模拟电路部分习题答案

模模拟电拟电路部分路部分习题习题答案答案 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 判断下列说法正确与否 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 源间的耗尽层承受反向电压 才能保证 RGS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 若耗尽型 N 沟道 MOS 场效应管的 UGS大于零 则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达到稳压值 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 绝缘栅场效应管因为栅源间和栅漏之间有 SiO2 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 本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 若该电压是二极管正偏 则导通 若 反偏则截止 a 图将二极管断开 从二极管的两个极为端口向外看 如题 2 1 解 a 图所示 则 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 2 1 解 b 图所示 则 A B 间电压为 3 2 1V 二极管处于正偏 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 2 1 解 c 图所示首先断开上面二极管 D1 则下面二极管 D2截止 所以 D1两端电压为正偏导通 然 后再断开下面二极管 D2 如题 2 1 解 d 图则 D1两端电压为正偏导通 则 D2两端电压 为负截止 综上所述 D1导通 D2截止 d 根据前面分析方法 可知 D1 D3截止 D2 D4导通 2 5 电路如题 2 11 图所示 稳压管的稳定电压 UZ 8V 设输入信号为峰值 15V 三角 波 试画出输出 uo的波形 解 如图所示 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 稳 压管正向导通 假设正向电阻为 0 则输出电压为零 2 6 如题 2 12 图所示 电路中两只稳压管完全相同 UZ 8V tui sin15 试画 出输出 uo的波形 解 如图所示 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 2 7 2 8 2 9 略 2 10 电路及二极管伏安特性如图所示 常温下 UT 26mV 电容 C 对交流信号可视为短路 ui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 R 中电流与二极管电流相等 因此 二极管的端电压可写为 RiVu DD 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 如图所示 读出 Q 点的坐标值 即为二极管的直流电流和电压 约为 mAIVU DD 6 2 7 0 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 10 6 2 26 D T D I U r 根据已知条件 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为 mAmA r U I d i d 1 10 10 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 IC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 IC的实际方向如图中箭头所示 静态电压 UBE 0 7V UCE0 7V UCE 0 3V RB RC RL Ci CO VEE IB IC 题3 4图 a RB RC RL Ci CO VCC IB IC b PNP NPN 3 2 电路如图 3 5 所示 说明这些电路能否对交流电压信号进行线性放大 为什么 RB RC VT VCC a ui IC RB RC VT VCC b c RB RC VT VCC d RB1 RC RL C2 VCC e us uo RS RB2 CE 题3 5图 ui ui uo uo RB1 RC RL C1 C2 VCC us uo RS RB2 CE C1 VBB RERE 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 具备合适的静态工作点 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 默认电路参数取值合适 解 a 不能 没有直流偏置 不能提供合适的静态工作点 b 不能 电源 VCC使发射结反偏 不能提供合适的静态工作点 c 不能 基极电压 VBB使发射结满足正偏条件 但是集电结不是反偏 电路不具备合适 的静态工作点 d 不能 2 C 电容使集电极交流接地 从而使输出电压交流部分为零 e 能 有合适的直流偏置电路 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 已知 VCC 3V UB 0 7V RC 3 k RB 150 k 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 