电子电路基础模电北京邮电大学林家儒第2版.docx
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电子电路基础模电北京邮电大学林家儒第2版
第一章思考题与习题
1.1.半导体材料都有哪些特性？
为什么电子有源器件都是由半导体材料制成的？
1.2.为什么二极管具有单向导电特性？
如何用万用表判断二极管的好坏？
1.3.为什么不能将两个二极管背靠背地连接起来构成一个三极管？
1.4.二极管的交、直流等效电阻有何区别？
它们与通常电阻有什么不同？
1.5.三极管的放大原理是什么？
三极管为什么存在不同的工作状态？
1.6.
图P1-1
如图P1-1（a）所示的三极管电路，它与图P1-1（b）所示的二极管有何异同？
1.7.稳压二极管为何能够稳定电压？
1.8.
i
三极管的交、直流放大倍数有何区别？
共射和共基电流放大倍数的关系是什么？
1.9.三极管的输入特性和输出特性各是什么？
1.10.如图P1-2所示，设IS＝10－11A，UT＝26mV，试计算ui=0，0.3V，0.5V，0.7V时电流I的值，以及ui=0.7V时二极管的直流和交流等效电阻。
解：
由I=IS*（exp（Ui/UT）-1）
当Ui=0时，I=0；
当Ui=0.3V时，I=1.026×10－6A；
当Ui=0.5V时，I=2.248×10－3A；
当Ui=0.7V时，I=4.927A；
直流等效电阻R=Ui/I=0.7V/4.927A=0.142Ω
∵exp（Ui/UT）>>1
∴交流等效电阻Rd=26/I=26/4927=5.277×10－3Ω
1.11.
U
电路如图P1-3所示，二极管导通电压UD＝0.7V，UT＝26mV，电源U＝3.3V，电阻R＝1kΩ，电容C对交流信号可视为短路；输入电压ui为正弦波，有效值为10mV。
试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？
解：
U＝3.3V>>100mV，
I＝（U－UD）/R＝（3.3－0.7）/1k=2.6mA
交流等效电阻：
Rd=26/I=10Ω
交流电流有效值：
Id=Ui/Rd=1mA
1.12.
D2
图P1-4（a）是由二极管D1、D2组成的电路，二极管的导通电压UD＝0.3V、反向击穿电压足够大，设电路的输入电压u1和u1如图P1-4（b）所示，试画出输出uo的波形。
0
解：
1.13.
D4
如图P1-5所示电路，设二极管为理想二极管（导通电压UD=0，击穿电压UBR=∞），试画出输出uo的波形。
t
解：
1.14.如图P1-6所示电路，设稳压二极管导通电压UD=0.7V，D1稳压值UZ1＝6.3V，D2稳压值UZ2＝3.3V，试计算：
1.当输入电压Ui＝12V时，输出Uo的值。
2.当输入电压Ui＝6V时，输出Uo的值。
3.当输入电压Ui＝3V时，输出Uo的值。
（b）
解：
（a）1．D2反向导通，D1正向导通，Uo=UZ2＋UD＝4V
2.Uo=UZ2＋UD＝4V
3.Ui＝3V时，D2反向不导通，Uo=3V
（b）1.D1、D2均反向导通，Uo=UZ2＋UZ1＝9.6V
2.反向不导通，Uo=6V
3.Uo=3V
（c）1.D1、D2均正向导通，Uo=UD＋UD＝1.4V
2.Uo=UD＋UD＝1.4V
3.Uo=UD＋UD＝1.4V
（d）1.D2反向导通，D1不导通，Uo=3.3V
2.D2反向导通，D1不导通，Uo=3.3V
3．D1、D2均不导通，Uo=3V
1.15.
图P1-7（b）
如图P1-7（a）所示电路，设稳压二极管导通电压UD=0.7V，稳压值UZ＝3.3V，输入电压波形如图P1-7（b）所示，试画出输出uo的波形。
uo
解：
1.16.
（c）
根据图P1-8各电路中所测的电压值判断三极管的工作状态（放大、饱和、截止和损坏）。
（f）
解：
（a）发射极正偏压，集电极反偏压，IC不为零，是放大状态；
（b）发射极正偏压，集电极正偏压0.4V，为饱和状态；
（c）发射极正偏压，集电极反偏压，IC为零，而IE和IB不为零，损坏状态；
（d）发射极正偏压，集电极反偏压，但IC和IB为零，损坏状态；
（e）发射极无偏压，集电极反偏压，为截止状态；
（f）发射极正偏压，集电极反偏压，为放大状态。
1.17.
