?2.625k?。 图P2.9 2-10电路如图P2.11所示，晶体管β=100，rbb?=100Ω。?、R和R； (1)求电路的Q点、Aiou(2)若改用β=200的晶体管，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？解：(1)静态分析：UBQ?Rb1?VCC?2V Rb1?Rb2IEQ?UBQ?UBEQRf?ReIEQ1???1mA IBQ??10?AUCEQ?VCC?IEQ(Rc?Rf?Re)?5.7V 图P2.11 动态分析：rbe?rbb'?(1??)26mV?2.73k? IEQAu???(Rc//RL)??7.7 rbe?(1??)RfRi?Rb1//Rb2//[rbe?(1??)Rf]?3.7k? Ro?Rc?5k?(2) β=200时，UBQ?Rb1； ?VCC?2V（不变）Rb1?Rb2IEQ?UBQ?UBEQRf?Re；IBQ??1mA（不变）IEQ1??； ?5?A（减小）。 UCEQ?VCC?IEQ(Rc?Rf?Re)?5.7V（不变）(3) Ce开路时，Au???(Rc//RL)R//RL； ??c??1.92（减小）rbe?(1??)(Re?Rf)Re?Rf Ri?Rb1//Rb2//[rbe?(1??)(Re?Rf)]?4.1k?（增大）； Ro?Rc?5k?（不变）。2-11（类似）电路如图P2.12所示，晶体管的β=80，rbe=1kΩ。(1)求出Q点； (2)分别求出RL=∞和RL=3kΩ时电路的Au、Ri和Ro。解：(1)求解Q 点：IBQ?VCC?UBEQRb?(1??)Re?32.3?AIEQ?(1??)IBQ?2.61mAUCEQ?VCC?IEQRe?7.17V(2)求解放大倍数和输入、输出电阻：RL=∞时；Au?(1??)Re图P2.12?0.996rbe?(1??)ReRi?Rb//[rbe?(1??)Re]?110k?RL=3kΩ时；Au?(1??)(Re//RL)?0.992rbe?(1??)(Re//RL)Ri?Rb//[rbe?(1??)(Re//RL)]?76k?输出电阻：Ro?Re//Rs//Rb?rbe?37? 1??2-12设图P2.17所示电路所加输入电压为正弦波。试问： ?=U?=U?≈? A?≈? ?/U?/U（1）Aiiu1o1u2o2（2）画出输入电压和输出电压ui、uo1、uo2 的波形解：（1）因为通常β＞＞1，所以电压放大倍数分别应为? RcR?－c??1 rbe?(1??)ReRe??(1??)Re??1 Au2rbe?(1??)Re???Au1（2）两个电压放大倍数说明 uo1≈－ui，uo2≈ui。波形如解图P1.17所示。2-13求如图电路Q点的表达式。画电路小信号模型，求Au、Ri和Ro的表达式。 2-14已知场效应管的输出特性曲线如图Pl.14所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。
图Pl.14 (a) (b)解图Pl.14 解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线(如解图Pl.14 (a)所示),读出其与各条曲线交点的纵坐标值及uGS值，建立iD?f(uGS)坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图Pl.14 (b)所示。2-15电路如图P1.15所示，T的输出特性如图Pl.14所示,分析当uI=4V、8V 、12V 三种情况下场效应管分别工作在什么区域。 解：根据图P1.14 所示T的输出特性可知，其开启电压为5V ，根据图Pl.15所示电路可知uGS?uI。当uI=4V时，uGS小于开启电压，故T 截止。当uI=8V时，设T 工作在恒流区，根据输出特性可知iD?0.6mA，管压降uDS?VDD?iDRd?10V，因此，uGD?uGS?uDS??2V，小于开启电压，说明假设成立，即T工作在恒流区。 图Pl.15当uI=12V时，由于VDD?12V，必然使T工作在可变电阻区。2-16分别判断图Pl.16 所示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。 (a) (b) (c) (d)图P1.16 解：(a)可能,(b)不能,(c)不能,(d)可能。2-17电路如图所示，已知场效应管的低频跨导为gm，试写出Au、Ri和Ro的表达式。 ? 3-1基本放大电路如图P3.3(a)、(b)所示，图(a)虚线框内为电路Ⅰ，图(b)虚线框内为电路Ⅱ。