模拟电子技术基础2 6 7章课后答案.doc

.第二章 习题解答2-1 电话线路上的直流电压约为50V，用于电话机通话时的直流电源。话机内部电路对电压有极性的要求。话机电路中有一个导向电路，如题2-1图所示。外线与话机引线相接时不必考虑电压极性。试说明其工作原理。答：当外线与话机引线相接时，如果话机引线的上端接正、下端接负，则电源正端经过D1，话机内的其他电路、D4到电源负端，形成电流回路，此时二极管D1、D4正向导通，D2、D3截止。如果话机引线的下端接正、上端接负，则电源正端经过D2、话机内的其他电路、D3到电源负端，形成电流回路。由此或见，无论话机引线的上端接正还是下端接正，对于话机内的其他电路来说都符合对电压极性的要求，这就是导向电路所起的作用。2-2 已知硅和锗PN结的反向饱和电流分别为10-14A和10-8A。若外加电压为0.25V、0.45V、0.65V时，试求室温下各电流I，并指出电压增加0.2V时，电流增加的倍数。解：根据式（1-2-4） ，室温时对于硅PN结：，则外加电压V0.25V0.45V0.65VI14993.73285 75567.201010电压增加0.2V时电流增加的倍数为对于锗PN结，则外加电压V0.25V0.45V0.65V14993.73285 75567.201010I电压增加0.2V时电流同样增加2191倍。2-3 在室温时锗二极管和硅二极管的反向饱和电流分别为1A和0.5pA，若两个二极管均通过1mA正向电流，试求它们的管压降分别为多少。解：根据二极管的伏安特性 当VVT时 则 若锗二极管的， ，则若硅二极管的，则2-4 两个硅二极管在室温时反向饱和电流分别为210-12A和210-15A，若定义二极管电流I=0.1mA时所需施加的电压为导通电压，试求各VD（on）。若I增加到10倍，试问VD（on）增加多少伏。解：根据二极管的伏安特性 当IIS时 则当硅二极管的时，则当硅二极管的时，则若I增加到10倍，则2-5 已知IS（27）=10-9A，试求温度为10、47和60时的IS值。解：由于温度每升高10，IS约增加一倍，即已知To=27时，则，2-6 题2-6图所示电路中为三个完全相同的二极管，IS=10-14A。要求在输出电压V0=2V时，求电流值I。如果从输出端流向负载的电流为1mA，输出电压的变化为多少？解：（1）根据 其中 （2）如果流向负载的电流为1mA，则流过二极管的电流为 则 所以输出电压的变化为：2-7 在题2-7图所示电路中，设二极管为理想的，试判断图中各二极管是否导通，并求VAO值。解：根据题意，电路中的二极管都是理想的。（a）二极管D不通 （b）D导通 （c）D1导通，D2不通 （d）D1、D2均导通，则 2-8 题2-8图所示电路中，设二极管为理想的，求图中所示的电压和电流值。解：（a）图中理想二极管导通，V=-5V， I=1mA （b）图中理想二极管不通，V=5V， I=0 （c）图中理想二极管导通，V=5V， I=1mA （d）图中理想二极管不通，V=-5V， I=02-9 题2-9图所示电路中，设二极管是理想的，求图中标记的电压和电流值。解 （a）图中理想二极管D2导通，D1截止 V=3V I=8mA （b）图中理想二极管D1导通，D2截止 V=1V I=4mA2-10 假定题2-10图电路中的二极管是理想的，求图中标记的电压和电流值。解：（a）图中理想二极管D1导通，D2导通 V=0 （b）图中理想二极管截止，D2导通 2-11 假定题2-11图电路中的二极管是理想的，利用戴维南定理简化电路，并求图中标记的电压和电流值。解：（a）由于二极管是理想的，利用戴维南定理简化电路如下图： （b）同样由于二极管是理想的，用戴维南定理简化后如下图： 2-12 题2-8图所示电路中，利用恒电压降模型（VD=0.7V），求图中标注的电压和电流值。解：（a）二极管导通，VD=0.7V，则V=-4.3V （b）二极管截止，V=5V，I=0 （c）二极管导通，VD=0.7V，则V=4.3V （d）二极管截止，V=-5V，I=02-13 题2-13图所示电路中的二极管为理想的，试画出输出电压vo的波形。设vi=6sint(V)。解：（a）图中二极管为理想的，电路为上、下限幅电路。其中（b）图中二极管为理想的，电路为下限幅电路2-14 在题2-14图所示电路中，已知二极管参数VD(on)=0.25V，RD=7，PN结的串联电阻rS=2，VDD=1V，vs=20sint(mV)，试求通过二极管的电流iD=IDQid。