模电第四版习题解答.docx
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模电第四版习题解答
模拟电子技术基础
第四版
清华大学电子学教研组编
童诗白华成英主编
自测题与习题解答
第1章常用半导体器件3
第2章基本放大电路14
第3章多级放大电路31
第4章集成运算放大电路41
第5章放大电路的频率响应50
第6章放大电路中的反馈60
第7章信号的运算和处理74
第8章波形的发生和信号的转换90
第9章功率放大电路114
第10章直流电源126
第1章常用半导体器件
自测题
、判断下列说法是否正确，用X”和V”表示判断结果填入空内
（1）
P型半导体。
（V）
在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为
（2）因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
（
（3）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
（V）
（4）处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
（5）结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压,
才能保证其
Rgs大的特点。
（V）
（6）若耗尽型N沟道MOS管的Ugs大于零，则其输入电阻会明显变小。
二、选择正确答案填入空内。
（1）PN结加正向电压时，空间电荷区将A。
A.变窄B.基本不变C.变宽
（2）稳压管的稳压区是其工作在C。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿
（3）当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏
（4）Ugs=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有
C.前者正偏、后者也正偏
三、
四、
伏。
五、
A.结型管B.增强型MOS管C.耗尽型MOS管
写岀图Tl.3所示各电路的输岀电压值，设二极管导通电压Ud=0.7V。
图T1.3
解:
Uoi=1.3V,Uo2=0V,Uo3=-1.3V,Uo4=2V,Uo5=1.3V,Uo6=-2V。
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
（b）
解：
左图中稳压管工作在击穿状态,右图中稳压管没有击穿，故电路如图T1.5所示，Vcc=15V,
图T1.4故Uo1=6V。
Uo2=5V。
=100，Ube=o.7V。
试问：
（1）Rb=50k时，Uo=?
（2）若T临界饱和，贝URb=?
解:
⑴订
VbbUbe26A，
Rb
2.6mA,
Uo
Vcc
IcRc2V。
Rc
CSVccUbe2.86mA，IbsQ/28.6A
…Rb
VBBUbe
45.5k
IBS
六、测得某放大电路中三个MOS管的三个电极的电位如表TI.6所示，它们的开启电压也在表中。
试分析各
管的工作状态（截止区、恒流区、可变电阻区），并填入表内。
管号
UGS（th）/V
Us/V
Ug/V
Ud/V
工作状态
T1
4
-5
1
3
恒流区
T2
-4
3
3
10
截止区
T3
-4
6
0
5
可变电阻区
表T1.6
解：
因为三只管子均有开启电压，所以它们均为增强型MOS管。
根据表中所示各极电位可判断岀它们
各自的工作状态，如表TI.6最后一栏所示。
习题
1.1选择合适答案填入空内。
（1）在本征半导体中加入（A）元素可形成
A.五价B.四价
（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将
A.增大B.不变
⑶工作在放大区的某三极管，如果当
（C）。
A.83B.91
N型半导体，加入（C）元素可形成P型半导体。
