模拟电路答案.docx
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模拟电路答案
1第一章习题及解答
选择题
P型半导体
中，空穴浓度
__A_
电子浓度。
A．大于
B
．小于
C．等于
2）杂质半导体中的少数载流子浓度
__B___本征载流子浓度。
A．大于
B
．小于
C．等于
（1）在本征半导体中，空穴浓度__C__电子浓度；在N型半导体中，空穴浓度__B__电子浓度；
3）随着温度的升高，在杂质半导体中，少数载流子的浓度的浓度__c__。
A．明显增大B．明显减小C．变化较小
4）空穴A，N型半导体C。
A__，而多数载流子
A．带正电B．带负电C．呈电中性
5）在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于__B__，而少数载流子的浓度与
A
关系十分密切。
A．温度B．掺杂工艺C．质量
答：
（1）C，B，A
一锯齿波电流如图所示，
验证你的结果。
3）A，C
4）A，C
5）B，A
，写出其Fourier级数，利用PSpice的频谱（FFT）分析，
解：
任一周期为
T的周期函数可展开为
f（t）
a0
2
其中
a0
bn
图
Fourier级数：
（ancosntbnsinnt）n1
T
2
T
2
T
2
T
2
T
2Tf（t）sinntdt
2
f（t）dt
f（t）cosntdt
本题的周期性锯齿波电流的周期
2
T，在一个周期内的解析表达式为：
5
10t,
t0
i（t）
5
t,
0t
所以，
a0（105t）dt05tdt10
05
5
n1,2,3
an
（10
t）cosntdt
tcosn
0
tdt
0，
05
5
10
，n1,2,3
bn
（10
t）sinntdt
tsinn
0
tdt
n
是
i（t）
10
[5（sin
1
tsin2t
1
sinnt
）]（A）
2
n
填空题
（1）放大电路的放大能力大小常用电压放大倍数为多少倍或电压增益为多少分贝（dB）表示。
例如，电压放
大倍数100倍折合成电压增益为40dB；电压增益100dB折合成电压放大倍数为100000倍。
（2）已知某两级放大电路的第一级电压增益为20dB，第二级电压增益为40dB，则总增益为60dB，相当于电
压放大倍数为1000倍。
（3）已知某两级放大电路的第一级电压放大倍数为100倍，第二级电压放大倍数为
10倍，则总电压放大倍数为1000倍，换算为对数电压增益为60dB。
（4）某放大电路当接入一个内阻等于零的信号源电压时，测得输出电压为5V，在信号源内阻增大到1kΩ，其
它条件不变时，测得输出电压为4V，说明该放大电路的输入电阻为4kΩ。
（5）已知某放大电路的输出电阻为3kΩ，在接有4kΩ负载电阻时，测得输出电压为2V。
在输入电压不变的条件，断开负载电阻，输出电压将上升到。
答：
（1）放大器电压放大倍数Av（倍数）与电压增益Av（dB）之间的换算关系为：
Av（dB）20logAv（倍数）
Av（dB）
Av（倍数）1020
故Av（倍数）100折合为：
Av（dB）20logAv（倍数）20log10040dB
Av（dB）100
而Av（dB）100dB折合为：
Av（倍数）10201020100000（倍）
（2）多级级联放大器总电压放大倍数Av（倍数）与各级放大器的电压放大倍数Avi（倍数）之间的关系为：
Av（倍数）Av1（倍数）?
Av2（倍数）?
?
Avn（倍数）
故Av（dB）20logAv（倍数）
20log[Av1（倍数）?
Av2（倍数）?
?
Avn（倍数）]
20logAv1（倍数）20logAv2（倍数）20logAvn（倍数）
Av1（dB）
Av2（dB）Avn（dB）
在本题中，
Av1（dB）
20dB，
Av2（dB）
40dB
，故总增益：
Av（dB）Av1（dB）
Av1（dB）
20dB40dB
60dB
总电压放大倍数：
Av（dB）
60
Av（倍数）
1020
1020
1000（倍）
3）参见本题
2）小题，
可得
Av（倍数）
Av1（倍数）?
