完整版模拟电子技术基础典型习题解答.docx
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完整版模拟电子技术基础典型习题解答
半导体器件的基础知识
1.1电路如图P1.1所示,已知Ui=5sin与Uo的波形,并标出幅值。
cot(V),二极管导通电压UD=0.7V。
试画出Ui
解:
波形如解图P1.1所示。
UI1和UI2的波形如图(b)所示,二极管导通
1.2电路如图P1.2(a)所示,其输入电压电压UD=0.7V。
试画出输出电压Uo的波形,并标出幅值。
»1|O
"ilG冏
(II)
O+厂f+5V>
0.3
0
(h>
w„/V
3
0.3fl心V
3
P1.2
解:
Uo的波形如解图
P1.2所示。
3
H3(J
叫yv
03
(t呵/V
解图P1.2
1.3已知稳压管的稳定电压UZ=6V,稳定电流的最小值Izmi尸5mA最大功耗Pz心150mW试求图P1.3所示电路中电阻
R的取值范围。
0*
图P1.3
解:
稳压管的最大稳定电流
IZM=Pzm/UZ=25mA
电阻R的电流为IzQiZmin,所以其取值范围为
UIUz
R———-0.36〜1.8k
Iz
1.4已知图P1.4所示电路中稳压管的稳定电压LZ=6V,最小稳定电流Izmin=5mA最大稳定电流
(1)
(2)
IZmax—25mA
别计算U为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值;若U=35V时负载开路,则会出现什么现象?
为什么?
IkQ
R
50(111
图P1.4
解:
以稳压管未击穿。
故
UoRlUi3.33V
RRl
当U=15V时,若U尸UZ=6V,则稳压管的电流小于其最小稳定电流,所以稳压管未击穿。
故
(1)当U=10V时,若UhUZ=6V,则稳压管的电流小于其最小稳定电流,所
Uo
Rl
RlUi5V
当U=35V时,
⑵Idz
R
稳压管中的电流大于最小稳定电流Izmin,所以UO=LZ=6V。
(U|Uz)/R29mA>Izm=25mA稳压管将因功耗过大而损坏。
1.5电路如图P1.5(a)、(b)所示,稳压管的稳定电压UZ=3V,R的取值合适,Ui的波
形如图(c)所示。
试分别画出Uoi和UO2的波形。
解:
波形如解图P1.5所示
1.6测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图别说明它们是硅管还是锗管。
Q12V
P1.6所示。
在圆圈中画出管子,并分
11.3V
QI2V
O—
I2JV
解:
晶体管三个极分别为上、中、下管脚,答案如解表P1.6所示。
解表P1.6
管号
T1
T2
T3
T4
T5
T6
上
e
c
e
b
c
b
中
b
b
b
e
e
e
下
c
e
c
c
b
c
管型
PNP
NPN
NPN
PNP
PNP
NPN
材料
Si
Si
Si
Ge
Ge
Ge
1.7电路如图P1.7所示,试问P大于多少时晶体管饱和?
解:
取UCes=UBe,若管子饱和,则
所以,
VCCUbeVCCUbe
RbRc
RbRC
Rc
100
时,管子饱和。
1.8分别判断图
P1.8所示的各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。
ft.
解:
(a)
(c)
(d)
(e)
可能
可能
不能
不能,可能
1t6V
(C>
6cV
(h>
I5V
ld>
图P1.8
T的发射结会因电流过大而损坏。
第二章
基本放大电路
O
2.1分别改正图P2.1所示各电路中的错误,电路原来的共射接法和耦合方式。
5
使它们有可能放大正弦波信号。
要求保留
O-
解:
(a)将一Vcc改为+Vcc0(b)在+Vcc与基极之间加R)o
(C)将VBB反接,且在输入端串联一个电阻。
(d)在Vbb支路加R,在一VCc与集电极之间加Ro
2.2电路如图P2.2(a)所示,图(b)是晶体管的输出特性,静态时UBef0.7Vo利用图解法分别求出R-=^和R-=3kQ时的静态工作点和最大不失真输出电压Um(有效值)0
解:
空载时:
Ibq=20卩A,Ic严2mAUcef6V;最大不失真输出电压峰值约为5.3V,有效值约为3.75V0
带载时:
Ibq=20卩A,Ic冲2mAUCeg^3V;最大不失真输出电压峰值约为2.3V,有效值约为1.63V。
2.3电路如图P2.3所示,晶体管的=80,「bb=100Q。
分别计算R=^和R=3kQ时的Q点、Au、R
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
VCCUBEQUBEQ—.