C.三价
（A）。
C.减小
Ib从12uA增大到22uA时，lc从lmA变为2mA，那么它的B约为
C.100
（4）当场效应管的漏极直流电流Id从2mA变为4mA时,它的低频跨导gm将（A）
A.增大；B.不变；C.减小
1.2
电路如图P1.2所示，已知比10sint（V），试画岀ui与uo的波形。
设二极管导通电压可忽略不
计。
图P1.2
解图P1.2
解:
Ui与Uo的波形如解图PI.2所示。
1.3电路如图P1.3所示，已知55sint（v）,二极管导通电压ud=o.7V。
试画岀U与u。
的波形图，并标岀幅值。
图P1.3解图P1.3
解：
波形如解图PI.3所示。
1.4电路如图P1.4所示，二极管导通电压Ud=0.7V,常温下Ut26mV，电容C对交流信号可视为短路；Ui
为正弦波，有效值为10mV。
试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少？
解：
二极管的直流电流，
其动态电阻：
O1|）
rDUT/lD10ff图P1.4化I立
故动态电流的有效值：
ldUi/rD1mA云T
1.5现有两只稳压管，稳压值分别是6V和8V，正向导通电压为0.7V。
试问：
（1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？
各为多少？
⑵若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？
各为多少？
解：
⑴串联相接可得4种：
1.4V；14V;6.7V;8.7V。
⑵并联相接可得2种：
0.7V;6V。
1.6已知图Pl.6所示电路中稳压管的稳定电压Uz6V，最小稳定电流
Izmin5mA，最大稳定电流Izmax25mA。
（1）分别计算U|为10V、15V、35V三种情况下输岀电压Uo的值;
Ui35/时，UO
Rl
RRl
Ui
11.7VUz，二UoUz6V
0.1
（2）当负载开路时,
Iz
UiUz
r
29mAIzmax25mA，故稳压管将被烧毁。
1.7在图Pl.7所示电路中，发光二极管导通电压
Ud=1.5V，正向电流在5〜15mA时才能正常工作。
试问：
（1）开关S在什么位置时发光二极管才能发光？
（2）R的取值范围是多少？
解:
（1）S闭合。
（2）R的范围为：
Rmax（VUd）/Idmin700
1.8现测得放大电路中两只管子两个电极的电流如在圆圈中画岀管子，且分别求岀它们的电流放大系数
（a）（b）（a）
i什2）
I
图P1.7
图P1.8所示。
分别求另一电极的电流，标岀其方向，并
3。
（b）
（2）若Ui35V时负载开路，则会岀现什么现象？
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
r
10V时，UoLUi
rRl
3.3V；
图Pl.6
U|
r
15/时，UOLUI
rrl
5V;
图Pl.8
解图Pl.8
解：
答案如解图Pl.8所示。
放大倍数分别为a1mA/10A100和b5mA/100A50
1.9测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.9所示。
在圆圈中画岀管子，并说明它们是硅管还是错管。
图P1.9
解:
如解图1.9
解图1.9
1.10电路如图P1.10所示，晶体管导通时Ube
0.7V,3=50。
试分析Vbb为0V、1V、3V三种情况下T
的工作状态及输岀电压uO的值。
解：
⑴当Vbb0时，T截止，Uo
12/
⑵当Vbb1V时，因为
uoVCC1CQRc9V
所以T处于放大状态。
（3）当Vbb3V时，因为Ibq
Rb
CQ
1bq23mA?
Ics
VCCUCES
Rc
11.3mA，所以T处于饱和状态。
1.11电路如图Pl.11所示，晶体管的
3=50,Ube
0.2V，饱和管压降|Uces|0.1V;稳压管的稳定电压
Uz5V,正向导通电压UD
0.5V。
试问：
当ul
0V时Uo?
;当Ui
5V时uO?
