习题三

3-1 生物电信号有何特点？对生物医学放大器有何基本要求？

答：携带生物信息的信号称为生物信号，生物信号是人体内各种组织和细胞自发地或在各种刺激下产生和传递的电脉冲，如心电、脑电、肌电等。生物信号具有以下基本特征：

（1)绝大多数生物电信号处于低频段，信号频率都是声频或者低于声频；

（2)绝大多数生物电信号幅值非常微弱，随着年龄、人体部位的不同或者个体差异，幅度变化也比较大；

（3)信噪比低。由于生物体内存在各种无规律的电活动，它们会在生物电信号中形成噪声，有些生物电信号被其它更强的电活动所淹没。

生物医学放大器的主要作用是对生物电信号进行放大，以备进一步处理，记录或者显示，根据上述生物电信号的特点，生物医学放大器必须满足以下基本要求：

（1)高放大倍数；

（2)高输入阻抗；

（3)高共模抑制比；

（4)低噪声；

（5)低漂移；

（6)适当的频响。

总之，为了适应生物电信号的频率低且频带较宽、阻抗高且幅度较低和信噪比较低的特点，必须选用低噪声、高输入阻抗和高放大倍数且放大倍数稳定的生物医学放大器。

3-2什么叫负反馈？什么叫正反馈？如何判断放大器的正、负反馈？

答：所谓反馈就是将放大器的输出信号的一部分或者全部通过反馈电路引回到放大器的输入端，来影响输入量变化的过程。若引回到输入端的反馈信号削弱输入信号而使放大器的放大倍数降低，则称这种反馈为负反馈。若引回到输入端的反馈信号增强输入信号，则称为正反馈。判断反馈的有无主要是看输出回路与输入回路是否有联系的公共支路，有则反馈存在。正负反馈的判断通常采用瞬时极性法。其具体过程是：先假设在某一瞬时，在放大器的输入端加入一个对地为正（或负)的输入信号（用符号（+)或者（—))，然后按照放大器的基本组态逐级判断电路中各个相关点的电位极性，直至输出信号的极性。由输出信号的极性再确定反馈信号的极性，最后比较反馈信号与输入信号的极性，确定对净输入信号的影响。若使净输入信号减小，则为负反馈；若使净输入信号增大，则为正反馈。

3-3 如何判断放大器的电压负反馈与电流负反馈以及串联负反馈与并联负反馈？

答：如果反馈信号取自输出电压，则属于电压反馈，如果反馈信号取自电流则为电流反馈。在具体判别时，可采用输出短路法，即将输出端短路到地，若此时反馈信号也变为零，则为电压反馈，若反馈信号依然存在则为电流反馈。

串联反馈与并联反馈的判断主要看放大器输入回路和反馈电路的连接方式。如果反馈电路输出的反馈信号与输入信号在同一节点引入放大器，则属于并联反馈；如果反馈信号与输入信号不在同一节点引入放大器，则为串联反馈。

3-4为了满足下列性能要求，在交流放大器中应该分别引入何种类型的负反馈？

（1)要求输出电压基本稳定，并能提高输入电阻。

（2)要求输出电流基本稳定，并能减小输入电阻。

（3)要求输出电流基本稳定，并能提高输入电阻。

答：引入电压负反馈能够稳定输出电压；，引入电流负反馈能够稳定输出电流。引入串联负反馈使得输入电阻增大；引入并联负反馈使得输入电阻减小。所以根据上述要求：

（1)要求输出电压基本稳定，并能提高输入电医学检验网阻。应该引入电压串联负反馈。

（2)要求输出电流基本稳定，并能减小输入电阻。应该引入电流并联负反馈。

（3)要求输出电流基本稳定，并能提高输入电阻。应该引入电流串联负反馈。

3-5在题图3-1所示电路中，要求：（1)使电路带负载能力增强；（2)信号源向放大电路提供www.med126.com/wsj/的电流要小。试问应在电路中引入何种类型的负反馈？请在图上画出反馈电路的连接方式。

解：使得电路的带负载能力增强就要让放大器的输出电阻减小，这样必须引入电压负反馈；使放大器从信号源获取的电流小，则要求放大器的输入电阻大，故引入串联负反馈。所以满足以上两点，需要在电路中引入电压串联负反馈。画出反馈电路如题图3-1’所示，其中所在支路为电压串联负反馈的反馈回路：

3-6 电路如题图3-2所示，试判断该电路中是否引入了级间反馈？若存在反馈，试指出反馈支路，并判断反馈的类型。

解：电路中存在着两条反馈一条是和支路，是电压并联负反馈。另外一条是所在支路，引入的是电流串联负反馈。

3-7 “负反馈能改善波形的失真，所以不管输入信号是否存在非线性失真，负反馈能将它改善为正弦波”。这种说法正确吗？为什么？

答：引入负反馈电路削弱了三极管非线性特性对信号波形的影响所以能减小非线性失真，是利用失真的波形来改善波形的失真。减小非线性失真只能针对反馈回路内部的失真，对输入信号本身为失真波形，则无法通过引入负反馈的方法来改善波形的失真。