22口A
RbR
Ibq1.76mA
(1)沁1.3k
1EQ
IBQ
ICQ
rbe
rbb'
空载时,静态管压降、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为
UCEQVCC
Rc
rbe
Rb//rbe
rbe
Rsrbe
Rc5k
IcqRc6.2V
Au
Aus
Ro
308
「be1.3k
Au93
R-=5kQ时,静态管压降、电压放大倍数分别为
Rl
RcRL
rL
UCEQ
Icq(Rc//Rl)2.3V
Au
115
Aus
R
Ro
Rs
Rb//
Rc
rbe
rbe
rbe
rbe
5k
Au47
rbe1.3k
2.4电路如图P2.4所示,晶体管的=100,「bb'
(1)求电路的Q点、A、R和
(2)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?
=100Q。
Rb1
Vcc2V
解:
(1)静态分析:
UBQ
Ieq
Rb1Rb2
UBQUBEQ1mA
1BQ
UCEQ
动态分析:
Rf
1EQ
1
Vcc
Re
Ieq(RcRfRe)5.7V
rbe
rbb'
(1
Au
(Rc
)26巴2.73k
1EQ
//Rl)
———7.7
Ri
Ro
「be
(1)Rf
Rb1//Rb2//[rbe(1
Rc5k
)Rf]3.7k
(3)R增大,
R〜4.1kQ;
Au
Au
减小,
R
RfRe1.92。
2.5设图P2.5所示电路所加输入电压为正弦波。
试问:
(1)Au1=Uo1/Ui〜?
Au2=Uo2/Ui〜?
(2)画出输入电压和输出电压Ui、Uo1、Uo2的波形。
解:
(1)因为通常
Au1
Au2
图P2.5
B>>1,所以电压放大倍数分别应为
Rc
rbe
(1)Re
(1)Re
rbe
(1)Re
空1
Re
(2)两个电压放大倍数说明uo1〜—Ui,uo2-Ui。
波形如解图P1.5所示。
解图P1.5
2.6电路如图P2.6所示,晶体管的=80,rbe=1kQ。
(1)求出Q点;
(2)分别求出RL=^和3kQ时电路的A、R、志
解:
(1)求解Q点:
IBQ
IEQ
UCEQ
OI:
<
(+15VI
Wj
2血
图P2.6
VccUBEQ32.3口A
Rb
(1)Re
(1)1bq2.61mA
VccIeqRo7.17V
(2)求解输入电阻和电压放大倍数:
R_=x时
Ri
Au
Rb//[%(1
(1)Re
「be
(1)Re
)Re]110k
0.996
)(Re//Rl)]76k
Au
Ro
Rb//[rbe(1
(1)(Re//Rl)c“c
0.992rbe
(1)(Re//Rl)
//b__37
1
2.7电路如图P2.7所示,晶体管的
(1)求解Q点、A、R和若C3开路,则Ui=?
Uo=?
=60,rbb=100Q。
(2)设Us=10mV(有效值),问Ui=?
Uo=?
解:
(1)Q点:
1BQ
1CQ
UCEQ
VCCUBEQ
Rb(1
1BQ
Vcc
31卩A)Re
1.86mA
Ieq(RcRe)4.56V
Au、R和R的分析:
rbe
rbb'(1
Ri
Au
Rb//rbe
(Rc//
a952
1EQ
952
Rl)—95
Ro
rbe
Rc3k
(2)设Us=10mV(有效值),则
RRsRi|Au|Ui
Ui
Uo
Us3.2mV
304mV
若C3开路,则
R
Au
Rb//[rbe(1
Rc//Rl
)Re]51.3k
Ui
Uo
Re
R
RsR
|Au|Ui
1.5
Us
9.6mV
14.4mV
2.8已知图
点和Au。
P2.8(a)所示电路中场效应管的转移特性如图(b)所示。
求解电路的Q
比)
几*3卡
9■打T(+1:
讪"|匕1
JI__11
bit
(+15V}
IIOkQ
O+
Id)
解:
(1)
根据电路图可知,从转移特性查得,当
求Q点:
LGsQ=VsG^3Vo
LGsqf3V时的漏极电流
Idq=1mA
因此管压降LDsq=VDd一IdQR)=5Vo
(2)求电压放大倍数:
2
JiDQIDO2mA/V
UGS(th)
Au
gmRd20
2.9图P2.9中的哪些接法可以构成复合管?