Av2（倍数）100?
10
1000（倍）
Av（dB）
20logAv（倍数）
20log1000
60dB
4）
如图所示，设信号源的电动势为Vs，内阻为R，放大电路的输入电压为Vi，输入电阻为Ri，电压放大倍数为Av，输出电压为Vo。
当R0时，Vo5V，可得Vs
5V
当R1k时，Vi
iR
此时Vo4V
，故有Vi
由上两式可得
Vi4V
iAv
1k4k
Ri
RiRiVs
4V
Av，
Ri
ViAv
Ri5V，
RRiAv
5V，最后解出
RRiAv
Ri4R4实验上常利用上述方法来测量放大电路（特别是输入电阻很大时）的输入电阻。
（5）
如图所示，
当放大器输出端接有负载电阻RL4k时，输出电压
可解出
当断开负载电阻时，
VO
RL
VOLVOC，
RORL
RORLVO
RLVO
输出电压
VOC3.5V
3k4k2V3.5V；
4k
一种用于测量放大电路输入电阻的电路框图如图所示。
已知电阻的阻值为
值，试写出计算输入电阻Ri的表达式。
R，并已用电子毫伏表测出了Vs和Vi的
解：
由电压分压公式有：
Vi
可解出
Ri
R
图
RRiRiVs
RVi
Vi
实验上常利用上述方法来测量放大电路的输入电阻。
一个电压放大电路，当接有负载电阻RL1k时，测得其输出电压为3V（有效值）。
断开负载电阻后，测得其
输出电压为V，求该放大电路的输出电阻Ro。
解：
放大器
RO
VOC
RL
由图可知，当断开负载电阻RL时，输出电压
VO
当接有负载电阻
VOL
由此可解出Ro
VOC
RL时，输出电压
RLVOCVOCRORL
（VO1）RL（4.51）1k（1.51）1k0.5k500
VOLL3
实验上常利用上述方法来测量放大电路的输出电阻。
为测定某单管放大电路的通频带，在输入电压Vi＝10mV不变的条件下，改变输入电压频率f，测出相应的输出电
压Vo，测试结果如表。
试问该放大电路的上限截止频率fH和下限截止频率fL各为多少
表
f/Hz
10
100
1k
10k
500k
Vo/V
1
1
1
答：
由表可知，该单管放大电路的中频电压放大倍数为：
1VAvm100（倍）
vm10mV
当频率f10Hz时，电压放大倍数为：
L10Hz；
Avl0.7V70（倍）0.7Av0，故该放大电路的下限截止频率10mV
放大电路的高频响应为：
Avh
Avhf，
可解出
当频率f500kHz时，电压放大倍数与中频电压放大倍数之比为：
0.1V
Avh
10mV0.1
1
Avm
1000.1
用f
500kHz时，
Avh0.1，代入可求得该放大电路的上限截止频率
Avm
fH
Avhf0.1
Avm
500kHz50kHz
若Avh1）
Avm
填空题
（1）放大电路的输入信号频率升高到上限截止频率时，放大倍数幅值下降到中频放大倍数的倍，或者说下降了___3___dB；放大倍数的相位与中频时相比，附加相移约为___-45___度。
（2）当放大电路的输入信号频率下降到下限截止频率时，放大倍数的幅值下降到中频放大倍数的倍，或者说
45___度。
下降了___3__dB；放大倍数的相位与中频时相比，附加相移约为答：
（1）放大电路高频响应的电压放大倍数表达式为：
Avh
fH时，AAvh
Avm
Avm
当f
1（fH）
H
1
10.707，故放大倍数下降为中频放大倍数的倍，折合成分贝表
22
Avh
示为：
vh（dB）20log0.7073dB；而此时的附加相移约为：
Avm
2）放大电路低频响应的电压放大倍数表达式为：
Avm
arctan（）fH
arctan145。
Avl
1（ffL）2AvhAvm
当f
fL时，
1（ffL）2
