硬件工程师面试题之三

xiaoyu 发帖于 2013年11月22日 11:08:31
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1、放大电路中频率补偿的目的是什么,有哪些方法?
答:放大电路中频率补偿的目的有二:一是改善放大电路的高频特性,而是克服由于引入负反馈而可能出现自激振荡现象,使放大器能够稳定工作。在放大电路中,由于晶体管结电容的存在常常会使放大电路频率响应的高频段不理想,为了解决这一问题,常用的方法就是在电路中引入负反馈。然后,负反馈的引入又引入了新的问题,那就是负反馈电路会出现自激振荡现象,所以为了使放大电路能够正常稳定工作,必须对放大电路进行频率补偿。
频率补偿的方法可以分为超前补偿和滞后补偿,主要是通过接入一些阻容元件来改变放大电路的开环增益在高频段的相频特性,目前使用最多的就是锁相环。
2、什么是频率响应,怎么才算是稳定的频率响应,简述改变频率响应曲线的几个方法。
答:这里仅对放大电路的频率响应进行说明。
在放大电路中,由于电抗元件(如电容、电感线圈等)及晶体管极间电容的存在,当输入信号的频率过低或过高时,放大电路的放大倍数的数值均会降低,而且还将产生相位超前或之后现象。也就是说,放大电路的放大倍数(或者称为增益)和输入信号频率是一种函数关系,我们就把这种函数关系成为放大电路的频率响应或频率特性。
放大电路的频率响应可以用幅频特性曲线和相频特性曲线来描述,如果一个放大电路的幅频特性曲线是一条平行于x轴的直线(或在关心的频率范围内平行于x轴),而相频特性曲线是一条通过原点的直线(或在关心的频率范围是条通过原点的直线),那么该频率响应就是稳定的。
改变频率响应的方法主要有:(1) 改变放大电路的元器件参数;(2) 引入新的元器件来改善现有放大电路的频率响应;(3) 在原有放大电路上串联新的放大电路构成多级放大电路。
3、给出一个差分运放,如何进行相位补偿,并画补偿后的波特图。

答:随着工作频率的升高,放大器会产生附加相移,可能使负反馈变成正反馈而引起自激。进行相位补偿可以消除高频自激。相位补偿的原理是:在具有高放大倍数的中间级,利用一小电容C(几十~几百微微法)构成电压并联负反馈电路。可以使用电容校正、RC校正分别对相频特性和幅频特性进行修改。

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4、基本放大电路的种类及优缺点,广泛采用差分结构的原因。
答:基本放大电路按其接法的不同可以分为共发射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路,简称共基、共射、共集放大电路。
共射放大电路既能放大电流又能放大电压,输入电阻在三种电路中居中,输出电阻较大,频带较窄。常做为低频电压放大电路的单元电路。
共基放大电路只能放大电压不能放大电流,输入电阻小,电压放大倍数和输出电阻与共射放大电路相当,频率特性是三种接法中最好的电路。常用于宽频带放大电路。
共集放大电路只能放大电流不能放大电压,是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路,并具有电压跟随的特点。常用于电压放大电路的输入级和输出级,在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。
广泛采用差分结构的原因是差分结构可以抑制温度漂移现象。
5、给出一差分电路,已知其输出电压Y+和Y-,求共模分量和差模分量。
答:设共模分量是Yc,差模分量是Yd,则可知其输出为
Y+=Yc+Yd
Y-=Yc-Yd
可知
Yc=(Y+ + Y-)/2
Yd=(Y+ - Y-)/2
6、画出一个晶体管级的运放电路。
答:下图(a)给出了单极性集成运放C14573的电路原理图,图(b)为其放大电路部分:
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图(a)中T1、T2和T7管构成多路电流源,为放大电路提供静态偏置电流,把偏置电路简化后,就可得到图(b)所示的放大电路部分。
第一级是以P沟道管T3和T4为放大管、以N沟道管T5和T6管构成的电流源为有源负载,采用共源形式的双端输入、单端输出差分放大电路。由于第二级电路从T8的栅极输入,其输入电阻非常大,所以使第一级具有很强的电压放大能力。
第二级是共源放大电路,以N沟道管T8为放大管,漏极带有源负载,因此也具有很强的电压放大能力。但其输出电阻很大,因而带负载能力较差。
电容C起相位补偿作用。
7、电阻R和电容C串联,输入电压为R和C之间的电压,输出电压分别为C上电压和R上电压,求这两种电路输出电压的频谱,判断这两种电路何为高通滤波器,何为低通滤波器。当RC<<T时,给出输入电压波形图,绘制两种电路的输出波形图。
答:当输出电压为C上电压时:
电路的频率响应为:

从电路的频率响应不难看出输出电压加在C上的为低通滤波器,输出电压加在R上的为高通滤波器。
RC<<T说明信号的频率远远小于滤波器的中心频率,所以对于第二个电路基本上无输出,第一个电路的输出波形与输入波形基本相同。
8、选择电阻时要考虑什么?
答:主要考虑电阻的封装、功率、精度、阻值和耐压值等。

xiaoyu
发帖时间:2013年11月22日 11:08
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