模拟电路第四版课后答案康华光版本.docx

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模拟电路第四版课后答案康华光版本

模拟电路第四版课后答案（康华光版本）

第二章

2.4.1电路如图题2.4.1所示。

（1）利用硅二极管恒压降模型求电路的ID和Vo的值；

（2）在室温（300K）的情况下，利用二极管的小信号模型求vo的变化范围。

解

（1）求二极管的电流和电压

ID?

VDD?

2vD（10?

0.7）V?

8.6?

10?

3A?

8.6mA3R1?

10?

VO?

2VD?

0.7V?

1.4V

（2）求vo的变化范围

图题2.4.1的小信号模型等效电路如图解2.4.l所示，温度T＝300K。

rd?

VT26mV?

3.02?

ID8.6mA

当rd1=rd2=rd时，则

vO?

VDD2rd2?

3.02?

1V?

6mVR?

2rd（1000?

3.02?

）

vO的变化范围为（VO?

vO）~（VO?

vO），即1.406V～1.394V。

2.4.3二极管电路如图2.4.3所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压VAO。

设二极管是理想的。

解图a：

将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为－6V，阴极电位为－12V，故D处于正向偏置而导通，VAO=–6V。

图b：

D的阳极电位为－15V，阴极电位为－12V，D对被反向偏置而截止，VAO＝－12V。

图c：

对D1有阳极电位为0V，阴极电位为－12V，故D1导通，此后使D2的阴极电位为0V，而其阳极为－15V，故D2反偏截止，VAO=0V。

图d：

对D1有阳极电位为12V，阴极电位为0V，对D2有阳极电位为12V，阴极电位为－6V．故D2更易导通，此后使VA＝－6V；D1反偏而截止，故VAO＝－6V。

2.4.4试判断图题2.4.4中二极管是导通还是截止，为什么？

解图a：

将D断开，以“地”为电位参考点，这时有

VA?

10k?

15V?

1V（140?

10）k?

2k?

5k?

10V?

15V?

3.5V（18?

2）k?

（25?

5）k?

VB?

D被反偏而截止。

图b：

将D断开，以“地”为参考点，有

VA?

10k?

15V?

1V（140?

10）k?

2k?

5k?

（?

10V）?

15V?

1.5V（18?

2）k?

（25?

5）k?

VB?

D被反偏而截止。

图c：

将D断开，以“地”为参考点，有

VA?

10k?

15V?

1V（140?

10）k?

2k?

5k?

20V?

15V?

0.5V（18?

2）k?

（25?

5）k?

VB?

D被正偏而导通。

2.4.7电路如图题2.4.7所示，D1，D2为硅二极管，当vi＝6sinωtV时，试用恒压降模型和折线模型（Vth＝0.5V，rD＝200Ω）分析输出电压vo的波形。

解

（1）恒压降等效电路法

当0＜|Vi|＜0.7V时，D1、D2均截止，vo＝vi；当vi≥0.7V时；D1导通，D2截止，vo＝0.7V；当vi≤0.7V时，D2导通，D1截止，vo＝－0．7V。

vi与vo波形如图解2.4.7a所示。

（2）折线等效电路如图解2.4.7b所示，图中Vth＝0．5V，rD＝200Ω。

当0＜|Vi|＜0．5V时，D1，D2均截止，vo=vi；vi≥0．5V时，D1导通，D2截止。

vi≤－0.5V时，D2导通，D1截止。

因此，当vi≥0．5V时有

vO?

Vi?

VthrD?

VthR?

Vom?

（6?

0.5）V?

200?

0.5V?

1.42V（1000?

200）?

同理，vi≤－0.5V时，可求出类似结果。

vi与vo波形如图解2．4．7c所示。

2.4.8二极管电路如图题2．4．8a所示，设输入电压vI（t）波形如图b所示，在0＜t＜5ms的时间间隔内，试绘出vo（t）的波形，设二极管是理想的。

解vI（t）＜6V时，D截止，vo（t）＝6V；vI（t）≥6V时，D导通

vO（t）?

vI（t）?

6V1?

200?

6V?

vI（t）?

3V（200?

200）?

2.4.13电路如图题2．4．13所示，设二极管是理想的。

（a）画出它的传输特性；（b）若输入电压vI=vi=20sinωtV，试根据传输特性绘出一周期的输出电压vo的波形。

解（a）画传输特性

0＜vI＜12V时，D1，D2均截止，vo＝vI；

vI≥12V时，D1导通，D2截止

vO?

12k?

6k?

vI?