解：
当Ui0V时，晶体管截止，稳压管击穿,
UoUz5Vo
当U|5V时，晶体管饱和，
Uo0.1Vo
因为：
Ib|U|Ube480a，11』|Ib24mA，
Rb
UecVcc|lcRc0
图P1.12
（e）可能
解：
（a）可能；（b）可能；（c）不能；（d）不能，T的发射结会因电流过大而损坏。
1.13已知放大电路中一只N沟道场效应管三个极①、②、③的电位分别为4V、8V、12V，管子工
作在恒流区。
试判断它可能是哪种管子（结型管、MOS管、增强型、耗尽型），并说明①、②、③与G、
S、D的对应关系。
解：
管子可能是增强型管、耗尽型管和结型管，三个极①
Pl.13所示。
、②、③与G、S、D的对应关系如解图
解图Pl.13
1.14已知场效应管的输岀特性曲线如图Pl.14所示，画岀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），读岀其与各条曲线交点的纵坐标值及
值，建立iDf（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。
1.15电路如图P1.15所示，T的输岀特性如图Pl.14所示,分析当
U|=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的输岀特性可知，其开启电压为5V，
根据图Pl.15所示电路可知UGSU|。
当U|=4V时，Ugs小于开启电压，故T截止。
当U|=8V时，设T工作在恒流区，根据输岀
特性可知iD0.6mA，管压降UDSVddipRd
因此，UGDUGSUps2V，小于开启电压,
说明假设成立，即T工作在恒流区。
当u|=12V时，由于Vdd12V，必然使T工作在可变电阻区。
1.16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。
（d）
（c）图P1.16解：
（a）可能,（b）不能,（c）不能,（d）可能。
（b）
补充1.电路如补图P1（a）、（b）所示，稳压管的稳定电压
Uz3V,r的取值合适，U|的波形如图（C）所
示。
试分别画岀uO1和uO2的波形。
（c）
（b）
补图P1
解：
波形如下图所示
补充2.在温度20oC时某晶体管的Icbo2A,试问温度是60°C时的Icbo?
44
解：
ICBO60ICBO2022232A。
补充3.有两只晶体管，一只的沪200,Iceo200A；另一只的沪100,Iceo10A，其它参数大致
相同。
你认为应选用哪只管子？
为什么？
解：
选用3=100,Iceo10A的管子，因其B适中，Iceo较小，因而温度稳定性较另一只管子好。
补充4•电路如补图P4所示，试问3大于多少时晶体管饱和？
解：
取UcesUbe，若管子饱和，
所以,
则
补图
P4
Rb=（（VccUBEQ）/IBQ）k~（565）k
；而若测得UcEQ
6V，
则Rc=（（VCCUcEQ）/1BQ）~（3）k。
（2）若测得输入电压有效值Ui5mV时，
输岀电压有效值U。
0.6V，
则电压放大倍数A（uo/ui）~（-120）
若负载电阻R[_值与R,相等，则带上
f,
6李o
图T2.3
负载后输出电压有效值U。
（
Rl
RlRc
Uo）=（0.3）V
第2章基本放大电路
自测题
•在括号内用“、和“X表明下列说法是否正确。
1•只有电路既放大电流又放大电压，才称其有放大作用。
（X
2.可以说任何放大电路都有功率放大作用。
（％
3•放大电路中输岀的电流和电压都是有源元件提供的。
（X
4.电路中各电量的交流成分是交流信号源提供的。
（X
5.放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作。
（"
6.由于放大的对象是变化量，所以当输入直流信号时，任何放大电路的输岀都毫无变化。
（X
7.只要是共射放大电路，输岀电压的底部失真都是饱和失真。
（X
•试分析图T2.2各电路是否能放大正弦交流信号，简述理由。
设图中所有电容对交流信号均可视为短路。
（a）（b）（c）
（d）（e）（f）
（g）（h）（i）
图T2.2
解：
图（a）不能。
Vbb将输入信号短路。
图（b）可以。
图（c）不能。
输入信号与基极偏置是并联关系而非串联关系。
图（d）不能。
晶体管基极回路因无限流电阻而烧毁。
图（e）不能。