图P1-9
某三极管的输出特性曲线如图P1-9所示，试确定该三极管的直流和交流放大倍数。
解：
直流放大倍数=IC/IB=100
交流放大倍数=iC/iB=100
1.18.根据图P1-10电路中所测的电压值，试分别计算三极管的基极电流IB、集电极电流IC和放大倍数β值。
图P1-10
解：
（a）IB=（2-0.7）V/43K=30uA
IC=（12-6）/2=3mA
β=IC/IB=100
（b）IE=（0+1.01）/1=1.01mA
IC=（-5+10）/5=1mA
β=IC/IB=IC/（IE–IC）=100
第二章思考题与习题
2.1什么是放大？
电子电路中为什么要放大？
2.2什么是共射、共基、共集放大电路？
它们之间有何不同？
2.3什么是直流等效电路？
什么是交流等效电路？
二者有何区别？
2.4什么是放大电路的图解分析法？
什么是等效电路分析法？
它们各适用何种情况？
2.5放大电路的分析原则是什么？
为什么必须先分析放大电路的静态工作特性？
2.6放大电路的为什么要设置静态工作点？
它对放大电路的特性有何影响？
2.7什么是直流负载线？
什么是交流负载线？
二者有何区别？
2.8什么是直接耦合放大电路？
什么是阻容耦合放大电路？
它们各有什么特点？
2.9什么是截止失真？
什么是饱和失真？
主要原因是什么？
2.10
Q2
图图P2-1（a）所示电路（β值、各电容足够大）,当Rb1=15.6kΩ、Rb2=5kΩ、Rb3=3.4kΩ、RE=500Ω、RC=2.5kΩ时，其工作点如图P2-1（b）中Q1所示，如何调整Rb1和RC使工作点由Q1变到Q2，调整后的Rb1和RC各为多少？
解：
Q2:
UEQ=RE*IE=500Ω*4mA=2V
UBQ=UEQ+0.7V=2.7V
UBQ=12V*Rb3/（Rb1+Rb2+Rb3）=3.4*12/（Rb1+5+3.4）=2.7V
故Rb1=6.7kΩ
又UCEQ=6V=12-4*（RC+0.5）
得RC=1（KΩ）
2.11基本阻容耦合放大电路及三极管输出特性曲线如图P2-2所示，三极管发射极的导通电压UD=0.7V、β＝100，VCC=12V，Rb=282k，RC=RL=1.5k，各电容值足够大，试计算工作点、画出直、交流负载线。
解：
IBQ＝（VCC－UBE）/RB=（12-0.7）/282k=40uA
ICQ=β*IBQ=4mA
UCEQ=VCC-ICQ*RC=12–4*1.5=6V
直流负载线:
UCE=VCC-IC*RC
交流负载RL＝RC‖RL=1.5/2=750Ω
交流负载线:
uCE=UCEQ+ICQ*RL-iC*RL
如图，斜率大的为交流负载线。
Q
2.12如图P2-3（a）所示的电路，试问
1.如果观测到的输出电压波形如图（b）所示，则该失真为何种失真？
主要由何种原因造成的？
如何调整Rb1来解决？
2.如果观测到的输出电压波形如图（c）所示，则该失真为何种失真？
主要由何种原因造成的？
如何调整Rb1来解决？
解：
图（b）中电压顶部削平，相当于电流底部削平，是截止失真。
原因是静态工作点太低，应增大IB，即减小Rb1；
图（c）中电压底部削平，相当于电流顶部削平，是饱和失真。
原因是静态工作点太高，应减小IB，即增大Rb1；
（a）
图P2-4（b）
2.13设如图P2-4（a）所示的放大电路，Rb=200k，RC=2k，UD=0.7V，β＝100，VCC=12V，VBB=2.7V，各电容值足够大，输入、输出特性曲线分别如图P2-4（c）、（d）所示，试
1.计算印静态工作点，画出负载线
2.画出中频交流等效电路
3.设输入电压ui如图P2-4（b）所示，试用图解法画出输出uo的波形
4.输出主要产生何种失真，如何改善
Rb
解：
1.IBQ＝（VBB－UBQ）/Rb＝（2.7－0.7）/2＝10uA
ICQ=β*IBQ=1mA
UCEQ=VCC-ICQ*RC=12–1*2=10V
2.中频交流等效电路
3.