由电路Ⅰ、Ⅱ组成的多级放大电路如图(c)、(d)、(e)所示，它们均正常工作。试说明图(c)、(d)、(e)所示电路中(1)哪些电路的输入电阻较大；(2)哪些电路的输出电阻较小；(3)哪个电路的电压放大倍数最大。 (a)(b) (c)(d) (e)图P3.3 解：(1)图(d)、(e)所示电路的输入电阻比较大；(2)图(c)、(e)所示电路的输出电阻比较小；(3)图(e)所示电路的电压放大倍数最大。3-25-1已知某放大电路的波特图如图T5.3 所示，填空：(l) 电路的中频电压增益20lgAum?( 60 )dB,Aum?( 103 )。(2)电路的下限频率fL?( 10 )Hz，上限频率fH?( 10 ) kHz。(3) 电路的电压放大倍数的表达式?103?100jf( Au? )。? 10fffff(1?)(1?j4)(1?j5)(1?j)(1?j4)(1?j5)jf 图T5.3 说明：该放大电路的中频放大倍数可能为“+” ，也可能为“-”。 5-25-3 5-4电路如图T5.2 所示。已知：VCC=12V；晶体管的Cμ=4pF，fT=50MHz , rbb'?100?，β0'＝80 。试求解：(1)中频电压放大倍数Ausm；(2) C?；(3)fL和fH；(4)画出波特图。 图T5.2 解图T5.2解：(1)静态及动态的分析估算：IBQ?VCC?UBEQRb?22.6?A; IEQ?(1??)IBQ?1.8mA26mV?1.17k? IEQUCEQ?VCC?ICQRc?3V; rb'e?(1??)?rbe?rbb'?(1??)26mV?1.27k?; Ri?rbe//Rb?1.27k? IEQRir?b'e(?gmRc)??178 Ri?Rsrbegm?IEQUT'?69.2mA/V; Ausm?(2)估算C?fT??02?rb'b(C??C?)； C???02?rb'efT?C??214pF；' C??C??(1?gmRcC)??160pF2(3)求解上限、下限截止频率：R?rb'e//(rb'b?Rs//Rb)?rb'e//(rb'b?Rs)?567?。fH?11； ?175kHzf??14Hz。 L'2?RC?2?(Rs?Ri)C(4)在中频段的增益：20lgAusm?45dB。频率特性曲线如解图T5.2 所示。6-1判断图T6.2所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈，并求出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数Auf或Ausf。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。 (a)(b) (c) (d)图T6.2 解：图(a)所示电路中引入了电流串联负反馈。反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数分别为：Fui?R1R3uiRR?R2?R3uF； Auf?O?OL?1?RL。 iOR1?R2?R3uIuFR1R3式中RL为电流表的等效电阻。图(b)所示电路中引入了电压并联负反馈。反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数分别为：Fiu?uuuiFR1??； Auf?O?O?O??2 uOR2uIiIR1iFR1R1图(c)所示电路中引入了电压串联负反馈。反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数分别为：Fuu?uOuu?1 Auf?O?O?1 uFuIuI图(d)所示电路中引入了正反馈。6-2（类似）电路如图P6.5所示，要求同题6.4。 (a)(b) (c)(d) (e) (f)图P6.5 解：图(a)引入了交、直流负反馈图(b) 引入了交、直流负反馈。图(c) 所示电路中通过RS引入直流负反馈；通过RS、C2和Rl、R2并联引入交流负反馈；通过C2、Rg引入交流正反馈。图(d) 引入了交、直流负反馈。图(e) 引入了交、直流负反馈。图(f) 所示电路中通过R3和R7引入直流负反馈，通过R4引入交、直流负反馈。 6.6分别判断图6.4 (d)~(h)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。 