输入信号被电容C2短路。
图（f）不能。
输岀始终为零。
图（g）可能。
图（h）不合理。
因为G-S间电压将大于零。
图（i）不能。
因为T截止。
•在图T2.3所示电路中，已知VCC12V,晶体管3=100，Rb100k。
填空：
要求先填文字表达式后填得数。
⑴当U0V时，测得uBEQ
0.7V，若要基极电流Ibq20A,则Rb和Rw之和
四、已知图T2.3所示电路中VCC12V,Rc3k，静态管压降Uceq6V,并在输岀端加负载电阻R,
其阻值为3k。
选择一个合适的答案填入空内。
（1）该电路的最大不失真输岀电压有效值U°m（A）；
A.2VB.3VC.6V
Rw，则输岀电压的幅值将（c）；
（2）当U&1mV时，若在不失真的条件下，减小
A.减小B.不变C.增大
（3）在U&1mV时，将Rw调到输岀电压最大且刚好不失真，若此时增大输入电压，则输岀电压波形将
（B）；
A.顶部失真B.底部失真C.为正弦波
⑷若发现电路岀现饱和失真，则为消除失真，可将（B）。
A.Rw减小B.Rc减小C.Vcc减小
五、现有直接耦合基本放大电路如下：
A.共射电路B.共集电路C.共基电路
D.共源电路E.共漏电路
它们的电路分别如图2.2.1、2.5.1（a）、2.5.4⑻、2.6.2和269（a）所示；设图中ReRb，且ICQ、IDQ均相
等。
选择正确答案填入空内，只需填
（I）输入电阻最小的电路是（
⑵输岀电阻最小的电路是
（3）有电压放大作用的电路是
（4）有电流放大作用的电路是
（5）高频特性最好的电路是
A、B、•
），最大的是（D、E）;
）；
A、
C、
B、
D）；
D、E）；
（6）输入电压与输岀电压同相的电路是六、未画完的场效应管放大电路如岀两种方案。
解：
根据电路接法，可分别采用耗尽型N
图T2.6解图
B、C、E）;反相的电路是（A、D）
（
图T2.6所示，试将合适的场效应管接入电路，使之能够正常放大。
要求给
沟道和P沟道MOS管，如解图T2.6所示。
T2.6
习题
2.1分别改正图P2.1所示各电路中的错误,法和耦合方式。
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
（b）
（d）
（a）
（c）
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。
2.2画岀图P2.2所示各电路的直流通路和交流通路。
设所有电容对交流信号均可视为短路。
（a）（b）
（c）（d）
图P2.2
解：
将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路，图略
图P2.2所示各电路的交流通路如解图P2.2所示；
解：
图（a）:
IBq
VCCUBEQ
RR2（1
）R,
&R2//R,
A-—-
，Rrbe〃R1，
Ro
rbe
1CQ1BQ，UCEQVcc
（1）1BQRc。
r,//r3
图（b）:
1BQ
（R2
R2
"Vccubeq）/R2〃R3（1
）Ri，
ICQI
BQ，
UCEQ
VCC
Au』，
rbe
RR1//rbe
1
，RoR4。
2.4
电路如图
P2.4⑻所示，图（b）是晶体管的输岀特性，静态时
Ubeq0.7V。
利用图解法分别求岀
（a）
（c）
（b）
（d）
解图P2.2
2.3分别判断图P2.2（a）、
（b）所示两电路各属哪种放大电路，并与岀Q、Au、Ri和Ro的表达式。
Rl和Rl3k时的静态工作点和最大不失真输岀电压Uom（有效值）
（a）（b）
图P2.4
解：
空载时：
Ibq20A,Icq2mA,UcEQ6V；
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：
1BQ20
A,1CQ
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
图P2.5
2.5在图P2.5所
示电
路中，已知
晶体管的p=80,
「be=1kQ,
f20mV,静态时
UBEQ0.7V,UCEQ4V,1BQ
“V和“X表示
（1）A
4
3
200（X
⑵Au
4
5.71（X
20
10
0.7
80
5
802.5“c
⑶A
400（X
⑷Au
200
（V
1
1
20,
0.7,c「
（5）R
k
1k
（X
⑹Ri
k35k
（X
20