4.输出主要产生截止失真，
iB
应增大静态工作电流IBQ，即增大VBB，或减小Rb。
2.14设在图P2-5（a）所示电路中，三极管的输出特性曲线如P2-5（b）所示，RS=500，Rb1=9.3k，Rb2=2.7k，rbb=100，VCC=12V，RE1=100，RE=400，RC=1.5k；三极管的导通电压UD=0.7V、=100。
试
1.计算静态工作点、画出直、交流负载线。
2.画出该电路的h参数等效电路
3.计算电压放大倍数Au、源电压放大倍数AS、输入电阻Ri、输出电阻Ro
Q
解：
1.UBQ＝VCC*Rb2/（Rb1+Rb2）＝12*2.7/（9.3+2.7）＝2.7V
UEQ＝UBQ－UBEQ＝2V
ICQ≈IEQ=UEQ/（RE1+RE2）=2/（100+400）=4mA
IBQ＝ICQ/β=40uA
UCEQ＝VCC－ICQ*RC－UEQ=12－4*1.5－2=4V
直流负载线:
UCE=VCC-IC*（RE1+RE2+RC）
交流负载RL＝RC+RE1=1.5+0.1=1.6kΩ
交流负载线:
uCE=UCEQ+ICQ*RL-iC*RL
如图，斜率大的为交流负载线。
＋
2.h参数等效电路
3.Rb=Rb1||Rb2=9.3||2.72.09k
rbe=rbb+26/IBQ=100+26/0.04=750
Ri=Rb||{rbe+（1+β）RE1}=2.09||{0.75+101*0.1}=1.75k
Ro=RC=1.5k
Au=uo/ui=－βRC/[rbe+（1+β）RE1]=－100*1.5/10.85-13.8
ui=uS*Ri/（Rs+Ri）
RL
AS=uo/uS=uo/ui*ui/uS=Au*Ri/（Rs+Ri）=-13.8*1.75/（0.5+1.75）=-10.75
2.15在图图P2-6所示的直接耦合
放大电路中，三极管发射极的导通
电压UD=0.7V、β＝100，rbb=100，
VCC=12V，Rb1=15.91k，Rb2=1kΩ，
RC=4kΩ，RL=12kΩ，试
1.计算静态工作点
2.画出该电路的h参数等效电路
3.计算电压放大倍数Au、输入电阻Ri、
输出电阻Ro
解：
1.UBEQ＝UD＝0.7V
IBQ＝（VCC－UBEQ）/Rb1－UBEQ/Rb2＝（12－0.7）/15.91－0.7/1=10uA
ICQ=IBQ*β=1mA
UCEQ＝VCC－ICQ*RC＝6V
2.h参数等效电路
i1
3.rbe=rbb+26/IBQ=100+26/0.01=2700
Au=uo/ui=－β（RC‖RL）/rbe=100*3/2.7－111
Ri=rbe‖Rb1=2.7‖15.912.3kΩ
Ro=RC=4kΩ
RL
2.16##在图图P2-7所示的直接耦合共集放大电路中，三极管发射极的导通电压UD=0.7V、β＝99，Rbb=100，VCC=12V，Rb1=4k，Rb2=5kΩ，RE=100Ω，RL=1.4k，试
1.计算静态工作点
2.画出该电路的h参数等效电路
3.计算电压放大倍数Au、输入电阻Ri、
输出电阻Ro
解：
1.UBEQ＝UD＝0.7V
UB＝（VCC－UBEQ）/（Rb2/（Rb1+Rb2））
＝（12－0.7）/（12.6/（10+12.6））≈6.7V
IEQ=（UB－UBEQ）/（RE+RL）=4mA
IBQ＝IEQ/（1+β）＝4/（1+99）＝0.04mA
UCEQ＝VCC－IEQ*（RE+RL）＝12－4*1.5=6V
RE
2.h参数等效电路
3.rbe=rbb+26/IBQ=100+26/0.04=750
Ri=Rb1‖[rbe+（1+β）*（RL+RE）]=10‖（0.75+100*1.5）=9.38kΩ
Au=uo/ui=（1+β）*RL/[rbe+（1+β）*（RL+RE）]=101*1.4/（0.75+100*1.5）
=0.93
Ro=RE+（rbe+Rb1‖Rb2）/（1+β）=0.1+（0.75+4‖5）/100≈130Ω
2.17
uo
图P2-8所示的阻容耦合共集放大电路中，VCC=12V，RS=1k，Rb=530k，RE=RL=6k；三极管的导通电压UD=0.7V，rbb=400，=99。