解：各电路中引入交流负反馈的组态及反馈系数分别如下：(d）电流并联负反馈:Fii?iF/iO?1(e）电压串联负反馈:Fuu?uF/uO?R1 R1?R2(f）电压串联负反馈:Fuu?uF/uO?1(g）电压串联负反馈:Fuu?uF/uO?R1 R1?R2R1 R1?R3(h）电压串联负反馈:Fuu?uF/uO?6.7分别判断图P6.5 (a) 、(b) 、(e) 、(f) 所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈。解：(a)电压并联负反馈；(b) 电压串联负反馈；(e)电流并联负反馈；(f)电流串联负反馈。6.8 分别估算图6.4 (d)~(h)所示各电路在理想运放条件下的电压放大倍数。 解：各电路在理想运放条件下的电压放大倍数如下：(d) 电流并联负反馈: Auf?UoIoRLIoRLRL ???UiIiR1IfR1R1UoUoR??1?3 UiUfR1UoUo??1 UiUfUoUoR??1?2 UiUfR1UoUoR??1?3 UiUfR1(e) 电压串联负反馈: Auf?(f) 电压串联负反馈: Auf?(g) 电压串联负反馈: Auf?(h) 电压串联负反馈: Auf? 6.9分别估算图6.5 (a)、 (b) 、(e) 、(f)所示各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数。 解：各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数如下： (a)电压并联负反馈：AusfRfUo?IfRf ????UsIiRsRsUoUoR??(1?4) UiUfR1(b)电压串联负反馈：Auf?(e)电流并联负反馈：Ausf?UoIo(R4//RL)RR//RL ??(1?1)?4UsIfRsR2RsR9R2R9?I0??I0 R2?R4?R9R2?R4?R9(f)电流串联负反馈：∵Uf?R2?IR2?R2?∴Auf?UoI0(R7//R8//RL)(R?R4?R9)(R7//R8//RL)???2UiUfR2R96-3已知一个负反馈放大电路A=105,F=2×10-3。试问：(1)Af??；(2)若A的相对变化率为20%，则Af的相对变化率为多少？解：(1)因为AF =200 & & 1 ，所以：Af?(2)根据题目所给数据，可知： 1?500 FdAfAf?1dA1???20%?0.1% 5?31?AFA1?10?2?106-4已知一个电压串联负反馈放大电路的电压放大倍数Auf?20，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？解：由 dAfAf?1dA，得： ?1?AFAdAdAf（属深度负反馈） /?10%/0.1%?100??1。AAf1?AF?所以：F?11??0.05。 Af20AF100??由以上两式可得：A? 6-5已知负反馈放大电路的A?104ff(1?j4)(1?j5)21010。试分析：为了使放大电路能够稳定工作（即不产生自激振荡）, 反馈系数的上限值为多少？解：根据放大倍数表达式可知，放大电路高频段有三个截止频率分别为fL1?10Hz， fL2?fL3?10Hz5因为 fL2?fL3?10fL1，所以，在f?fL2?fL3?10Hz 时，A约为60dB ，附加45相移约为-180o，为了使f?fL2?fL3时的20lgAF小于0dB，即不满足自激振荡的幅值条件，反馈系数20lgF的上限值应为-60dB，即F的上限值为10。7-1电路如图P7.2所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V，填表。-3 (a) (b) 解： uO1??(Rf/R)uI??10uI； uO2?(1?Rf/R)u。uI?11I 当集成运放工作到非线性区时，输出电压不是+14V , 就是-14V。 7-2设计一个比例运算电路，要求输入电阻Ri?20k?，比例系数为-100。解：可采用反相比例运算电路，电路形式如图P7.2(a)所示。 R?20k?； Rf?2M?。 7-3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。 (a) (b) (c) (d)图P7.6 解：在图示各电路中，集成运放的同相输入端和反相输入端所接总电阻均相等。各电路的运算关系式分析如下： (a)uO??RfR1RfR1?uI1?RfR2RfR2?uI2?RfR3RfR3?uI3??2uI1?2uI2?5uI3 (b)uO???uI1??uI2??uI3??10uI1?10uI2?uI3 (c) uO?RfR1RfR1(uI2?uI1)?8(uI2?uI1) Rfu?I2R2Rfu?I3R3Rfu?2?0?uI120?uI240?uI3u?I4I4R4 (d) uO??uI1 7-4电路如图P7.4所示，试求其输入电阻和比例系数。 