标出它们等效管的类型(如NPN型、PNP
b、e、c、d、g、s)
型、N沟道结型……)及管脚(
i'oa
(0
图P2.9
'(«f>
lllcj
(Eir
解:
(a)
(c)
(d)
(f)
不能。
(b)不能。
构成"卩^型管,上端为集电极,中端为基极,下端为发射极。
不能。
(e)不能。
PNP型管,上端为发射极,中端为基极,下端为集电极。
(g)构成NPN型管,上端为集电极,中端为基极,下端为发射极。
2.10设图P2.10所示各电路的静态工作点均合适,分别画出它们的交流等效电路,并写出代
P2.10所示。
解:
(1)图示各电路的交流等效电路如解图
(2)各电路Au、R和R的表达式分别为图(a)
Au
1R2II[rbe2(12)R3]
Rirbei
(12)R3
rbe2(12)R3
Ri
R1rbe1
Ro
R3IIrbe2R2
12
Au
Ri
Ro
(11)(R2IIR3IIrbe2)
rbe1(1
R1//[rbe1
R4
1)(R2IR3IIrbe2)
(11)(R2IIR3
II
(壬)
rbe2
rbe2)]
Au
1R2I
[rbe2(12)rd]
R1rbe1
2R3
rbe2(12)rd
Ri
Ro
R1rbe1
R3
Au
[gm(R4IIR6IIR7II仏2)]
2R8)
rbe2
Ri
Ro
R3R1IIR2
R8
吃b,
仏2
Cl
bo
hrC-
■6
o
◎g
2.11已知某基本共射电路的波特图如图P2.11所示,试写出Au的表达式。
Au
32
Au
3.2jf
2.12
10f
(1j-)(1j^)
(1jw)(1j硬)
解:
观察波特图可知,中频电压增益为40dB,即中频放大倍数为一1-0;下限截止频率为1Hz和10Hz,上限截止频率为250kHz。
故电路Au的表达式为
氏110f
(1一)(1一)(1j)
jfjf2.5105
或“10f2
或氏fL
(1jf)(1j-)(1jcu“5)
102.5105
2.13已知某电路的幅频特性如图P2.13所示,试问:
(1)该电路的耦合方式;
(2)该电路由几级放大电路组成;
(3)当f=104Hz时,
解:
(1)因为下限截止频率为0,所以电路为直接耦合电路;
(2)因为在高频段幅频特性为-60dB/十倍频,所以电路为三级放大电路;
(3)当f=104Hz时,©=—135°;当f=105Hz时,©—270°。
2.14已知某电路电压放大倍数
10jf
Au
(1j^)(1j硬)
试求解:
(1)Aum=?
fL=?
fH=?
(2)画出波特图。
L、IH。
解:
(1)变换电压放大倍数的表达式,求出Aum、f
100j^
Am
1OOfL10HzfH1O5Hz
(1护访)
2.15已知两级共射放大电路的电压放大倍数
Au200j
1j丄1j-41j—J
51042.5105
(1)Aum=?
fL=?