ICQ和 UCEQ 2 若 RL 求输入电压 ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值 3 若 RL 7k 输出最大不失真电压的幅值 RB RC RL Ci C2 VCC 题3 9图 us uo RS VT uo 题3 9图a uCE V iB 0 A iC mA 1 5 0 25 iB 10 A iB 20 A iB 30 A iB 40 A iB 50 A iB 60 A 0 5 1 0 2 0 2 5 3 0 0 511 522 53 解 1 放大电路的静态工作点 ICQ和 UCEQ计算如下 根据题 3 9 图所示电路列写直流负载线方程如下 CQCCQCCCEQ 33IRIVU 分别令 IC 0 UCE 0 代入直流负载线方程 得到负载线上两个坐标点 M 3 0 N 0 1 连接 M N 得到直流负载线 题3 9图b 题3 9直流负载线 uCE V iB 0 A iC mA 1 5 0 25 iB 10 A iB 20 A iB 30 A iB 40 A iB 50 A iB 60 A 0 5 1 0 2 0 2 5 3 0 0 511 522 53 Q UCEQ ICQ 根据直流通路 得基极静态工作电流为 A315 k150 703 B BECC BQ R UV I 直流负载线 MN 与 iB IB 15 3 A 的输出特性曲线的交点 Q 就是静态工作点 Q 点坐标 为 V25 1 mA38 0 A 3 15 CEQ CQ BQ U I I 2 RL 时 输入电压 ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值的计算 若 RL 交流负载线斜率与直流负载线斜率相同 为 k3 11 1 CLC RRR 如题 3 9 图 b b 所示 所示 uCE V iB 0 A iC mA 1 5 0 25 iB 10 A iB 20 A iB 30 A iB 40 A iB 50 A iB 60 A 0 5 1 0 2 0 2 5 3 0 0 511 522 53 Q UCEQ ICQ Uo max1Uo max2 题3 9图c 题3 9交流负载线 输入电压 ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为 2max o1max o max o minUUU ces o max1CEQces o max2 CL o max VT0 3V 1 250 30 95 0 38 31 14V 1 0 95V CQ CQCL U UUUV I UIRR RR U 如果三极管的饱和压降则 3 若 RL 7k 交流负载线斜率为 k1 2 1 k7 k3 1 1 LC RR 输入电压 ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为 o maxo ma1o max2 o max1CEQces CQ o max2CQCL CL o max min 1 250 30 95 V 0 38 2 10 80 V 1 0 80 V UUU UUu I UIRR RR U 3 6 如题 3 12 图所示放大电路中 已知晶体管的 100 UBE 0 3V 1 估算直流工作点 ICQ和 UCEQ 2 若偏置电阻 RB1 RB2分别开路 试分别估算集电极电位 UC值 并说明各自的工作状态 3 若 RB1开路时 要求 ICQ 2mA 试确定 RB2应该取多大的值 RB1 15k RE 1 3k VCC 12v 题3 12图 RB2 470k uo RC 2k VT 解 1 直流工作点 ICQ和 UCEQ估算 B2 BCC B1B2 CCBEB BQ E CQB CEQCCBQECQC 470 1211 63 V 15470 12 11 630 3 0 53 A 1101 1 3k 53 mA 1 12 101 0 53 A1 3k53 mA2k 11 82V R UV RR VUU I R II UVIRIR 2 若偏置电阻 RB1开路 管子的静态工作电流为 CCEB BQ B2E CBQC ECCCBQCBQE 120 3 0 020 mA 1470k1 1001 3k 100 0 020 24 V 1 124 101 0 020 1 35 4 V VU I RR UIR UVIRIR 集电极电位 此时三极管的发射结正偏 极点结反偏 管子处于放大状态 若偏置电阻 RB2开路 0 0 C BQ U I 此时管子处于截止状态 3 若 RB1开路时 有 CCEB BQ B2E CQBQ CCEB B2E 2 B2 1 2mA 2 mA 1 120 3 1002 1 1001 3 453 7k CQ B VU I RR II I VU RR RK R 若要求 有 解得 3 7 在电路如题 3 13 图中 已知 VCC 6V UBEQ 0 7V RS 500 RC 4k RB 300k 晶体管 VT 的 hfe 50 rbb 300 1 估算直流工作点 ICQ 2 画出放大电路的简化 h 参数等效电路 3 估算放大电路的输入电阻和 RL 时的电压增益 AU 4 若 RL 4k 时 求电压增益 AU uO ui和 AUS uO uS RB RC RL C1 C2 VCC us uO RS ui VT 题3 13图 解 1 估算直流工作点 ICQ CBE BQ B CQfeB 60 7 17 7 A 300k 50 17 7 A0 