解：由图可知Ri?R1?50k?，iR1?iR2,即?uM??而 ?uI?uM?R1R2R2uI??2uIR1 uMuMuM?uO ??R2R4R3图P7.4 解得：uO?52uM??104uI 7-5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uI1?10mV，uI2?20mV，则uO=？(3)若uO的最大幅值为±14V，输入电压最大值uI1max?10mV，uI2max?20mV，为了保证集成运放工作在线性区，R2的最大值为多少？ 图P7.9 解：(1) A2同相输入端电位uP2?uN2?输出电压 uO?(1?RfR(uI2?uI1)?10(uI2?uI1) R2R)?uP2?10(1?2)(uI2?uI1) R1R1或 uO?10RW(uI2?uI1) R1(2) 将uI1?10mV，uI2?20mV 代入上式，得uO?100mV。(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uO?10?RW10?(uI2?uI1)?10??20?14 R1minR1min故R1min?143?R2max?RW?R1min?(10?0.143)k??9.86k? 7-6图P7.8所示为恒流源电路，已知稳压管工作在稳压状态，试求负载电阻中的电流。解：IL?uPUZ??0.6mA。 R2R2图P7.87-7分别求解图P7.10所示各电路的运算关系。 (a)(b) (c)图P7.10 解：图(a)所示为反相求和运算电路；图(b)所示的A1组成同相比例运算电路，A2组成加减运算电路；图(c)所示的A1、A2、A3均组成为电压跟随器电路，A4组成反相求和运算电路。(a)设R3、R4、R5的节点为M ，则uM??R3(uI1uI2?) R1R2uI1uI2uM ??R1R2R5R3R4uI1uI2)(?) R5R1R2 iR4?iR3?iR5? uO?uM?iR4R4??(R3?R4?(b)先求解uO1，再求解uO。uO1?(1?R3)uI1 R1R?5uI)2R4R5?uI2)(u ?I1R4) uO?R5R5R5R3uO?(1)u?(u)I11I2R4R4R4R1(c)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uO?R4(uI1?uI2?uI3)?10(uI1?uI2?uI3) R17-8在图P7.11(a)所示电路中，已知输入电压uI的波形如图(b)所示，当t=0时uC =0。 试画出输出电压uO的波形。 (a) (b)图P7.11解：输出电压的表达式为uO??当uI为常量时： 1t2uIdt?uO(t1) ?t1RCuO??11uI(t2?t1)?uO(t1)??5uI(t2?t1)?uO(t1)??100uI(t2?t1)?uO(t1) RC10?10?7当t=5mS时，uO??100?5?5?10?3V??2.5V。 若t=0时uO =0；则 当t=15mS时，uO?[?100?(?5)?10?10?3?(?2.5)]V?2.5V。 因此输出波形如解图P7.11所示。 解图P7.117-9试分别求解图P7.13所示各电路的运算关系。 (a) (b) (c) (d) 图P7.13 解：利用节点电流法，可解出各电路的运算关系分别为： ( a ) uO??R21uI?uIdt??uI?100?uIdt R1R1C?duC1du?C1?I(方向向右),则 dtdt( b ) 设两电容的充电电流为:i?C1?uO??(iR?duIC11?3duIidt)??RC?u??10?2uI 1I?C2dtC2dt1uPdt ?RC1u?uP11dt?udt?uPdt 同相端：uP?uC??IICRRC?RC?1uIdt?103??uIdt 代入上式，得uO??RC( c )反相端：uO?uN?uC?uP?( d ) uO??1uI1uI2(?)dt??100?(uI1?0.5uI2)dt C?R1R2'7-10在图P7.14所示电路中，已知R1?R2?R?Rf?R?100k?，C?1?F。 图P7.14 (1)试求出uO与uI的运算关系。(2)设t=0时uO=0，且uI由零跃变为-1V，试求输出电压由零上升到＋6V 所需要的时间。解：(1)因为A2构成电压跟随器，电容上的电压uC?uO。A1为求差运算电路，利用叠加原理，求出其输出电压：uO1??RfR1uI?