0.02
20A。
判断下列结论是否正确，在括号内打
⑺R3k（>）
（8）Ri1k（vj
（9）RO5k（v（10）Ro2.5k（>
（11）U&520mV（>（12）l&S60mV（V
2.6电路如图P2.6所示，已知晶体管3=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
VCCUBE
Ube
匪174
16311
A,ICIB
1.32mA，
Rb2
Rb1
•-Uc
VCCIC尺
8.3V。
（2）Rb1
短路,IcIb
0,•••UC15V。
（3）Rb1开路，临界饱和基极电流IBSVccUces23.7A，
Rc
实际基极电流IBVcc止174A。
Rb2
由于IbIbs,管子饱和，二Ucuces0.5V。
⑷Rb2开路，无基极电流,UcVcc15V。
（5）Rb2短路，发射结将烧毁，Uc可能为15V。
（6）Rc短路，UcVcc15V。
2.7电路如图P2.7所示，晶体管的3=80，rbb100。
分别计算Rl和Rl3k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：
空载时，静态管压降、电压放大倍数、输入电阻和输岀电阻分别为：
uCEQVCCICQRc6.2V；A308
rbe
RRb//rberbe1.3k；总Au93
rbeRs
Rl3k时，静态管压降、电压放大倍数分别为:
RRb/rberbe1.3k
RoRc5k
2.8若将图P2.7所示电路中的NPN管换成PNP管，其它参数不变，则为使电路正常放大电源应作如何变化？
Q点、&、R和Ro变化吗？
如变化，则如何变化？
若输岀电压波形底部失真，则说明电路产生了什么失真，如何消除?
解：
由正电源改为负电源；Q点、A、R和Ro不会变化；输岀电压波形底部失真对应输入信号正半周
失真，对PNP管而言，管子进入截止区，即产生了截止失真；减小Rb
2.9已知图P2.9所示电路中，晶体管3=100，rbe=1.4kQ。
（1）现已测得静态管压降Uceq=6V，估算Rb;
⑵若测得Ui和U。
的有效值分别为1mV和100mV，则负载电阻Rl为多少?
解：
⑴lcVCC应2mA，IbIc/20A,
IB
⑵由A
Uo
（Rc〃RJ
Ui
100,
图P2.9
可得：
R2.625k
2.10在图P2.9所示电路中，设静态时Icq2mA，晶体管饱和管压降Uces0.6V。
试问：
当负载电阻
Rl和Rl3k时，电路的最大不失真输岀电压各为多少伏？
解：
由于ICQ2mA，所以UCEQVccIcqRc6V。
空载时，输入信号增大到一定幅值，电路首先出现饱和失真。
故
Rl3k时，当输入信号增大到一定幅值，电路首先岀现截止失真。
故
2.11电路如图P2.11所示，晶体管3=100，rbb=100Q。
（1）求电路的Q点、Au、Ri和Ro;
⑵若改用3=200的晶体管，贝UQ点如何变化？
⑶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：
u
CEQVCC丨EQ（尺RfRe）5.7V图P2.11
动态分析:
26mV
rberbb'
（1）I2.73k
IEQ
⑵b=oo时，Ubq
Rb1Rb2
VCC
2V（不变）；
UbqUbeq]EQ
Rf
Re1mA"不叉）'
丄竺5A（减小）；
1
UceqVcc
1EQ（RcRfRe）
5.7V
（不变）。
⑶Ce开路时,
&（Rc〃RJ
rbe（1
）（&Rf）
聾1.92（减小）；
ReRf
Rb1//Rb2〃[「be（1
）（ReRf）]
4.1k（增大）；
Ro
Rc5k（不变）。
2.12电路如
图P2.12所示，晶体管的
3=80，rbe=1kQ。
（1）求岀Q点；
（2）分别求岀Rl=b和RL=3kQ时电路的A&、R和Ro。
解：
⑴求解Q点：
（2）求解放大倍数和输入、输岀电阻:
Rl=wB寸；A&
0.996
图P2.12
RL=3kQ时;
（1）（Re〃RL）
0.992
rbe
（1）（Re〃RL）
输出电阻:
37
2.13电路如图
P2.13
所示,
晶体管的3=60,rbb100。
（1）求解Q点、Au、
⑵设Us=10mV（有效值），问
Ui?
Uo
若C3开路，则
U
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