电子技术基础模拟部分 第五版 第二章作业题解答 田汉平 湖南人文斛故学院通信与控制工程系
电子技术基础模拟部分 第五版 第二章作业题解答 田汉平 湖南人文科技学院通信与控制工程系
湖南人文科技学院田汉平 2运算放大器 2.1集成电路运算放大器 2.1.1电路如图题2.1.1(主教材图2.1.3)所示,运放的开环电压增益 A。=10°,输入电阻7=10°,输出电阻rn=750,电源电压V.=+10V, V.=-10v。(1)求运放输出电压为饱和值时输入电压的最小幅值tp-v=? (2)输入电流i1=? 供电 电源 2 图题2.1.1 解:(1)输入电压的最小幅值vp-vN=to/A。,当υ=±Vm=±10V时 p-y=±10V/10°=±10μV。 (2)输入电流i=(v-N)/1=±10μV/10°92=±1×10-pA。 2.1.2电路如图题2.1.1(主教材图21.3)所示,运放的An=2×10°,r;= 2MQ,r。=759,V,=12V,V=-12V,设输出电压的最大饱和电压值 土Vm=±11v。(1)如果vp=25μV,t=100μV,试求输出电压v=?实际 上vo应为多少?(2)设Vm=±11V,画出它的传输特性。 解:(1)to=An(vp-)=2×10×(25-100)×106V=-15V。 因为此时运放已饱和,Vm=-1lV,所以v不能小于-11V,因此v不 可能达到-15V。 (2)V。m=±1lV时 vp=tN=± =±55uV 2×10°
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湖南人文科技学院田汉平 纵轴以υo/V取±11V,横轴取(vp-vN)μV=±55μV,即取a(55μV、 11V)、b(-55μV、-11V)两点作传输特性,线性区斜率为A 11V 55×10-6V =2×10°,参见图解2.1.2。 55×10v =2×10 suv 100下5w2py--0Nv 100μV -10 -15 图解2.1.2vo=f(vp-Us 2.3基本线性运放电路 2.3.1设图题2.3.1中的A为理想器件,试求出图a、b、c、d中电路输 出电压。的值。 解:利用虚短和虚断的概念:vn=vp,i=0 由图(a)可知 0 1=22 R R2 0-2V2V-。 U =6 V 10k920k 由图(b)可得 R2 =1+ R x2v=6V 10 由图(c)可知 =0 由图(d)可知 D=vp=+2V,v。=+2V
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湖南人文科技学院田汉平 R 10kQ 20k9 10kQ 20k A 2V 20kQ A A 图题2.3.1 2.3.2电路如图题23.2所示,设运放是理想的,图a电路中的t1= 6V,图b电路中的v;=10 Sin at(mV),图c电路中的v1=0.6V、2=0.8V 求各放大电路的输出电压v。和a、b图中各支路的电流。 解:图(a)利用虚短、虚断的概念:tn=υ,i=i=0 R2 x6V=2 V R+R R 1 R 10 2V=4V U;="_(6-2) R 12kO"≈0.33mA n二"_2V 0.2mA R3 R3 10 kQ 2s3。4Ⅴ R, 5 kn i。=i1-i4=[0.8-(-0.2)]mA=1mA 图(b)因v
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湖南人文科技学院田汉平 R (6V)i112k9 R 215k9 R UFl0 sin at(mv) 5k9∏R 100 kQ R 50k 1=0.6V 50k22 ValA o1100k9 33k (c) 图题2.3.2 (10sin at )mV=-150sin at( mV) (10sin at )mV/1 kn=10sin t(uA) 15 t(mv) R 5kn 30 sin t(μA) io=i -i2=(-30sin aot-10sin at )(uA 40 sin t(μA)
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湖南人文科技学院田汉平 图(c)运算电路A1的输出电压为 R 100 0.6V=-1.2V 差分式运算电路A2的输出电压为 R R R 100 (-1.2)V 100×0.8V (0.6+1.2)V=1.8 2.3.3(1)设计一同相放大电路,如图题2.3.3a所示,其闭环增益A 10 ,当v1=0.8V时,流过每一电阻的电流小于100uA,求R1和R2的最小 值;(2)设计一反相放大电路,如图233b所示,要求电压增益A,=n。/1= 8,当输入电压v,=-1V时,流过R1和R2的电流小于20μA,求R1和R2 的最小值 Avo(u -Un) (+) R R R 1+R 图题2.3.3 解:(1)同相放大电路如图题2.3.3a所示, Un=UR =Ui R _0.8V =8k 100×10-3mA R A,=1 RI