fH
(2)画出波特图。
解:
(1)变换电压放大倍数的表达式,求出Au
103jf
5
(1jf)(1j丄)(1j——51042.5
103
5Hz
m、fL、fHo
Aum
fL
fH
(2)波特图如解图P2.15所示。
104Hz
2.16已知一个两级放大电路各级电压放大倍数分别为
Aui
Uo1
Ui
Au2
Uo
Ui2
25jf
ff
1j-1r
4105
2jf
1j501j^
(1)写出该放大电路的表达式;
(2)求出该电路的fL和fH各约为多少;
(3)画出该电路的波特图。
解:
(1)电压放大电路的表达式
AuAu1Au2
50f2
ff
(1W)(1j—)(1
450
j洛)2
10
(2)fL和fH分别为:
fL50Hz
11
L5,fH64.3kHzfH1.W2105
(3)根据电压放大倍数的表达式可知,波特图如解图P2.16所示。
中频电压放大倍数为104,增益为80dB。
UCes1=3V,UCc=15V,R_=8Qo
2.17电路如图P2.17所示,Ti和T2管的饱和管压降I选择正确答案填入空内。
(1)
A
(2)
A
(3)
A
o
电路中D1和D2管的作用是消除—
•饱和失真B•截止失真
静态时,晶体管发射极电位UEq—
•>0VB•=0V
最大输出功率Pom。
•~28WB•=18W
•交越失真
•<0V
•=9W
(4)当输入为正弦波时,若
R虚焊,即开路,贝U输出电压
A
.为正弦波B
.仅有正半波
C
.仅有负半波
(5)
若D虚焊,贝UT1管
。
A
.可能因功耗过大烧坏
B
.始终饱和
C
.始终截止
解:
(1)C
(2)B(3)
C
(4)C
(5)
A
2.18在图P2.17电路中,已知UCc=16V,RL=4Q,Ti和T2管的饱和管压降|UCes|=2V,输入电压足够大。
试问:
(1)最大输出功率Pom和效率n各为多少?
(2)晶体管的最大功耗Prmax为多少?
(3)为了使输出功率达到Pom,输入电压的有效值约为多少?
解:
(1)最大输出功率和效率分别为
PVccpCEsF
om2Rl
69.8%
nVCCUCESI
4VCC
(2)晶体管的最大功耗
0.2VCCPTmax0.2Pom*6.4W
2RL
(3)输出功率为Pom时的输入电压有效值
UiUom经运
9.9V
UCES
3.1判断图P6.4所示各电路中是否引入了反馈,是直流反馈还是交流反馈,是正反馈还是负反馈。
设图中所有电容对交流信号均可视为短路。
解:
图图图图
(a)所示电路中引入了直流负反馈。
(b)所示电路中引入了交、直流正反馈。
(C)所示电路中引入了直流负反馈
3.1。
3.2电路如图3.2所示,要求同题
-Q
*
㈡
g
+
3
+
0
尺
T
解:
直流负反馈直流负反馈
(a)所示电路中引入了交、
(b)所示电路中引入了交、
(C)所示电路中通过R引入直流负反馈,通过R、Ri、
R并联引入交流负
(d)、(e)、(f)、(g)、(h)所示各电路中均引入了交、直流负反馈。
反馈,通过G、R引入交流正反馈。
图(d)、(e)、(f)所示各电路中均引入了交、直流负反馈。
图(g)所示电路中通过R和R引入直流负反馈,通过R引入交、直流负反馈。
3.3分别判断图3.1(d)〜(h)所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈,并计算它们的反馈系数。
解:
各电路中引入交流负反馈的组态及反馈系数分别如下:
电流并联负反馈
(e)
电压串联负反馈
Uf/U。
(f)
电压串联负反馈
电压串联负反馈
电压串联负反馈
Ri
R3
1
R1
Ri
R2
R1
R1
R3
Ri
Uf/U。
Uf/U。
Uf/U。
3.4
馈,
分别判断图P3.2(a)并计算它们的反馈系数。
(b)
(e)(f)(g)
所示各电路中引入了哪种组态的交流负反
F
(a)电压并联负反馈
1&If/U。
1/Rf
(b)电压并联负反馈
F1f/U。
1/R4
FIf/l。
R2
(e)电流并联负反馈
R1R2
FUf/U。
R1
(f)电压串联负反馈
R1R4
R2R9
FUf/I。
(g)电流串联负反馈
R2R4
解:
各电路中引入交流负反馈的组态及反馈系数分别如下:
R9
3.5