(1?RfR1)?R?uO?uO?uI R2?R?uO1?uOu??I（利用了上式） RR11uIdt??10?uIdt 因此，输出电压：uO?uC??iCdt??CRC?电容的电流：iC?(2)uO??10uIt1?[?10?(?1)?t1]V?10t1V?6V， 故tl = 0.6S。即经0.6 秒输出电压达到6V 。7-11在图P7.16所示电路中，已知uI1= 4V ，uI2=1V 。回答下列问题： 图P7.16 (1)当开关S 闭合时，分别求解A 、B 、C 、D 和uO的电位；(2)设t =0时S 打开，问经过多长时间uO= 0 ?解：(1) 对A1、A2而言，都工作在同相比例运算状态， ∴UB?uN1?uP1?uI1?4V；UC?uN2?uP2?uI2?1V。UB?UC3?， RR33∴UA?UB??R?7V；UD?UC?R??2V。 RR由于三个R从上而下流过同一电流iR?当开关S 闭合时，A3输出uO3?0，∴ uO?(1?R)UD?2UD??4V。 R(2) t =0时S 打开，A3为积分电路，uO3??UA1Udt???t??140t； A?R1CR1C因为A4为求差电路，∴uO?2UD?uO3??4V?uO3?140t?4。 令上式为零，求出 t?28.6mS。7-12求出图P7.18所示各电路的运算关系。 (a) (b)图P7.18 解：电路(a)实现求和、除法运算，电路(b)实现一元三次方程。它们的运算关系式分别为: (a) uO??R3('RuuI1uI2u?)?kuOuI3， uO??3(I1?I2) R1R2kuI3R1R2(b) uO??R4RRuI?4kuI2?4k2uI3。 R1R2R37-13在下列各种情况下，应分别采用哪种类型（低通、高通、带通、带阻）的滤波电路。(1)抑制50Hz 交流电源的干扰；(2)处理具有1Hz 固定频率的有用信号；(3)从输入信号中取出低于2kHz 的信号；(4)抑制频率为100kHz 以上的高频干扰。 解：(1)带阻滤波器； (2)带通滤波器(3)低通滤波器 (4)低通滤波器8-1电路如图P8.6所示，试求解：(1)RW的下限值；(2)振荡频率的调节范围。 图P8.6 解：(1)根据起振条件'' Rf?RW?2R,RW?2k? 故Rw 的下限值为2k?。(2)振荡频率的最大值和最小值分别为f0max?11?1.6kHz， f0mi??145Hz。 n2?R1C2?(R1?R2)C8-2电路如图P8.8所示。(1)为使电路产生正弦波振荡，标出集成运放的“+”和“-”；并说明电路是哪种正弦波振荡电路。(2)若R1短路，则电路将产生什么现象？(3)若R1断路，则电路将产生什么现象？(4)若Rf短路，则电路将产生什么现象？(5)若Rf断路，则电路将产生什么现象？ 解：(1)上“-”下“+ " 。(2)输出严重失真，几乎为方波。(3)输出为零。 图P 8.8(4)输出为零。(5)输出严重失真，几乎为方波。 8-3电路如图P8.7所示，稳压管起稳幅作用，其稳压值为±6V。试估算：(1)输出电压不失真情况下的有效值；(2)振荡频率。 解：(1)设输出电压不失真情况下的峰值为Uom，此时UN?UP?Uom由图可知： Uom?Uom?∴Uom1312Uom?UZ 333?UZ?9V。 图P 8.7 2 有效值为：Uo??6.36V1?9.95Hz 2?RC(2)电路的振荡频率: fo? 8-4试分别求解图P8.14所示各电路的电压传输特性。 (a) (b) (c)(d) (e)图P8.14 解：图(a)所示电路为单限比较器，uO??UZ??18V，UT??3V,其电压传输特性如解图P8.14 (a)所示。图(b)所示电路为过零比较器，UOL??UD??0.2V，UOH??UZ??6V，UT?0V。其电压传输特性如解图P8.14(b)所示。图(c)所示电路为反相输入的滞回比较器，uO??UZ??6V。令 uP?R1R2?uO??UREF?uN?uI R1?R2R1?R2求出阈值电压：UT1?0V,UT2?4V其电压传输特性如解图P8.14(c)所示。图(d)所示电路为同相输入的滞回比较器，uO??UZ??6V。令 uP?R1R2?uO1??uI?uN?3V R1?R2R1?R2求出阈值电压：UT1?1.5V,UT2?7.5V其电压传输特性如解图P8.14(d)所示。图(e)所示电路为窗口比较器，uO??UZ??5V， ?UT??3V， 其电压传输特性如解图P8.14(e)所示。 (a) (b) (c) (d) (e)解图P8.148-5已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图P8.15(a)、(b)、(c)所示，它们的输入电压波形均如图(d)所示，试画出uO1、uO2和uO3的波形。 (a)(b) (c) (d)图P8.15解：根据三个电压比较器的电压传输特性，画出在输入电压作用下它们的输出电压波形，如解图P8.15 所示。