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湖南人文科技学院田汉平 R 2 = 0.8 0.8R2 R, R2mi=11.5R1min=11.5×8k9=92k9 (2)反相放大电路如图题2.3.3b所示, R 50k 20×10-mA R A.=ˉR 8R,=8×50k0=400k 2min 2.3.4电流-电压转换器如图题2.3.4所示。设光探测试仪的输出电流 作为运放输入电流i,;信号内阻R>R1,试证明输出电压v。=-iR 40 R 图题2.3.4 解:因为R,>R1,所以i=i1=i,则 iR= -R 2.3.5电路如图题2.3.5所示,设运放是理想的,三极管T的vBE=vB VE=0.7V。(1)求出三极管的c、b、e各极的电位值;(2)若电压表读数为 200mV,试求三极管电流放大系数β=lc/lB的值。 解:(1)利用虚短概念,c、b、e各极电位为 6V. V 0V VBE =VB-VE=0.7,VE=VB-VBE=-0 7V (2)三极管的β值 V1-"n12V-6V 1×10-A=1mA R16×10302 hn=R,=10X10°a2=20×10A=20A 1×10 所以电流放大系数 B B20×10
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湖南人文科技学院田汉平 Ic 10 kQ RI Vc 12 电压表 200mV R310k9 图题2.3.5 2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用 24.1一高输入电阻的桥式放大电路如图题2.4.1所示,试写出v。= f(8)的表达式(8=△R/R)。 RR(1+0) 图题2.4.1 解:因A1、A2为电压跟随器,有 R 2R+SR12+8 Ua、Ua为差分式运算电路A3的输入信号电压,即有 R R R2 U=-÷1;+ R1八R1+R2 R R R,(2 R,(4+28 2.4.2图题2.4.2所示为一增益线性调节运放电路,试求出该电路的电
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湖南人文科技学院田汉平 压增益A。=v。/(v1-t2)的表达式。 图题2.4.2 解:A1、A2是电压跟随器,有 利用虚短和虚断概念,有 R R2 R R R 将上述方程组联立求解,得 R,R3 R2Uol-R2vo2 R RR 故 R,R 2.4.3仪用放大器电路如图题2.4.3(主教材图2.4.3)所示,设电路中 R4=R3,R1为一固定电阻R1=1kg和一电位器R串联,若要求电压增益在 5-400之间可调,求所需电阻R2、R的阻值范围。并选取R2、R3、R4和R, 但电路中每个电阻值必须小于250k2。 解:由式(24.9)可如,M=-B/+3 R 当最大增益|Asm|=400时 R
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湖南人文科技学院田汉平 lR, R 图题2.4. 设R1=R+Rn,当R1=R1=1kQ,得 R4/,2R 400= =11+ 2R2 R3 R2=[(400-1)/2]k9=199.5k9,取R2=200k9 最小电压增益|Amn|=5时,为 +r Rp k=99k9,取Rn=100k9 取R3=R4=51kQ,R2=200k9,R,=100k9(电位器)可满足A3在(5 40)之间可调。 2.4.4设计一反相加法器,使其输出电压υ。=-(7v1+14va2+3.5va+ 10),允许使用的最大电阻为280kΩ,求各支路的电阻。 解:设反相加法器各支路的电阻为R1、R2、R3、R4,反馈支路电阻为R3。 由v=-(71+142+3.5v3+10v)可写为 Rs Rs R 13R 由上式可知最大电阻应为R,故选R3=280k9Q,所以各支路电阻分别为 R5280kΩ R I 0 kn 7 Rs R 2 、280k9=20k9 1414
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