12V?

vI?

4V（6?

12）k?

（6?

12）k?

－10V＜vI＜0时，D1，D2均截止，vo＝vI；

vI≤－10V时，D2导通，D1截止

vO?

12k?

6k?

210?

vI?

（?

10）V?

vI?

（6?

12）k?

（6?

12）k?

传输特性如图解2．413中a所示。

（b）当vo＝vI=20sinωtV时，vo波形如图解2．4．13b所示。

2.5.2两只全同的稳压管组成的电路如图题2．5．2所示，假设它们的参数V2和正向特性的Vth、rD为已知。

试绘出它的传输特性。

解当|vI|＜（Vz＋Vth）时，Dzl、DZ2均截止，vo＝vI；

|vI|≥（Vz＋Vth）时，Dzl、DZ2均导通

vO?

vI?

VZ?

Vth?

rd?

VZ?

VthR?

传输特性如图解2．5．2所示。

第三章

3.1.1测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为VA＝－9V，VB＝一6V，Vc＝6．2V，试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c，并说明此BJT是NPN

管还是PNP管。

解由于锗BJT的|VBE|≈0.2V，硅BJT的|VBE|≈0．7V，已知用BJT的电极B的VB＝一6V，电极C的Vc＝–6．2V，电极A的VA＝－9V，故电极A是集电极。

又根据BJT工作在放大区时，必须保证发射结正偏、集电结反偏的条件可知，电极B是发射极，电极C是基极，且此BJT为PNP管。

3.2.1试分析图题3．2．1所示各电路对正弦交流信号有无放大作用。

并简述理由。

（设各电容的容抗可忽略）

解图题3．2．la无放大作用。

因Rb=0，一方面使发射结所加电压太高，易烧坏管子；另一方面使输人信号vi被短路。

图题3．2．1b有交流放大作用，电路偏置正常，且交流信号能够传输。

图题3．2．lc无交流放大作用，因电容Cbl隔断了基极的直流通路。

图题3．2．id无交流放大作用，因电源Vcc的极性接反。

3.3.2测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域。

（a）VC＝6VVB＝0.7VVE＝0V

（b）VC＝6VVB＝2VVE＝1.3V

（c）VC＝6VVB＝6VVE＝5.4V

（d）VC＝6VVB＝4VVE＝3.6V

（。

）VC＝3.6VVB＝4VVE＝3.4V

解（a）放大区，因发射结正偏，集电结反偏。

（b）放大区，VBE＝（2—l．3）V＝0．7V，VCB＝（6－2）V＝4V，发射结正偏，集电结反偏。

（C）饱和区。

（d）截止区。

（e）饱和区。

3.3.5设输出特性如图题3．3．1所示的BJT接成图题3．3.3所示的电路，具基极端上接VBB＝3．2V与电阻Rb＝20kΩ相串联，而Vcc＝6V，RC＝200Ω，求电路中的IB、IC和VCE的值，设VBE＝0．7V。

解IB?

VBB?

VBE?

0.125mARb

由题3．3．1已求得β＝200，故

IC?

IB?

200?

0.125mA?

25mA

VCE?

VCC?

ICRC?

3.3.6图题3．3．6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线，试求：

（1）电源电压VCC，静态电流IB、IC和管压降VCE的值；

（2）电阻Rb、RC的值；（3）输出电压的最大不失真幅度；（4）要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅值是多少？

解

（1）由图3．3．6可知，直流负载线与横坐标轴的交点即Vcc值的大小，故Vcc=6V。

由Q点的位置可知，IB＝20μA，IC＝1mA，VCE＝3V。

（2）由基极回路得：

Rb?

VCC?

300k?

VCC?

VCE?

3k?

IC由集－射极回路得RC?

（3）求输出电压的最大不失真幅度

由交流负载线与输出特性的交点可知，在输人信号的正半周，输出电压vCE从3V到0．8V，变化范围为2.2V；在输入信号的负半周，输出电压vCE从3V到4．6V，变化范围为1．6V。

综合起来考虑，输出电压的最大不失真幅度为1．6V。

（4）基极正弦电流的最大幅值是20μA。

3.4.1画出图题3.4.1所示电路的小信号等效电路，设电路中各电容容抗均可忽略，并注意标出电压、电流的正方向。

解图题3.4.1所示各电路的小信号等效电路如图解3.4.1所示。

3.4.2单管放大电路如图题3.4.2所示已知BJT的电流放大系数β＝50。

（1）估算Q点；

（2）画出简化H参数小信号等效电路；（3）估算BJT的朝人电阻rbe；（4）如输出端接入4

VV?

