模拟电路部分习题答案

1、模拟电路局部习题答案第二章晶体二极管及应用电路2-1.填空(1)N型半导体是在本征半导体中掺入五价元素;P型半导体是在本征半导体中掺入三价元素.(2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流会增大.(3)PN结的结电容包括势垒电容和扩散电容.(4)晶体管的三个工作区分别是放大区、截止区和饱和区.在放大电路中,晶体管通常工作在放大区区.(5)结型场效应管工作在恒流区时,其栅-源间所加电压应该反偏°(正偏、反偏)2-2.判断以下说法正确与否.(1)本征半导体温度升高后,两种载流子浓度仍然相等.()(2)P型半导体带正电,N型半导体带负电.()(3)结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽

2、层承受反向电压,才能保证他大的特点.()(4)只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用.()(5)晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过.()(6)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P型半导体.()(7)PN结在无光照、无外加电压时,结电流为零.()(8)假设耗尽型N沟道MOS场效应管的£s大于零,那么其输入电阻会明显减小.()答案：(1)对；温度升高后,载流子浓度会增加,但是对于本征半导体来讲,电子和空穴的数量始终是相等的.(2)错；对于P型半导体或N型半导体在没有形成PN结时,处于电中性的状态.(3)对；结型场效应管在栅源之间没有绝缘层,所以外加的栅-源电压应

3、使栅-源间的耗尽层承受反向电压,才能保证Rgs大的特点.(4)错；稳压管要进入稳压工作状态两端加反向电压必须到达稳压值.(5)错；晶体管工作在饱和状态和放大状态时发射极有电流流过,只有在截止状态时没有电流流过.(6)对；N型半导体中掺入足够量的三价元素,不但可复合原先掺入的五价元素,而且可使空穴成为多数载流子,从而形成P型半导体.(7)对；PN结在无光照、无外加电压时,处于动态平衡状态,扩散电流和漂移电流相等.(8)错.绝缘栅场效应管由于栅源间和栅漏之间有Si02绝缘层而使栅源间电阻非常大.因此耗尽型N沟道MOS场效应管的Ugs大于零,有绝缘层故而不影响输入电阻.2-3.怎样用万用表判断二极管

4、的正、负极性及好坏答：可以利用万用表的电阻挡测量二极管两端电阻,正向时电阻很小,反向时电阻很大.2-4.二极管电路如题2-4图所示,试判断图中的二极管是导通还是截止输出电压为多少此题可以通过二极管端电压的极性判断其工作状态.一般方法是断开二极管,并以它的两个极作为端口,利用戴维南定理求解端口电压,假设该电压是二极管正偏,那么导通,假设反偏那么截止.(a)图将二极管断开,从二极管的两个极为端口向外看,如题27解(a)图所示,那么A-B间电压为12-6=6V,二极管处于正偏,导通.(b)图将二极管断开,从二极管的两个极为端口向外看,如题27解(b)图所示,那么A-B间电压为3-2=1V,二极管处于

5、正偏,导通.(c)当有两只二极管时,应用以上方法分别判断每只管子的状态.如题27解(c)图所示首先断开上面二极管口,那么下面二极管D?极止,所以以两端电压为正偏导通；然后再断开下面二极管D2,如题27解(d)图那么以两端电压为正偏导通,那么D2两端电压为负裁止,综上所述,口导通、D2截止.(d)根据前面分析方法,可知以、D3截止,口2、D,导通.2-5.电路如题271图所示,稳压管的稳定电压=8V,设输入信号为峰值15V三角波,试画出输出4的波形.解：如下图.三角波正半周时,当电压幅值小于稳压管的稳压值时,稳压管极止,当等于大于稳压值时,稳压管反向击穿,输出电压为稳压管稳压值；三角波负半周时,

6、稳压管正向导通,假设正向电阻为0,那么输出电压为零.2-6.如题272图所示,电路中两只稳压管完全相同,“二8V,"=15sin,试画出输出4的波形.解：如下图.三角波正半周时,当电压幅值小于稳压管的稳压值时,下面一只稳压管截止,当等于大于稳压值时,稳压管反向击穿,输出电压为稳压管稳压值；三角波负半周时,上面一只稳压管截止,当等于大于稳压值时,稳压管反向击穿,输出电压为稳压管稳压值.02-7、2-8、2-9略2-10.电路及二极管伏安特性如下图,常温下和26mV,电容C对交流信号可视为短路,的为正弦波,有效值为10mV,问(1)二极管在输入电压为零时的电流和电压各为多少(2)二极管中