所示各电路在深度负反馈条件下电压放大倍数。
估算图3.1(d)〜(h)
解:
各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数如下:
(d)
Auf
(e)
Auf
IoRl
TK
Uo
1oRLRL
R
(f)
(g)
(h)
Auf
Ui
Uf
Uo
Uo
Ui
Uf
Uo
Uo
Ui
Uf
Uo
Uo
1
1
1
Auf
Auf
Uf
Uo
U
Uo
IfR
R3
Ri
R2
R1
R3
瓦
(e)(f)
Ui
(g)所示各电路在深度负反馈条件下电压放大倍数。
3.6估算图3.2
解:
各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数如下:
U7
土
Ui
土
Ui
(R2
(e)
(f)
(g)
Auf
Auf
Io(R4//Rl)(1R^)R
(r2)rS
IfRs
Uo1Bl
UfR1
Io(R7/R8//Rl)
Uf
R4R9)(R7//R8//Rl)
第四章
直接耦合放大电路
P1=p2=8,rbe1=rbe2=rbe。
Ad的表达式;
解:
(1)Rv的滑动端在中点时
Uo
Ui
(2)Rw的滑动端在最右端时
(Rc
Ad
Uci
Uo
图P4.1
Ad的表达式为
(Rc号)
RW)
2rbe
UC1UC2
Ui
「be
(R
Rw
UC2
2)
Ui
RcUi2rbe
4.1图P4.1所示电路参数理想对称,
(1)写出Rw的滑动端在中点时
(2)写出Rw的滑动端在最右端时Ad的表达式,比较两个结果有什么不同。
rbe
所以A的表达式为
Rw
Ad
Uo
Ui
(Rc亍)
rbe
Uci>Uc2
比较结果可知,两种情况下的A完全相等;但第二种情况下的4.2图P4.2所示电路参数理想对称,晶体管的P均为50,rbb'=100Q,uBe仟0.7。
试计算Rw滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流Ieq以及动态参数A和R。
解:
Rw滑动端在中点时Ti管和T2管的发射极静态电流分析如下:
Rw21eqReVee
UBEQIEQ2
VREUbEQ0.517mA
—+2Re
2e
1EQ
A和R分析如下:
rbe
Ri
rbb'
(1)26mV5.18k
IEQ
Rc
R^97rbe
(1)字
2rbe
(1)Rw20.5k
4.3电路如图P4.3所示,Ti管和T2管的P均为40,仏均为3kQ。
试问:
若输入直流信号Uii=20mvUi2=10mv则电路的共模输入电压Uic=?
差模输入电压Uid=?
输出动态电压^uo=?
解:
电路的共模输入电压Uic、差模输入电压Uid、差模放大倍数Ad和动态电压△Uo分别为
由于电路的共模放大倍数为零,
故^Uo仅由差模输入电压和差模放大倍数决定。
UIC
j|1j|2
2
15mV
UId
UI1UI2
10mV
Ad
Rc
2rbe
67
UO
AdUId
0.67V
4.4电路如图P4.4所示,晶体管的P=50,rbb'=100Q。
(1)计算静态时Ti管和T2管的集电极电流和集电极电位;
(2)用直流表测得uo=2V,Ui=?
若Ui=10mv贝Uuo=?
解:
(1)用戴维宁定理计算出左边电路的等效电阻和电源为
Vcc5V
RLRc//Rl6.67k,Vcc—R^尺Rl
静态时T1管和T2管的集电极电流和集电极电位分别为
lCQ1
ICQ2
VeeUbeQ
lCQlEQ
2Re
0.265mA
UCQ1
UCQ2
Vcc
Vcc
IcqRL3.23V
15V
(2)先求出输出电压变化量,再求解差模放大倍数,最后求出输入电压,如下:
△Uo=Uo—LCq1^—1.23V
rbe
rbb'
(1)26mA5.1k
1EQ
Ad
rL
U|
32.7
2(Rbrbe)
出
Ad
37.6mV
AdU|
UCQ1
0.327V
Uo2.9V
若Ui=10mv则
Uo
Uo
4.5电路如图P4.5所示,T1〜T5的电流放大系数分别为P1〜P5,b-e间动态电阻分别为rbe1〜rbe5,写出Au、R和R的表达式。
解:
Au、R和FO的表达式分析如下:
1R2"[rbe4(14)R5]
Au1
U01
Ui
Au2
UO2