OkΩ的电阻负载，计算AV?

及AVS?

。

解

（1）估算Q点

IB?

VCC?

40?

AIC?

IB?

2mARb

VCE?

VCC?

ICRC?

（2）简化的H参数小信号等效电路如图解3.4.2所示。

（3）求rbe

rbc?

200?

（1?

）26mV26mV?

200?

（1?

50）?

863?

IE2mA

（RC||RL）?

116（4）AVrberbeVi

VVRiRb||rbe00?

AVS?

73VVR?

RR?

R||rVsViVsissbbe

3.4.5在图题3.4.5所示电路中设电容C1、C2、C3对交流信号可视为短路。

（1）写出静态电流

、输人电或Ri．和输出电阻Ro的表达式；Ic及电压VCE的表达式；

（2）写出电压增益A（3）V

若将电容C3开路，对电路将会产生什么影响？

解

（1）Ic及VCE的表达式

IC?

IB?

VCCR1

VCE?

VCC?

IC（R2?

R3）

、Ri．和Ro的表达式

（2）AV

（R2||RL）AVrbe

Ri?

R1||rbeRO?

（3）C3开路后，将使电压增益的大小增加?

[（R2?

R3）||RL]AVrbe

同时Ro也将增加，RO?

R2?

R3。

3.5.2如图题3.5.2所示的偏置电路中，热敏电阻Rt具有负温度系数、问能否起到稳定工作点的作用？

解图题3.5.2a所示电路能稳定Q点，过程如下：

IC?

Rt?

VBE?

IB?

IC?

图题3.5.2b所示电路不能稳定Q点，因为

IC?

Rt?

VBE?

IB?

IC?

3.5.4电路如图3.5.4所示，设β＝100，试求：

（1）Q点；

（2）电压增益AV1?

o1?

和s

Vo2（3）输入电阻Ri；（4）输出电阻RO1和RO2、AV2?

；s

解

（1）求Q点

VB?

Rb2VCC?

4.3VRb1?

Rb2IC?

IE?

VB?

VBE?

1.8mAReVCE?

VCC?

IC（Rc?

Re）?

2.8V

IB?

18?

（2）求rbe及Ri

rbe?

rbb'?

（1?

）26mV?

1.66k?

Ri?

Rb1||Rb2||[rbe?

（1?

）Re]?

8.2k?

VV?

RcRi0101?

AV1?

0.79rbe?

（1?

）ReRi?

RsVsViVs

VV?

ReRi0202?

AV2?

0.8Vr?

（1?

）RR?

RVVbeeissis（3）

（4）求RO1和RO2、

RO1?

RC?

2k?

R02?

Re||rbe?

（Rb1||Rb2||Rs）?

31?

3.6.3共基极电路如图题3.6.3所示。

射极电路里

100，Rs?

0,RL?

。

接入一恒流源，设?

＝

试确定电路的电压增益、输入电阻和输出电阻。

解rbe?

rbb'?

（1?

）

其中IE＝1.01mA。

26mV?

2.8k?

IE?

（RC||RL）?

268AVrbe

Ri?

rbe?

28?

R0?

Rc?

7.5k?

。

3.7.1某放大电路中AV的数幅频特性如图题3．7．1所示。

（1）试求该电路的中频电压增益?

（2）当输人信号的频率f＝fL或f＝fH时，该电路实际的VM|，上限频率fH，下限频率fL；

电压增益是多少分贝？

解

（1）由图题3．7．1可知，中频电压增益|AVM|＝1000，上限频率人fH＝10HZ

，下

限频率fL＝102HZ。

（2）当f＝fL或f＝fH时，实际的电压增益是57dB。

3.7.3一放大电路的增益函数为

A（s）?

10s

101?

（2?

106）

试绘出它的幅频响应的波特图，并求出中频增益、下限频率fL和上限频率fH以及增益下降到1时的频率。

解对于实际频率而言，可用s?

j2?

f代人原增益传递函数表达式，得

10Aj2?

j2?

101?

1101?

j2f10f（1?

j）（1?

j6）62?

10f10

由此式可知，中频增益|AM|＝10，f＝10HZ，fH＝106HZ。

其幅频响应的波特图如图解3.7.3所示。

增益下降到1时的频率为IHZ及10MHZ。

3.7.6一高频BJT，在Ic＝1.5mA时，测出其低频H参数为：

rbe＝1.1KΩ，βo＝50，特征频率fT＝100MHz，Cb?