7、流过的交流电流有效值为多少解：在分析这类电路时,应首先分析静态电流和电压,即静态工作点Q,然后求出在Q点下的动态电阻,再分析动态信号的作用.(1)利用图解法可以方便地求出二极管的Q点.在动态信号为零时,二极管导通,电阻/?中电流与二极管电流相等.因此,二极管的端电压可写为d=VTdR,在二极管的伏安特性坐标系中作直线,与伏安特性曲线的交点就是Q点,如下图.读出Q点的坐标值,即为二极管的直流电流和电压,约为U口Q0.7V,/dr2.6niA(2)根据二极管动态电阻的定义,Q点小信号情况下的动态电阻为“华=倭卜=10.1D2.0)根据条件,二极管上的交流电压有效值为10mV,故流过的交流电流有效值

8、为U(10)/?=niA=niArd110)第三章晶体三极管及其应用电路3-1试画出用PNP、NPN型三极管组成的单管共射放大电路的原理图,标出电源电压的极性,静态工作电流Ib、lc的实际方向及静态电压Ube、Uce的实际极性.解：用PNP型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(a)所示.其中静态工作电流Ib、lc的实际方向如图中箭头所示,静态电压UbeC、UcE<o用NPN型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(b)所示.其中静态工作电流Ib、Ic的实际方向如图中箭头所示,静态电压Ube>、UcE>o题3-4图3-2电路如图3-5所示.说明这些电路能

9、否对交流电压信号进行线性放大,为什么«235图分析：解决此问题需要进行以下几个方面的判断.1 .判别三极管是否满足发射结正偏、集电结反偏的条件,具备适宜的静态工作点.2 .判断有无完善的直流通路.3 .判断有无完善的交流通路.4 .在前三个条件满足的条件下,最后根据电路给出的参数进行计算,根据计算结果判断三极管是否工作在放大区.但是如果电路没有给出电路参数,该步骤可以省略.默认电路参数取值适宜.解：a不能.没有直流偏置,不能提供适宜的静态工作点.b不能.电源出使发射结反偏,不能提供适宜的静态工作点.c不能.基极电压嗡使发射结满足正偏条件,但是集电结不是反偏,电路不具备适宜的静态工作点

10、.d不能.°?电容使集电极交流接地,从而使输出电压交流局部为零.e能.有适宜的直流偏置电路,输入能加到三极管上,输出也能够送到负载上.3-3放大电路如题3-9图所示.%=3V,4=,用二3kQ,用二150kQ,晶体管VT的输出特性曲线如题3-9图a所示.试求：1 .放大电路的静态工作点儿和EQ；2 .假设凡二8,求输入电压为为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值;3 .假设用二7kQ,输出最大不失真电压的幅值.直流负载线MN与八=/8二|1A的输出特性曲线的交点Q就是静态工作点.Q点坐标为,BQ=15.3pAIcq=0.38mAUcEQ=1.25V2.凡二8时,输入电压a为正弦电压时输

11、出最大不失真电压的幅值的计算.假设的8,交流负载线斜率与直流负载线斜率相同,为1_1_1RcHR1=4二支如题3-9图b所示.>ic(mA)3.0-2.52.01.51.00.5Icq0.25/b=60|.iA/b=50|.iA-/b=40j.iAZB=30pA/b=20j.iA/'b=10HA/b=0|.iAUcEQ2253CE(V)题3-9图c题3-9交流负载线输入电压a为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为Uo.max=niinJOjnax1,"omiax2.如果三极管VT的饱和压降Uy=0.3V,那么4n=EQUy=1.25-0.3=0.95(V)J?*ik=/

12、&(七&)=0.38x3=L14V/rchr.,U3=0.95V3.假设/？=7kQ,交流负载线斜率为1_1_1/?C/?L-3k/7k-2?lk输入电压"为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为=1而1?皿,0皿2_:4皿=eq一%=L250.3=0.95(V)4x2=下区一=&(凡勺)=0-38x2.1=0.80(V)入Reg)U02=0.80(V)3-6如题372图所示放大电路中,晶体管的£=100,4二一.1 .估算直流工作点/cQ和EQo2 .假设偏置电阻品、他分别开路,试分别估算集电极电位值,并说明各自的工作状态；3 .假设扁开路时,要求/

13、c(F2mA,试确定儡应该取多大的值.题3-12图解:1 .直流工作点Icq和Uceq估算./一47()xl2=l1.63(V)Rbi+Rb215+470''匕.(.一4一4由12-11.63-0.3(1+夕)小101xl.3k=0.53(pA).cq=网=53(mA)Uceq=Vc-(1+/?)/bq/?e-ZcqRc=12-101x0.53(jiA)xl.3k-53(mA)x2k=11.82V12-0.3=0.020(mA)2 .假设偏置电阻Rbi开路,管子的静态工作电流为/?B2+(1+/7)/?l470k+(1+100)x1.3k,集电极电位=夕,心心=100x0.02