试
1.计算静态工作点
2.画出该电路的h参数等效电路
3.计算电压放大倍数Au、源电压放大倍数AS、输入电阻Ri、输出电阻Ro
解：
1.VCC＝IBQ*RB+UBEQ+（1+β）*IBQ*RE
IBQ=（Vcc-UBEQ）/{RB+（1+β）RE}＝（12－0.7）/（100*6+530）＝10uA
IEQ=IBQ*（β+1）≈1mA
UCEQ＝VCC－IEQ*RE＝12－1*6=6V
RL
2.h参数等效电路
3.rbe=rbb+26/IBQ=400+26/0.01=3k
Ri=rbe+（1+β）*（RL‖RE）=3+100*（6‖6）=303kΩ
Ri=Rb||Ri=530||303kΩ≈193kΩ
Au=uo/ui=（1+β）*（RL‖RE）/Ri=100*3/303=0.99
As=uo/uS=uo/ui*ui/uS=Au*Ri/（RS+Ri）=0.99*193/（1+193）=0.985
Ro=RE||（rbe+Rb‖RS）/（1+β）=6||（3+530‖1）/101≈40Ω
2.18图P2-9所示的共基放大电路中，VCC=12V，稳压管D1的稳压值UZ1=3V，D2的稳压值UZ2=3.9V，设稳压管的交流等效电阻为0，RE=200，RC=3k，rbe=1.3k，=100。
试
1.计算静态工作点
2.画出该电路的h参数等效电路
3.计算电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro
R2
解：
1.UBQ=UZ2＝3.9V
UEQ=UBQ－UBEQ＝3.2V
IEQ＝（UEQ－UZ1）/RE
＝（3.2－3）/0.2=1mA
IBQ≈IEQ/β=10uA
UCQ=VCC－ICQ*RC≈12－1*3=9V
UCEQ＝UCQ－UEQ＝9－3.2=5.8V
iB
2.h参数等效电路
3.reb=rbe/（1+β）=1.3/101=12.9
Ri=RE+reb=212.9Ω
Ro=RC=3k
Au=uo/ui=β*RC/[rbe+（1+β）*RE]=100*3000/[1.3+101*212.9]≈14
第三章思考题与习题
3.1.什么是低通电路？
什么是高通电路？
如何用波特图来描述它们的频率特性？
3.2.三极管的高频放大倍数下降的原因是什么？
3.3.什么是三极管的截止频率？
什么是三极管特征频率？
二者有何关系？
3.4.高频混合等效电路各参数的物理意义是什么？
它们与三极管的工作电压、电流有何关系？
3.5.
VCC
影响放大电路的高频特性的因素是什么？
影响放大电路的低频特性的因素是什么？
3.6.放大电路如图P3-1所示，设三极管VT的rbb’=100Ω、β0＝100、fβ=4.5MHz、Cob=3pF、导通电压UD＝0.7V，VCC＝12V，Rb1=15.69k、Rb2=1k、RC=3k，试
1.计算静态点
2.画出单向化后高频混合π等效电路
3.计算该电路的频率特性、画出波特图
解：
1.IBQ=（VCC-UD）/Rb1-UD*Rb2=（12-0.7）/15.69-0.7=20uA
ICQ=β0*IBQ=2mA
UCEQ=VCC-ICQ*RC=12-2*3=6V
2.gm=ICQ/26=0.077S
rbe=26β0/ICQ=2600/2=1300
rbe=rbe+rbb=1400
略去UCEQ对Cbc的影响得Cbc=Cob=3pF
Cbe=gm/2πβ0*fβ-Cbc=770/2π*4.5-3=24.23pF
CM=（1+gm*RC）*Cbc=（1+0.077*3000）*3=695pF
R
单向化后高频混合π等效电路
3.Ri=Rb1//rbe=15.69//1.4=1.285k
Ausm=uo/uS=uo/ui*ui/uS=-Ri/（Rb1+Ri）β0*RC/rbe
=-1.285100*3/1.4/2.285=-120
R=rbe//（rbb+Rb1//Rb2）=1.3//（0.1+1||15.69）=578
fH=1/2R（Cbe+CM）=383kHz
41.6
AuS=Ausm/（1+jf/fH）
3.7.