解图P8.158-6在图P8.18所示电路中，已知R1=10kΩ，R2=20kΩ，C = 0.01μF,集成运放的最大输出电压幅值为±12V ，二极管的动态电阻可忽略不计。(1)求出电路的振荡周期；(2)画出uO 和uC 的波形。 图P8.18 解图P8.18 解：(1)振荡周期： T?(R1?R2)Cln3?3.3mS(2)脉冲宽度：T1?R1Cln3?1.1mS∴uO 和uC 的波形如解图8.18 所示。9-1在图P9.2所示电路中，已知VCC=16V，RL=4Ω，T1和T2管的饱和压降CES=2V，输入电压足够大。试问：(1)最大输出功率Pom和效率η各为多少？(2)晶体管的最大功耗PTmax为多少？(3)为了使输出功率达到Pom，输入电压的有效值约为多少？解：(1)最大输出功率和效率分别为(VCC?UCES)2?VCC?U P， ?????24.5Wom4VCC2RL(2)晶体管的最大功耗 CES ?69.8%PTmax20.2?VCC?0.2Pom??6.4W 2RL(3)输出功率为Pom时的输入电压有效值 Ui?Uom??9.9V9-2在图P9.9所示电路中，已知VCC=15V，T1和T2管的饱和压降CES=2V，输入电压足够大。求解：(1)最大不失真输出电压的有效值；(2)负载电阻RL上电流的最大值；(3)最大输出功率Pom和效率η。 解：(1)最大不失真输出电压的有效值 Uom?RL?(VCC?URL?R4CE)? 58.6V(2)负载电流的最大值iLmax?VCC?UCES?1.5A3 图P9.9 RL?R42(3)最大输出功率和效率分别为： 2?VCC?UUom??? P； ??9.3W5om4VCCRL?RL?CES????60.3%R?R?L4?10-1电路如图T10.3所示，稳压管的稳定电压UZ =4.3V ，晶体管的UBE=0.7V，R1=R2=R3=300Ω，Ro=5Ω。试估算：(1)输出电压的可调范围；(2)调整管发射极允许的最大电流；(3)若UI=25V，波动范围为±10 % ，则调整管的最大功耗为多少。 解：(1)基准电压UR?UZ?UBE?5V，输出电压的可调范围： UO?R1?R2?R3R?R2?R3?UZ~1?UZ?7.5V~15V； R2?R3R3(2)调整管发射极最大电流： IEmax?UBE/Ro?140mA；(3)调整管的最大管压降和最大功耗分别为：UCEmax?UImax?UOmin?20VPWTmax?IEmax?UCEmax?2.8'10-2电路如图P10.16所示，设II'?IO?1.5A，晶体管T的UBE?UD，R1?1?，R2?2?，ID??IB。求解负载电流IL与IO'的关系式。 图P10.16'解：因为UBE?UD，IER1?IDR2?II'R2?IOR2，IC?IE，所以 IC?R2'R'IO， IL?(1?2)?IO?4.5A。 R1R110-3在图P10.17所示电路中，R1?240?，R2?3k?；Wll7 输入端和输出端电压允许范围为3~40V ,输出端和调整端之间的电压UR 为1.25V 。试求解：(1)输出电压的调节范围；(2)输入电压允许的范围。 图P10.17解：(1)输出电压的调节范围：UO?(1?R2)UREF?1.25~16.9V R1(2)输入电压取值范围：UImin?UOmax?U12min?20VUImax?UOmin?U12max?41.25V10-4试分别求出图P10.18所示各电路输出电压的表达式。 (a) (b) (c)图P10.18 解：在图(a)所示电路中，W7812 的输出为UREF?12V，由于流过R1、R2的电流近似相等，即I?UREF，所以基准电压： R1?R2R2?UREF。 R1?R2 UR?UN1?UO?IR2?UO?而UP?R4下?R5R2UO?UN?UO?UREF， R3?R4?R5R1?R2R2R3?R4?R5UREF R1?R2R3?R4上即UO?或R2R3?R4?R5R2R3?R4?R5UREF?UO?UREF R1?R2R3?R4R1?R2R3在图(b)中，输出电压的表达式： UO?UZ?UREF?(UZ?1.25)V 在图(c)中，输出电压的表达式：UO?UREF??R2?UZ?UREF~(UREF?UZ) R2
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