14、0x2=4(V),Uec=%c一夕"bqRc一(1+0,bqRe=12-4-101x0.020xl.3=5.4(V)此时三极管的发射结正偏、极点结反偏,管子处于放大状态.假设偏置电阻Rb2开路,BQ=.,Uc=o此时管子处于截止状态.3 .假设Rbi开路时,有j_%UebBQ.+(1+夕)时CQ=./BQ假设要求3=2mA,有0勺一飞=2(mA)12-0.30100x=2+(1+100)x1.3K解得Rb2=453.7kQ3-7在电路如题373图中,Kf6V,Z4eq=,8二500Q,凡=4kQ,用二300kQ,晶体管VT的尻=50,rbb-=300Qo(1)估算直流工作点/coo(

15、2)画出放大电路的简化力参数等效电路.(3)估算放大电路的输入电阻和用二8时的电压增益4.(4)假设用=4kQ时,求电压增益4二必/4和4s二保/仇.题313图解:1 .估算直流工作点Icq.6-07300k=17.7(pA),cq=%"b=50x17.7(pA)=0.89(mA)2 .放大电路的简化h参数等效电路如题373图a.题3-13图a3 .估算放大电路的输入电阻和凡二8时的电压增益4.26mV261T,八hc=7bly+=300d1.77kQICbb/BQ0.017X=Rbhi.=300KL77K=L75kC%RcRl504k/xAii=-=-="113u/?ic

16、1.77k4 .假设凡二4kQ时,电压增益即和Aus的计算.1凡勺_504k/4k_="D/&s=4=斤+凡1.77k177：x57=-440.5+1.773-8在题375图所示放大电路中,晶体管的«E=,£=100,rbb.=1000,尺二200Q,各电容足够大.1 .画出直流通路；计算静态工作点.2 .画出交流通路及交流等效电路,计算片、&4、Asoc10V题315图解：1 .直流通路如题3T5图a;静态工作点计算如下.匕Lbe%+/y+i+p凡期315图a10-0.7100k+101x2=30.8|iAIcq=P,Irq=100x30.8pi

17、A=3.08mAnL.a+m/BQRc-ioioixSowxioYxZxicr'Bwv2 .交流通路及交流等效电路如题375图b、题375图c所示题315图b虺315图C小4、4s、广.的计算如下.h=丸,+"°V=100+r=944(0)ICbb/KO30.8x10-3i)rx=R#除=20k/944=0.94(kQ)=/?2/?c=2k/80k=1.98(kQ)队RJIR3HR1100x(80k/20k/2k)0.944k:：-=-=-125n40.94A.=Aj=xl25=-103r1+R10.94+0.2370如题376图所示电路,尺二50Q,Rbf33KQ

18、,RB2=10KQ,Rc=1KQ,Rl=1KQ,晶体管的九尸KQ,£=50.1 .画出交流通路及简化h参数等效电路.2 .计算小4、4§、r0o题316图解:1.交流通路及简化h参数等效电路如题376图a、题376图b.题316图a图题3-16图电路的交流通路+题3-16图b图题3-16图的交流等效通路2.广、4、4§、广.计算如下./-=Rx/R2/hic=33k/10k/1.2k=1.04(kQ)/-o=/?c=l(kQ)Au=一伙RcHR.50X(Ik/Ik)01=-=-21斗Aus=-4+11.2k1(kx21=-201.04k+0.053-13共基放大电

19、路如题3-21图所示.晶体管VT的尻二50,rbb-=500,%己电路中的电容对交流可视为短路.1 .求静态工作点.2 .画出h参数等效电路；求中频电压增益Au,输入电阻和输出电阻.分析：题3-21图电路为CB组态放大电路.在进行低频小信号分析时,可以使用CB组态的h参数模型,也可以使用比拟熟悉的CE组态的h参数模型.解:方法一:1 .直流电路如题3-21图a所示.题321图a%=一维一Vcc=xl2=4(V)Rbi+B215+300BE4-0.7.=-=1.65(mA)Re2k/cq=-;,EQ=x1.65=1.62(mA)1+1Icq1.62(mA)/bq=-R-=0.03(mA)UcEQ=%CCQ3+Re)=12-1.65X(3+2)=3.75(V)2 .利用CB组态的h参数模型进行交流特性分析.交流等效电路如题3-21图b所示.ec题3-21闵D力/七+(l+%)m=50+(l+50)x言=853(.)/1VIwZ853"TF=16.7(.)h=上叵=一1+%输入电阻=RvHhib=16.7