1
10.707，故放大倍数下降为中频放大倍数的倍，折合成分贝表
2
示为：
Avl（dB）
Avm
20log0.7073dB；而此时的附加相移约为：
fL
arctan（）arctan145。
设计一个上限截止频率为
解：
可采用如图所示的RC低通滤波电路，
R
+
10kHz的低通滤波电路，利用PSpice的频率响应分析（AC分析），验证你的设计。
Vi
Vo
1若取C0.001F，则由fH，可得：
2RC
136
2fHC23.14101030.001106
R1
15.9k
设计一个在3kHz频率处具有3dB拐点的高通滤波电路，利用解：
在3kHz频率处具有3dB拐点的高通滤波电路即下限频率通滤波电路，
PSpice的频率响应分析（AC分析），验证你的设计。
fL3kHz的高通滤波电路，可采用如图所示的RC高
Vi
Vo
若取C0.002
1
F，则由fL12
R1
RC，可得：
2fLC
3626.5k
23.1431030.002106
一个两级放大电路的交流等效电路如图所示，试写出其电压增益。
+
Ri
RiRi2Av1Av2
图
Av2Rs1Ri2Ri2
解：
AvsVVosVVio2VVio21VVoi1VVis
RsRi（RsRi）（Rs1Ri2）
2第二章习题及解答
什么叫做载流子的漂移运动、扩散运动漂移电流，扩散电流的大小主要与什么有关答：
载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。
载流子从高浓度处移向低浓度处的运动称为扩散运动。
漂移电流的大小主要由少数载流子的浓度决定。
扩散电流的大小主要由外加正向偏置电压的大小决定。
选择题
（1）普通小功率硅二极管的正向导通压降约为_B_，反向电流一般_C_；普通小功率锗二极管的正向导通压降
约为__A_，反向电流一般_D_。
A．～B．～C．小于1μAD．大于1μA
（2）由二极管的伏安特性曲线可知，其交流电阻总是C。
A．大于直流电阻；B．等于直流电阻；C．小于直流电阻
3）电路如图所示，vi0.1sintV，当直流电源电压E增大时，二极管D的动态电阻rd将_B_
A．增大B．减小
C．保持不变
A．小于
B．不变C．大于
VD
4）在图所示的电路中，当E＝3V时，测得ID＝1mA，VD0.7V。
a．当E调到6V，则ID将为_D_。
A．1mAB．大于1mA，但小于2mAC．2mAD．大于2mA
b．保持E＝3V不变，温度升高20℃，则VD将为_A_。
答：
（2）
如图所示，设二极管的静态工作点为Q点，直线QO是Q点与原点O的连线，直线MN是二极管的伏安特
性曲线过Q点的切线，则二极管的直流电阻：
ID
是直线QO的斜率的倒数；而二极管的交流电阻：
rdvD
iD
是直线MN的斜率的倒数；由二极管的伏安特性曲线可看出，不管Q点位于特性曲线上何处，直线MN的斜率总是大于直线QO的斜率，故直线MN的斜率的倒数总是小于直线QO的斜率的倒数，即二极管的交流电阻rd总是小于直流电阻R。
3）当直流电源电压E增大时，二极管D的静态电压VD也将增大，参见本题2）小题图可知，静态电压VD增大，直线MN的斜率也越大，故二极管D的动态电阻（交流电阻）rd将减小。
4）（a）由E＝3V，
当E＝6V时，
EVD
ID
D的动态电阻（交流电阻）
ID＝1mA，VD0.7V可算出：
EVD3V0.7V
D2.3k；
ID1mA
VD增加很小，基本不变，仍然可认为VD0.7V，于
6V0.7V
2.3mA2mA
R2.3k
利用PSpice确定图中二极管电流和电压随输入电压变化的特性（传输特性）＝2k，二极管为Pspice器件库中的D1N4002。
