模拟电子技术题目解答第三部分共16题

  【题目9】：为什么集成运放在线性应用时必须加上深度负反馈？  

【相关知识】：集成运放的开环增益、电压传输特性、线性工作范围和闭环电压增益。

【解题方法】：集成运放的开环增益很大，所以输入信号的线性范围很小，加上负反馈后，运放的线性输入范围就扩大到倍，因而才能对输入信号进行正常的线性放大。

【解答过程】：集成运放的开环增益很大，所以输入信号的线性范围很小，如运放的，最大输出电压为±10V，由此可推算出输入电压的线性范围只有-0.1mV～ +0.1mV，失调或外界干扰信号已远远超出这个范围，故集成运放在开环时实际上无法实现线性放大，开环集成运放接通电源后输出已处于最大饱和输出电压（+10V或-10V）。

        加上负反馈后，运放的闭环电压增益减小到开环时的，所以运放的线性输入范围也同时扩大到倍，如图10所示，可见输入线性范围扩大后才能对输入信号进行正常的线性放大。应该注意，此时运放的净输入电压的线性变化范围仍只有-0.1mV~ +0.1mV，所扩大的只是外加输入电压范围。

图10 负反馈扩大运放的线性输入范围

        可见只有加上深度负反馈，才能保证运放工作在线性放大区，另外，集成运放加上深度负反馈后，还能改善其他的许多性能指标，所以集成运放在线性应用电路中必须加深度负反馈。

  【题目10】：负反馈放大电路满足深度负反馈的条件是什么？  

【相关知识】：反馈深度、闭环增益、深度负反馈定义等。

【解题方法】：根据深度负反馈的定义推出运放构成的负反馈放大电路和二级以上分立元件构成的负反馈放大电路一般都可视作深度负反馈电路。

【解答过程】：深度负反馈是指反馈深度满足的条件，工程上通常认为时，就算是深度负反馈了。对于由运放构成的负反馈放大电路，因为A很大，所以一般都满足的条件，可认为是深度负反馈。对于分立元件构成的负反馈放大电路，当基本放大电路由二级以上放大电路构成时，A一般也都较大，可以认为其满足深度负反馈的条件。

        对于深度负反馈电路，，闭环增益仅由反馈系数所决定。这时，所以净输入，可方便地利用“虚短”和“虚断”的概念对深度负反馈电路进行分析计算。

  【题目11】：为什么负反馈放大电路中，开环和闭环幅频特性在低频段和高频段逐渐趋向重合？  

【相关知识】：开环幅频特性、闭环幅频特性。

【解题方法】：由开环增益和闭环增益的表达式，推出开环和闭环幅频特性在低频段和高频段近似重合。

【解答过程】：负反馈能展宽通频带，如图11所示，那为什么开环和闭环幅频特性在低频段和高频段逐渐趋向重合呢？

图11 负反馈展宽通频带的波特图说明

        因为在频率很高和很低时，开环增益已降到很小，负反馈作用随之削弱。此时开环和闭环幅频特性在低频段和高频段逐渐趋于重合。现以低频段为例，加以具体说明。

        为便于讨论，设放大电路在低频段只有一个极点，则开环增益为

        闭环增益为

        其中：，

        当f很低时，

        开环增益：，闭环增益：

        即开环和闭环幅频特性在低频段近似重合。

        在高频段也可仿照如上方法同样证明，所以开环和闭环幅频特性在低频段和高频段逐渐趋于重合。

  【题目12】：自激振荡是怎么产生的？  

【相关知识】：负反馈和正反馈、半导体器件的非线性。

【解题方法】：由闭环增益的频率特性可知，所谓负反馈，仅仅指某一频段信号而言，而对于高频段并不适用。在输入信号为零时，当受到某种电扰动时，设其中含有频率为f0的信号，它通过回路增益后产生的附加相移刚好达到，此时对该频率f0而言，电路由负反馈变成了正反馈，若同时满足，便使电路产生了自激振荡。

【解答过程】：某闭环放大电路如图12所示，在中频段接成负反馈，如果在输入信号为零时，由于某种电扰动（如合闸通电），其中含有频率为f0的信号，它通过回路增益后产生附加相移，则对频率为f0的信号，电路由负反馈变成了正反馈，若同时满足，则产生输出，电路产生了自激振荡，且的幅度不断增大，但由于半导体器件的非线性特性，输出幅度增大后，值会降下来，使，最终达到动态平衡，这时，此时外加输入信号虽然为零，输入端，即反馈信号可作为净输入信号维持一定的输出信号，电路由此产生了稳定的自激振荡。

图12自激振荡的产生