3pF，试求混合?

型参数gm、rb?

e、rbb?

、Cb?

e。

gm?

IE1?

57.69?

10?

3S?

57.69mSre26mV

rb'e?

gm?

866.7?

rbe'?

rbe?

rb'e?

233.3?

Cb'e?

gmf?

92pFf?

2MHz2?

fT?

3.7.8电路如图3．5．1所示（射极偏置电路），设在它的输人端接一内阻Rs=5KΩ的信号源．电路参数为：

Rb1=33KΩ，Rb2＝22KΩ。

Re＝3．9KΩ，Rc＝4．7KΩ，RL＝5．1KΩ，Ce＝50μF（与Re并联的电容器）．

Vcc＝5V．IE≈0.33mA，β0＝120，

rce＝300KΩ，rbb?

50?

，fT=700MHZ

及Cb?

1pF。

求：

（1）输入电阻Ri;

（2）中频区电压增益|AVM|

（3）上限频率fH。

解

（1）求Ri

rbe?

rbb'?

（1?

）

26mV?

9.58k?

IERi?

Rb1||Rb2||rbe?

5.55k?

（2）求中频电压增益|AVM

因rce?

故

（Rc||RL）?

30.64|AVMrbe

（3）求上限频率fH

gm?

IE?

12.96mS26mV

9.47k?

rb'e?

Cb'e?

gm?

2.89pF2?

'C?

Cb'e?

（1?

gmRL）Cb'e?

34.98pF

Rc//RL?

2.45k?

。

其中RL

（rbb'?

Rs||Rb）||rb'e?

2.65k?

fH?

1.72MHz2?

第四章

4.1.3一个JFET的转移特性曲线如图题4.1.3所示，试问：

（1）它是N沟道还是P沟道FET？

（2）它的夹断电压VP和饱和漏极电流IDSS各是多少？

解由图题4．1．3可见，它是N沟道JFET，

其VP＝–4V，IDSS＝3mA。

4.3.3一个MOSFET的转移特性如图题4．3．3所示（其中漏极电流iD的方向是它的实际方向）。

试问：

（1）该管是耗尽型还是增强型？

（2）是N沟道还是P沟道FET？

（3）从这个转移特性上可求出该FET的夹断电压

VP，还是开启电压VT？

其值等于多少？

解由图题4.3.3可见，它是P沟道增强型MOSFET，

其VT＝－4V。

4.4.l增强型FET能否用自偏压的方法来设置静态工作点？

试说明理由。

解由于增强型MOS管在vGS=0时，vD=0（无导电沟道），必须在|vGS|＞|VT|（VT为开启电压）时才有iD，因此，增强型的MOS管不能用自偏压的方法来设置静态工作点。

4.4.4已知电路参数如图题4．4．4所示，FET工作点上的互导gm＝1ms，设rd>>Rd。

（1）画出小信号等效电路；

（2）求电压增益Av；（3）求放大电路的输人电阻Ri。

解

（1）画小信号等效电路忽略rd，可画出图题4.4.4的小信号等效电路，如图解4.4.4所示。

（2）求Av

gmRd?

10?

AV?

3.3Vi1?

gmR11?

（3）求Ri

Ri?

Rg3?

（Rg1||Rg2）?

2075k?

4.5.1电路参数如图题4.5.1所示。

设FET的参数为gm＝0.8ms，rd＝200kΩ；3AG29（T2）的β＝40，rbe＝1kΩ。

试求放大电路的电压增益Av和输入电阻Ri。

解

（1）求AV

由于rd＞＞Rd，故rd可忽略，图题4.5.1的小信号等效电路如图解4.5.1所示。

由图有

[r'?

（1?

）R]Idbbbe

Irbb'?

（1?

）Re

Rd?

（1?

40）?

0.18I?

8.38I?

Ibbb1

（

）?

9.38I?

gV?

Idbbmgs

Ib?

gmVgs9.38

gV?

V0mgsR?

IbR?

9.38IbR?

40IbR?

49.38IbR

49.38Ib?

gmVgs9.38R?

49.38?

0.8Vgs

9.38?

8.3Vgs

9.3V?

Vigs0gs

8.3VVgs0?

AV?

0.89V9.3Vigs

（2）求Ri

Ri?

Rg3?

（Rg1||Rg2）?

Rg3?

5.1M?