图P3-2
uo
放大电路如图P3-2所示，设三极管的rbb’=100Ω、rbe=1.3kΩ、C=Cbe+CM=240pF、β0＝100导通电压UD＝0.7V，VCC＝12V，C=10uF，RB=15.69k，RS=1k，RC=RL=3k，试
1.计算静态点
2.画出该电路的单向化后高频混合π等效电路
3.计算该电路的低频放大倍数、频率特性，画出波特图
解：
1.IBQ=（VCC-UD）/Rb-UD/RS=（12-0.7）/15.69-0.7=20uA
ICQ=β0*IBQ=2mA
UCEQ=VCC-ICQ*RC=12-2*3=6V
2.gm=ICQ/26=0.077s
rbe=rbe+rbb=1.4k
单向化后高频混合π等效电路
RL
3.Ri=Rb‖rbe=15.69||1.4=1.285k
Ausm=uo/uS=uo/ui*ui/uS=-Ri/（RS+Ri）β0*RL//RC/rbe
=-1.285100*3//3/1.4/2.285=-60
R=rbe‖（rbb+RS||Rb）=1.3‖（0.1+1||15.69）=578
fH=1/2RC=1/2578*240*10-12=1.147MHz
fL=1/2（RC+RL）C=1/26k*10*10-6=2.65Hz
fH
AuS=Ausm/[（1+jf/fH）（1+jfL/f）]
3.8.
图P3-3
在如图P3-3所示的阻容耦合放大电路中，三极管发射极的导通电压UD=0.7V、rbb=200、β0＝100、Cob=4pF、fT=100MHz，VCC=12V，Rb=565k，RS=1k，RC=3k，电容C＝10uF，试:
1.计算工作点
2.计算截止频率fL、fH及源电压放大倍数AS，画出波特图
3.计算通频带Bw
解：
1.IBQ=（VCC-UD）/Rb=（12-0.7）/565=20uA
ICQ=β0*IBQ=2mA
UCEQ=VCC-ICQ*RC=12-2*3=6V
2.rbe=26β0/ICQ=2600/2=1.3k
gm=ICQ/26=0.077s
Cbe=gm/2πfT-Cbc=770/2π-4=120pF
CM=（1+gm*RC）*Cbc=（1+0.077*3000）*4=928pF
Ri=Rb‖rbe=565||1.4=1.4k
Ausm=uo/uS=uo/ui*ui/uS=-Ri/（RS+Ri）β0*RC/rbe
=-1.4100*3/1.4/2.4=-125
R=rbe‖（rbb+RS||Rb）=1.3‖（0.1+1||565）=596
fH=1/2R（Cbe+CM）=1/2596*1048*10-12=255kHz
fL=1/2（RS+Ri）C=1/22.4k*10*10-6=6.63Hz
fH
AuS=Ausm/[（1+jf/fH）（1-jfL/f）]
3.Bw=fH-fL=255kHz
第四章思考题与习题
4.1.结型场效应管和MOS场效应管的转移特性的特点是什么？
与晶体三极管的转移特性的主要区别是什么？
4.2.场效应管放大电路为什么可以自生偏置？
4.3.
CS
如图P4-1所示的结型场效应管电路中，Rg＝1MΩ、RS＝RSI＝1kΩ、RD＝5kΩ、RL＝10kΩ、VDD＝12V、UGS（off）=-4V、IDSO=3mA，试
1.分析静态工作特性
2.计算该电路的电压放大倍数、输入和输出电阻
解：
1.ID=IDSO（1-UGS/UGS（off））2
UGS=-ID*RS=-ID
.ID=3*（1-ID/4）2
ID1=4/3m
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