，并对它作出某些有用的结论。
设R
如图电路，其输入信号vi5sint（V），二极管采用恒压源模型，设其正向压降为，画出各电路中输出信号vo2的波形，并标明其电压幅值。
vo1、
vi/V
0
-5
vo2
解：
（a）当输入电压vi1.4V时，二极管D截止，
当输入电压vi1.4V时，二极管D导通，
1k
vi1k1ki0.7V。
vi；
2；
故该电路的电压传输特性为：
vo1f（vi）
vi,
2,
0.7V,
vi
vi
1.4V
1.4V
vo1的波形如下：
根据输入信号vi5sint（V）和电压传输特性可画出输出信号
vO/V
1/V
t
π
2π
0.7
0
-2.5
由电压传输特性知该电路为单向限幅电路。
b）当输入电压vi3.7V时，D1导通，D2截止，vo23.7V；
vo2vi
当3.7Vvi3.7V时，D1截止，D2截止，
当输入电压vi3.7V时，D1截止，D2导通，vo23.7V。
3.7V,故该电路的电压传输特性为：
vo2f（vi）vi,
由电压传输特性知该电路为对称双向限幅电路。
vi3.7V
3.7Vvi3.7Vvi3.7Vvo2的波形如下：
3.7V,根据输入信号vi5sint（V）和电压传输特性可画出输出信号
电路如图（a）所示，RL=100k，输入波形vi如图（b）所示，频率为1kHz，假定二极管为理想开关模型，确定输出波形。
vi/V
图
解：
该电路的时间常数RC100K0.1F0.1S，11
输入信号的周期T110.001S，
f1kHz
可见RCT，故该电路为二极管箝位电路，箝位电压
Von5V，电容两端的电压
vCVimVon10V（5V）15V其电压传输特性为：
vOvCvi15Vvi,
根据输入信号波形和电压传输特性可画出输出信号vo的波形如下：
1）变压器次级电压的有效值V2≈
2）如果考虑电网电压波动范围为
如图所示半波整流电路，设变压器内阻和二极管正向电阻均可忽略不计，
RL=200～500，输出电压平均值VOAV10V。
试问：
10%，则二极管的最大整流平均电流和反向击穿电压各至少应取多少
VOAV
~220V
50Hz
10V22.2V
0.45
v2
RL
vo
解：
（1）V2
20.45
（2）当电网电压上升10%，且负载电阻最小时，流过二极管的电流为最大，故二极管的最大整流平均电流至少（110%）VOAV1.110V
IF55mA
RLmin200
应取：
当电网电压上升10%时，二极管承受的反向电压为最大，故二极管的反向击穿电压至少应取：
VBR2（110%）V221.122.235V。
在图所示全波整流滤波电路中，变压器次级电压有效值如图中所标注，二极管的正向压降和变压器内阻均可忽略不计。
（1）标出输出电压VO对地的极性；
（2）估算输出电压的平均值VOAV；
（3）求出每只二极管的平均整流电流及所承受的最大反向电压。
~220V
50Hz
D4
D3
D1
V2=25V
C
470uF
RL
400
VO
解：
（1）输出电压VO对地的极性：
上正下负；
（2）输出电压的平均值：
VO1.2V21.225V30V
（3）每只二极管的平均整流电流：
11VO
ID（AV）IO（AV）37.5mA
22RL
每只二极管所承受的最大反向电压：
VRM2V222536V
设图中的二极管为理想二极管，试分析判断图中二极管是导通还是截止。
B点对地电压
15V
解：
先将D断开，计算A、
a）应用叠加定理：
错误!
未定义书签。
VA（10
3
23
201）V10V
14
VB（20
2）V8V
23
VAVB，所以D1导通；b）VA[10223（15）
错误!