4.5.4电路如图题4.5.4所示，设FET的互导为gm，rd很大；BJT的电流放大系数为β，输人电阻力rbe。

试说明T1、T2各属什么组态，求电路的电压增益Av、输人电阻Ri；及输出电阻Ro的表达式。

解

（1）T1、T2的组态

T1为源极输出器，T2为共射极电路。

（2）求Av

AV1gmrbe1?

gmrbe

（Rc||RL）AV2rbe

gm?

（Rc||RL）AVV1V21?

gmrbe

（3）求Ri和Ro

Ri?

Ro?

第五章

5.1.1在甲类、乙类和甲乙类放大电路中，放大管的导通角分别等于多少？

它们中哪一类放大电路效率最高？

解在输入正弦信号情况下，通过三极管的电流ic不出现截止状态（即导通角θ＝2π）的称为甲类；在正弦信号一个周期中，三极管只有半个周期导通（θ＝π）的称为乙类；导通时间大于半周而小于全周（π＜θ＜2π）的称为甲乙类。

其中工作于乙类的放大电路效率最高，在双电源的互补对称电路中，理想情况下最高效率可达78．5％。

5.2.2一双电源互补对称电路如图题5．2．2所示，设已知Vcc＝12V，RL＝16Ω，vI为正弦波。

求：

（1）在BJT的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，负载上可能得到的最大输出功率Pom；

（2）每个管子允许的管耗PCM至少应为多少？

（3）每个管子的耐压|V（BR）CEO|应大于多少？

解

（1）输出功率

Pom

（2）每管允许的管耗V2CC（12V）2?

4.5W2RL2?

16?

PCM?

0.2POM?

0.2?

0.45W?

0.9W

（3）每管子的耐压

|V（BR）CEO|?

2VCC?

12V?

24V

5.2.4设电路如图题5.2.2所示，管子在输人信号vI作用下，在一周期内T1和T2轮流导电约180o，电源电压Vcc＝20V，负载RL＝8Ω，试计算：

（1）在输人信号Vi＝10V（有效值）时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率；

（2）当输人信号vi的幅值为Vim＝Vcc＝20V时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率。

解（l）Vi＝10V时

Vim?

2Vi?

10V?

14V,AV?

Vom?

AVVim?

14V

1V2cem1V2om1142

12.25W输出功率P0?

2RL2RL28

1VCCVomV2om120?

14142

（?

）?

（?

）W?

5.02W每管的管耗PT1?

PT2?

RL?

483.144

两管的管耗PT?

2PT1?

10.04W

电源供给的功率PV?

P0?

PT?

12.25?

10.04?

22.29W

效率?

P012.25?

100%?

54.96%PV22.29

（2）Vim?

VCC?

20V时，Vom?

AVVim?

VCC?

20V

1V2CC1202

P0?

25W2RL28

2V2CCV2

CCPT?

2PT1?

（?

）?

6.85WRL?

PV?

P0?

PT?

25?

6.85?

31.85W

P025?

100%?

78.5%PV31.85

5.3.1一单电源互补对称功放电路如图题5．3．1所示，设vi为正弦波，RL＝8Ω，管子的饱和压降VCES可忽略不计。

试求最大不失真输出功率Pom（不考虑交越失真）为9W时，电源电压Vcc至少应为多大？

解由

Pom?

则有（VCC）22RL（VCC）2?

8RL

VCC?

RLPom?

9W?

24V

5.3.3一单电源互补对称电路如图题5．3．3所示，设T1、T2的特性完全对称，vi为正弦波，Vcc＝12V，RL＝8Ω。

试回答下列问题：

（1）静态时，电容C2两端电压应是多少？

调整哪个电阻能满足这一要求？

（2）动态时，若输出电压vo出现交越失真，应调整哪个电阻？

如何调整？

（3）若R1＝R2＝1.1KΩ，T1和T2的β＝40，|VBE|=0．7V，PCM＝400mw，假设D1、D2、R2中任意一个开路，将会产生什么后果？

解

（1）静态时，C2两端电压应为Vc2＝Vcc/2=6V，调整R1或R2可满足这一要求。

（2）若vo出现交越失真，可增大R2。

（3）若D1、D2或R2中有一个开路，则由于T1、T2的静态功耗为19

PT1?

PT2?

IBVCE?

40?

VCC?

2|VBE|VCC?

R1?

R3212V?

0.7V12V?

1156mW2.2k?

即PT1?

PT1?

PCM，所以会烧坏功放管。

第六章

6.1.2电路如图题6.1.2所示，所有BJT的β均很大，VBE＝0.7V，且T2、T3特性相同，电路参数如图。

问：

（1）T2、T3和R组成什

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