3-8 试简述负反馈对放大器性能有哪些影响？

答：负反馈对放大器性能的影响主要有以下几个方面：

（1)降低放大倍数，反馈深度愈深，放大倍数下降的愈厉害。

（2)提高放大倍数的稳定性。引入负反馈后，当输入信号一定时，电压负反馈能够使输出电压基本不变，电流负反馈能够使输出电流基本不变，亦即维持放大器的放大倍数基本不变。，在深度负反馈条件下，放大电路的放大倍数只取决于反馈系数，而与基本放大电路的放大倍数几乎无关，而反馈电路一般由性能比较稳定的电阻元件组成，基本不受外界因素变化的影响，因此大大提高了放大倍数的稳定性。

（3)改善波形失真。但是注意引入负反馈电路减小非线性失真只能针对反馈回路内部的失真。对输入信号本身的失真则无法通过引入负反馈的方法来改善波形的失真。

（4)展宽通频带。引入负反馈后的通频带是无反馈放大电路通频带的（1+AF)倍。

（5)对输入电阻和输出电阻的影响。串联负反馈使输入电阻增大；并联负反馈使输入电阻减小；电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。

除此之外，引入负反馈还能提高电路的抗干扰能力、降低噪声等。

3-9 交流负反馈放大电路放大倍数的一般表达式是什么？放大电路在满足什么条件下为深度负反馈？写出深度负反馈时的一般表达式。

解：交流负反馈放大电路放大倍数的一般表达式为：其中A为开环放大倍数，F为反馈电路的反馈系数（1+AF)称为负反馈放大器的反馈深度。当反馈深度（1+AF)>>1时，称为深度负反馈，此时的放大倍数为说明在深度负反馈条件下放大电路的闭环放大倍数只取决于反馈系数。

3-10 什么叫零点漂移？差分放大器靠什么抑制和克服零点漂移？共模抑制比是如何定义的？越大，说明电路的何种功能越强？

答：零点：放大器的输入信号为零时的输出电压。（理想放大器的零点应该是恒定不变的)

零点漂移：对于实际放大器，当放大电路没有外加信号时，输出端有缓慢变化电压输出。

（1)产生零点漂移的原因：主要是温度对三极管的影响。温度的变化会使三极管的静态工作点发生微小而缓慢的变化，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移。因此，零点漂移也叫温漂。

（2)零点漂移的危害：漂移电压和有效信号电压无法分辨，严重时，漂移电压甚至把有效信号电压淹没，使放大电路无法正常工作。

（3)解决方法：输入级一般采用高性能的差动放大电路，来克服温度带来的零点漂移问题。差分放大器的最主要的特点是具有对称的电路结构，如图所示静态时，输入信号为零，由于两管对称，电流相等，集电极电位也相等，即、，故输出电压，静态时输出电压为零。假设当温度或电源电压升高时，两管都产生零点漂移，两管的集电极电流都增大，集电极电位都将降低，且管变化量相等，即、。可以看出虽然两管都发生了零点漂移，但是由于两集电极电位的变化量是相互抵消的，故输出电压仍然为零，即。所以由于温度或者电源电压变化引起的零点漂移呗有效的抑制了。

3-11 差分放大器中起什么作用？它对共模信号和差模信号各有什么作用？是否的阻值越大越好，为什么？

答：典型的差分放大器如右图所示，的主要作用是稳定电路的静态工作点，从而限制每只三极管的零点漂移范围，进一步减小零点漂移。

度于共模信号来说，由于两管的集电极信号电流和发射极信号电流极性相同，所以对于共模信号将产生很强的电流串联负反馈，使单管对共模信号的放大倍数减小，只要电路的对称性足够好，差分放大器对共模信号的放大倍数近似为零。

对于差模信号来说，由于两管的集电极信号电流和发射极信号电流极性相反，只要电路的对称性足够好，其变化量相等，则流过的信号电流相互地下我上的差模信号为零，可以认为短路，因此基本对差模信号的放大不产生影响。

显然，的电阻越大抑制零点漂移的作用也就越显著，但是在一定的条件下，过大的会使静态的集电极电流过小，使得放大器的静态工作点降低，不利于差模信号的放大，通常为了消除的影响往往在射极电路中嫁人负电源来对两端的压降进行补偿。

3-12 在图3-13所示的双端输入—双端输出的差分放大器中，已知，，，，，，，并在输出端接负载电阻，试求电路的静态工作点和差模电压放大倍数。

解：（1)静态工作分析，由于电路对称，故分析其中一个三极管的静态值即可。其直流通路如右上图所示，由于很小所以静态分析时可以略去。

在静态时，设，，由基极电路可以列出

所以得到每个三极管的基极电流为

集电极电流

（2)动态分析：画出单管的交流通路，因为对于差模信号来说不起作用所以略去。

对于差模输入信号，当其中一只三极管的集电极电位降低，另外一只三极管的集电极电位将升高，所以，在的重点相当于交流接地，所以每只管子各分得一半的负载电阻。

三极管的输入阻抗：

单管输入电压

单管输出电压

单管差模电压放大倍数

双端输出电压为

所以双端输入—双端输出差分放大器的差模电压放大倍数为