解：（1）求直流电流IDQ令信号电压，由于电路中与相差不多，与RL相差不到一个数量级，所以二极管采用折线模型如下图： （2）求交流电流 令直流电压源，并将二极管用小信号电路模型替代如下图s已知则因此，通过二极管13.16的电流为：2-15 已知题2-15图所示电路中稳压管的稳定电压VZ=6V，最小稳定电流IZmin=5mA，最大稳定电流IZmax=25mA。（1）分别计算VI为15V、35V两种情况下输出电压V0的值；（2）若VI =35V时负载开路，则会出现什么现象？为什么？DZRL5001kVIVo题2-15图解：（1）当VI =15V时，假定稳压管DZ不导通，则先作开路处理，输出电压V0为R与RL的分压值。 VZ说明稳压管DZ已经导通，假定不正确，V0=VZ=6V。由于IZmin IZ IZmax稳压管将因功耗过大而损坏。2-16 在测试电流为28mA时稳压管的稳压值为9.1V，增量电阻为5。求稳压管的VZO，并分别求电流为10mA和100mA时的稳压值。2-17 在题2-17图所示稳压电路中，要求输出稳定电压为7.5V，已知输入电压VI在15V到25V范围内变化，负载电流IL在0到15mA范围内变化，稳压管参数为IZmax=50mA，IZmin=5mA，VZ=7.5V，rZ=10，试求R的取值范围。2-18 题2-18图所示为双向限幅电路，已知二极管参数VD(on)=0.7V，RD=100，试：（1）画出（VOVI）限幅特性曲线；（2）若vI=Vmsint，Vm=5V，画出vO的波形。解（1）由于 可画出限幅特性曲线如下图所示 图中上门限电压 下门限电压 （2）若则与相对应的波形如下：DSR+V(+5V)2-19 在题2-19图所示电路中，发光二极管导通电压VD=1.5V，正向电流在515mA时才能正常工作。试问： （1）开关S在什么位置时发光二极管才能发光？（2）R的取值范围是多少？ 题2-19图解：（1）开关S闭合时发光二极管才有正向电流，才能发光。（2）发光二极管的正向电流过小将不发光，过大将损坏发光二极管。R为限流电阻，其取值应保证发光二极管既发光又不至于损坏。根据已知条件，R的范围为：因此，R的取值范围为：。2-20 一个半波整流电路，它的输入为一个三角波，峰峰值为16V，平均值为0，R=1k。设二极管能用简化二极管模型（折线近似）表示，且VD(on)=0.65V，rD=20。求输出电压v0的平均值。解：半波整流电路中二极管用简化模型近似表示如下： 则输出电压如图中所示（为了计算方便，设三角波的斜率为1）输出电压的平均值为2-21、判断题，用“”或“”表示。（1）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。（ ）（2）因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。（ ）（3）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ）（4）稳压二极管工作在稳压状态时，处于正向导通状态。（ ）答、判断题参考答案为：、。2-22、填空题。（1）半导体中有 和 两种载流子，在本征半导体中掺入 价元素，可形成P型半导体。（2）本征硅中若掺入5价元素的原子，则多数载流子应是 ，掺杂越多，则其数量一定越 ；相反，少数载流子应是 ，掺杂越多，则其数量一定越 。这样掺杂形成的半导体类型为 。（3）PN结空间电荷区又称为 区，在平衡条件下，电性呈 ，因为区内 所带的电量相等。P区侧应带 ，N区一侧应带 。空间电荷区的电场称为 ，其方向从 指向 。（4）PN结加正向电压时，空间电荷区将 。（5）二极管的单向导电性为：外加正向电压时 ，外加反向电压时 。（6）二极管的反向饱和电流值越小，则其 越好。（7）稳压二极管的稳压区是其工作在 状态。答、填空题参考答案为：（1）自由电子，空穴，三。（2）电子，多；空穴，少。N型半导体。（3）耗尽，中性，正、负离子。负电，正电。内建电场，N区，P区。（4）变窄。（5）导通，截止。（6）单向导电性。（7）反向击穿。习题66-1 设运放为理想器件。在下列几种情况下，他们分别属于哪种类型的滤波电路（低通、高通、带通、带阻）？并定性画出其幅频特性。