未定义书签。
VB（
4
]V8V
14
2
）V6V
23
15
，所以D2截止。
在不同的V1、V2组态下，分析图所示电路，把答案填入表中。
判断D1、D2是导通还是截止，并求出Vo的值（设D1、D2的正向压降为），
V1
V2
D1
Vo
D23k
5V
图
表
V1/V
V2/V
D1
D2
VO/V
0
0
0
3
3
0
3
3
解：
V1/V
V2/V
D1
D2
VO/V
0
0
导通
导通
0
3
导通
截止
3
0
截止
导通
3
3
导通
导通
图中的二极管采用恒压源模型，正向压降为，试求流过二极管的电流
2k
ID3k
D
2V
ID。
3k
3k
6V
图
解：
首先判断二极管D是否导通。
先将D断开，并将虚线右侧电路用戴维南定理等效，则上述电路变成
A2k
A
3k
1.5k
6V
1V
计算A点对地电压，应用叠加定理：
21.53
（1）]V2.76V0.7V，（21.5）33（21.5）
故二极管D导通。
VA[6
VD=
既然二极管D导通且采用恒压源模型，则可将其等效为一电压为
的电压源，所以，原包含二极管D的电路可等效成：
2k
3k
D0.7V
ID1.5k
6V
1V
于是，
ID
6V0.7V
1V0.7V
电路如图所示，
3k
2k1.5k
1.28mA
D1、D2为理想二极管，画出该电路的电压传输特性（
vO
f（vI）曲线），要标明转折点的坐标值。
vI
D1
5V
D2
3V
vO
解：
输入电压vI
当3VvI
3V时，D1截止，D2导通，vO3V；
5V时，D1截止，D2截止，vOvI
当输入电压vI5V时，D1导通，D2截止，vO5V。
3V,vI3V
故该电路的电压传输特性为：
vOvI,3VvI5V
5V,vI5V
根据以上解析表达式可画出电压传输特性如下：
由电压传输特性知该电路为不对称双向限幅电路。
设图中稳压管DZ1和DZ2的稳定电压分别为6V和9V，正向压降为，求各电路的输出电压VO。
1k?
DZ1
20V
DZ2
VO
VO
（a）
20V
1k?
DZ2
VO
DZ1
（d）
解：
已知VZ16V,VZ29V,VD1VD20.7V
（a）DZ1和DZ2串联，VOVZ1VD26V0.7V6.7V
（b）DZ1和DZ2串联，VOVZ1DZ26V9V15V
（c）DZ1和DZ2并联，由于VZ1VZ2，输出电压由稳压值较低的DZ1决定，VOVZ16V（d）DZ1和DZ2并联，由于VD2VZ1，输出电压由DZ2的正向压降VD2决定，VOVD20.7V
如图所示稳压电路，稳压管的稳压值电压VI（910%）V，RLmax试求限流电阻R的取值范围。
VZ6V,最大工作电流IZmax
，RLmin300，
50mA，最小工作电流IZmin1mA，设输入
解：
DZ的工作电流IZ应满足：
IZminIZIZmax
当输入电压VI取最大值VImax，输出电流IO取最小值IOmin时，IZ最大，此时应满足：
Imax
VO
Imax
（110%）9V6V
IZmax
IOmin
IZmax
VZ/RLmax
50mA0
78
Rmin
当输入电压VI取最小值VImin，输出电流IO取最大值IOmax时，IZ最小，此时应满足：
即RVIminVO
IZminIOmax
综合可得限流电阻R的取值范围为：
VIminVZ
IZminVZ/RLmin
78
（110%）9V6V
1mA6V/300
R100
100Rmax
e、b和c；判断
3第三章习题及解答
在晶体管放大电路中，测得两个晶体管各个电极的电流如图所示，试分别标出各个晶体管的管脚
各晶体管是NPN型还是PNP型；并分别估算它们的值。
（a）
（b）
图答：
（a）从左至右依次为b，e，c，NPN，（b）从左至右依次为b，c，e，PNP，60说明：
（a）只有NPN管的基极电流和集电极电流是流进管子的，故该晶体管应为大于大于基极电流，故由左脚和右脚流进的电流的大小可判定左脚应为基极下的中间脚只能是发射极e了；
4
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