89 mA C VU I R IhI 2 放大电路的简化 h 参数等效电路如题 3 13 图 a 题3 13图a RB RC RL RS hie hfeib ib ri ro uO us 3 估算放大电路的输入电阻和 RL 时的电压增益 AU 113 k77 1 k450 k 75 1 77 1 300 k 77 1 017 0 26 300 mV26 ie LCfe U ie BQ bb ie h RRh A KKhRr I rh Bi 4 若 RL 4 k 时 电压增益 AU和 AUS的计算 feCL U ie i USU is 50 4k 4k 57 1 77k 1 77 5744 0 5 1 77 hRR A h r AA rR 3 8 在题 3 15 图所示放大电路中 已知晶体管的 UBE 0 7V 100 rbb 100 Rs 200 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 ri rO AU AUs RC 2k RL 2k C1 C2 VCC 10V us uO RS ui C3 R1 20k R2 80k VT 题3 15图 解 1 直流通路如题 3 15 图 a 静态工作点计算如下 RC 2k 题3 15图a R1 20k R2 80k VT VCC 10V CCBE BQ 12C CQBQ 63 CEQCCBQC 100 7 30 8 A 1100k101 2 100 30 8 A3 08mA 110 101 30 8 102 103 8V VU I RRR II UVIR 2 交流通路及交流等效电路如题 3 15 图 b 题 3 15 图 c 所示 RC 2K RL 2K RS R1 20K R2 80K VT RC 2K RL 2K 题3 15图c RS R1 20K R2 80K hie hfeib riro ib 题3 15图b us ui uo us ui uo ri AU AUs rO的计算如下 iebb 3 BQ i1ie o2C 23L U ie i UsU is 26mV26 100944 30 8 10 20k 9440 94 k 2k 80k1 98 k 10080k 20k 2k 125 0 944k 0 94 125103 0 940 2 hr I rR h rRR RRR A h r AA rR 3 10 如题 3 16 图所示电路 已知 Rs 50 RB1 33K RB2 10K RC 1K RL 1K 晶体管的 hie 1 2 K 50 1 画出交流通路及简化 h 参数等效电路 2 计算 ri AU AUs rO 题3 16图 RB1 RC RL C1 C2 VCC us uo RS RB2 CE 解 1 交流通路及简化 h 参数等效电路如题 3 16 图 a 题 3 16 图 b RB1 RC RL uO RS RB2 题3 16图a 图题3 16图电路的交流通路 RC RL 题3 16图b 图题3 16图的交流等效通路 uO RS ui RB1 RB2 hie hfeib us ib us 2 ri AU AUs rO计算如下 2021 05 0 k04 1 k04 1 21 k2 1 k1 k150 k 1 k 04 1 k2 1 k10 k33 U si i US ie LC U Co ie21i A Rr r A h RR A Rr hRRr 3 13 已知共基放大电路如题 3 21 图所示 已知晶体管 VT 的 hfe 50 rbb 50 UBEQ 0 7V 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 U 输入电阻和输出电阻 RB1 30k RC 3k RE 2k RB2 15k VCC 12v C1 C2 C3 ui uo RL 3k 题3 21图 VT 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 也可以使用比较熟悉的 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 RB1 30k RC 3k RE 2k RB2 15k VCC 12v 题3 21图a VT V 75 32365 112 mA 03 0 50 mA 62 1 mA 62 1 65 1 51 50 1 mA 65 1 k2 7 04 V 412 3015 15 ECCQCCCEQ fe BQ EQ fe fe CQ E BEB CC B2B1 B2 B RRIVU h I I I h h I R UU I V RR R U CQ EQ 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 RC 3k RE 2k hib RL 3k hfbie b ec 题3 21图b uo ui ie i r o r bb iefe EQ ie ib fe fe fb fe 2626 1501 50853 1 65 853 16 7 151 1 1 hrh I h h h h h h Eib oc fbCLfbCL o U ieibib 16 7 2k 16 5 3 k 1 3 3 88 16 7 i e rRh rR h iRRhRRu A uihh 输入电阻 输出电阻 中频电压增益为 方法二 1 静态工作点的计算方法同方法一 略 2 利用 CE 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