（1）理想情况下，当和时的电压增益相等，且不为零；（2）直流电压增益就是它的通带电压增益；（3）理想情况下，当时的电压增益就是它的通带电压增益；（4）在和时，电压增益都等于零。答：（1）带阻 （2）低通 （3）高通 （4）带通6-2 在下列各种情况下，应分别采用哪种类型（低通、高通、带通、带阻）的滤波电路。（1）希望抑制50Hz交流电源的干扰；（2）希望抑制500Hz以下的信号；（3）有用信号频率低于500Hz；（4）有用信号频率为500 Hz。答：（1）带阻 （2）高通 （3）低通 （4）带通6-3 设A为理想运放，试推导出图P6-3所示电路的电压放大倍数，并说明这是一种什么类型的滤波电路。答： ， 有源一阶高通滤波电路6-4 设A为理想运放，试推导出图P6-4所示电路的电压放大倍数，并说明这是一种什么类型的滤波电路。答：，有源一阶低通滤波电路 图P6-3 图P6-46-5 已知图P6-3和图P6-4所示电路的通带截止频率分别为100Hz和100KHz。试用它们构成一个带通滤波器。并画出幅频特性。答：将两个电路串联可构成带通滤波器，其，0dB，可画出带通滤波电路的幅频特性。6-6 电路如图6.1.10所示，要求，等效品质因数，试求该电路中的各电阻阻值约为多少。答：，因为故，所以，为使运放两输入端电阻对称，应有，所以。6-7 在低频段的小信号等效电路中，要考虑哪些电容，不需要考虑哪些电容？在高频段呢？答：在低频段的小信号等效电路中要考虑耦合电容及旁路电容，不需要考虑晶体管的结电容；在高频段要考虑结电容，不需要考虑耦合电容和旁路电容。6-8 什么是晶体三极管的共射极截止频率？什么是晶体三极管的共基极截止频率？什么是晶体三极管的特征频率？三者之间的关系是什么样的？答：称为三极管的共射极截止频率，是使下降为0.707时的信号频率；是下降为 0.707时的频率，即三极管的共基极截止频率；是使下降到1（即0dB）时的频率，称为三极管的特征频率。三者之间的关系为：，6-9 放大电路频率响应的分析为什么可以分频段来进行？答：由于影响放大电路频率响应的耦合电容、旁路电容以及晶体管的结电容在不同频段的影响不同，在中频段这些电容的影响都可以忽略；在低频时耦合电容和旁路电容的影响不能不考虑，结电容不起作用；而在高频区耦合电容和旁路电容的影响可以不计，但结电容的影响却要考虑，所以在分析放大电路的频率响应时可以分频段来进行。6-10 已知某放大电路的 的电压放大倍数为。（1）求解；（2）画出波特图。答：6-11已知某放大电路的波特图如图P6-11所示，试写出电压放大倍数的表达式。图P6-11答：6-12 阻容耦合放大器幅频特性如图P6-12，问：图P6-12（1）给放大器输入，的正弦信号时，输出电压为多少？（2）给放大器输入，的正弦信号时，输出电压为多少？（3）求该放大器的通频带。（4）放大器输入信号时，是否会产生频率失真？请说明原因。（5）放大器输入信号时，是否会产生频率失真？请说明原因。答：（1） （2）， （3） （4）单一频率的信号，不会产生频率失真 ； （5）不同频率信号的放大倍数不同，会产生频率失真 6-13 在手册上查得某晶体管在，时的参数为， ，试求混合型等效电路中的、及、。答：、， 、。6-14 在图P6-14所示电路中，已知，晶体管的， ，试估算该电路下限截止频率和上限截止频率，并写出的表达式。图P6-14答：，。6-15 已知电路如图P 6-15所示。已知，晶体管的， ，试估算该放大电路的通频带。图P 6-15答：，。6-16 电路如图P6-16所示，已知晶体管的，。（1） 估算电路的下限频率；（2）|5mV，且，则|？图P6-16答：,时，|410mv6-17 电路如图P6-16所示，晶体管的， ，画出高频小信号等效电路，求上限频率。答：。6-18 设某三级放大器，各级放大电路的上限截止频率分别为，中频增益为100，试求该放大器的上限频率。答：（小于其他1/4）。习题7-1 填空题（1）将 输出 信号的一部分或全部通过某种电路 馈送回输入 端的过程称为反馈。（2）反馈放大电路由 基本放大 电路和 反馈 网络组成。（3）与未加反馈时相比，如反馈的结果使净输入信号变小，则为 负反馈 ，如反馈的结果使净输入信号变大，则为 正反馈 。（4）负反馈放大电路中，若反馈信号取样于输出电压，则引入的是 电压负 反馈，若反馈信号取样于输出电流，则引入的是 电流负 反馈；若反馈信号与输入信号以电压方式进行比较，则引入的是 串联负 反馈，若反馈信号与输入信号以电流方式进行比较，则引入的是 并联负 反馈。（5）对于放大电路，若无反馈网络，称为 开环 放大电路；若存在反馈网络，则称为 闭环 放大电路。7-2 判断图题7-2所示各电路中是否引入了反馈，若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈，是直流反馈还是交流反馈（设各电路中，电容对交流信号均视为短路）。 题7-2图解：（a） 由、引入负反馈，交、直流反馈均有；（b） 由引入负反馈，交、直流反馈均有；（c） 由引入负反馈，交、直流反馈均有；（d） 由引入负反馈，交、直流反馈均有。7-3 在图题7-2 所示各电路中，若引入了交流负反馈，试判断是哪种组态的反馈。解：(a) 、引入了电流并联负反馈；(b) 引入了电流串联负反馈；(c) 引入了电流并联负反馈；(d) 引入了电压并联负反馈。7-4 判断图题7-4所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈，是直流反馈还是交流反馈（设各电路中，电容对交流信号均视为短路）。题7-4图解：(a) 电路中引入了负反馈，交、直流均有；(b) 电路中只引入了直流负反馈；(c) 电路中引入了负反馈，交、直流均有；(d) 电路引入了负反馈，交、直流均有。 7-5 在图题7-4所示各电路中，若引入了交流负反馈，试判断是哪种组态的反馈。解：(a) 引入了电压串联负反馈； (b) 无交流负反馈；(c) 引入了电流串联负反馈；(d) 引入了电压串联负反馈。7-6 已知某一反馈放大电路的方框图如图题7-6所示，图中，反馈系数。若输出电压，求输入电压，反馈电压和净输入电压的值。题7-6图解：7-7 有集成运算放大器组成的同相比例放大电路中，已知运放的开环电压增益，求反馈系数和闭环电压增益。解：同相比例放大电路引入了电压串联负反馈，则7-8 某负反馈放大电路的闭环增益为40dB，当基本放大器的增益变化10%时，反馈放大器的闭环增益相应变化1%，问电路原来的开环增益为多少？解： 由可知，7-9 已知某一放大电路的电压增益，当它接成负反馈放大电路时，其闭环增益，若变化10%，问变化多少？解：7-10 已知交流负反馈有四种组态：a. 电压串联负反馈； b.电压并联负反馈；c. 电流串联负反馈； d.电流并联负反馈；（1）为了稳定放大电路的输出电压，增大输入电阻，应引入 a ；（2）为了增大放大电路的输出电阻，减小输入电阻，应引入 d ；（3）欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负载能力，应引入 a ；（4）欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应引入 d 。7-11 电路如图题7-11所示，（1）试判断该放大电路引入了哪种反馈组态；（2）现希望对电路的性能进行改善，提高该电路的输入电阻，降低输出电阻，电路连线应作何改进？（3）比较改进前后闭环增益是否相同？题7-11图解：(1) 引入了电压并联负反馈；(2) 若要使电路提高输入电阻，降低输出电阻，需引入电压串联负反馈。连线可以做如下改动：将的基极与的集电极相连，同时将的一端从基极移到的基极；或将的基极通过接，的基极通过接地。(3) 改接前 改接后 7-12在图题7-12所示放大电路中， 和均为反馈元件。（1） 为稳定输出电压，正确引入负反馈；（2） 若使闭环电压增益，确定题7-12图解：(1) 为稳定输出电压，输出电阻应尽可能小，需引入电压负反馈；输入端为电压输入，输入电阻应尽可能大，需引入串联负反馈；因此，电路中应引入电压串联负反馈，反馈元件应接在集成运放的反相输入端和电路输出端之间。 (2) 7-13 图题7-13所示电路中集成运放是理想的，其最大输出电压幅值为14V。由图可知： 电路引入了 电压串联 （填入反馈组态）交流负反馈， 电路的输入电阻趋近于 ， 电压放大倍数 11 。设 ，则 11 V；若开路，则变为 1 V；若 短路， 则变为 14 V； 若开路， 则变为 14 V； 若短路，则变为 1 V。题7-13图7-14 反馈放大电路如图题7-14所示。（1）哪些元件构成了反馈网络（交流反馈）？（2）判断电路中交流反馈的类型。（3）求反馈系数。（4）计算闭环电压放大倍数 。题7-14图 解：(1) 由构成反馈网络； (2) 引入了电流串联负反馈；(3)(4) 7-15 判断图题7-