模拟电子技术习题答案1

1 模 拟 电 子 技 术 习题答案 电工电子教学部 2012 22012 2 2 第一章第一章 绪论绪论 一 填空题 1 自然界的各种物理量必须首先经过 传感器传感器 将非电量转换为电量 即 电信号电信号 2 信号在频域中表示的图形或曲线称为信号的 频谱频谱 3 通过傅立叶变换可以实现信号从 时域时域 到频域的变换 4 各种信号各频率分量的 振幅振幅 随角频率变化的分布 称为该信号的幅度频谱 5 各种信号各频率分量的 相位相位 随角频率变化的分布 称为该信号的相位频谱 6 周期信号的频谱都由 直流分量直流分量 基波分量基波分量 以及 无穷多项高次谐波分量无穷多项高次谐波分量 组成 7 在时间上和幅值上均是连续的信号在时间上和幅值上均是连续的信号 称为模拟信号 8 在时间上和幅值上均是离散的信号在时间上和幅值上均是离散的信号 称为数字信号 9 放大电路分为 电压放大电路电压放大电路 电流放大电路电流放大电路 互阻放大电路互阻放大电路 以及 互导放大电路互导放大电路 四类 10 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 增益增益 频率响应频率响应 和 非线性失真非线性失真 等主要性能指标是衡量放大电路的标准 11 放大电路的增益实际上反映了 电路在输入信号控制下 将供电电源能量转换为信号能量电路在输入信号控制下 将供电电源能量转换为信号能量 的能力 12 放大电路的电压增益和电流增益在工程上常用 分贝 表示 其表达式分别是 dB lg20 v A 压 压压 压压 压压 压dB lg20 i A 压 压压 压压 压压 压 13 放大电路的频率响应指的是 在输入正弦信号情况下 输出随 输入信号频率连续变化输入信号频率连续变化 的稳态响应 14 幅频响应是指 电压增益的模与角频率电压增益的模与角频率 之间的关系 15 相频响应是指 放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率 之间的关系 二 某放大电路输入信号为 10pA 时 输出为 500mV 它的增益是多少 属于哪一类放大电路 解 属于互阻放大电路 105 A10 V50 pA10 mV500 10 11 i o r i v A 三 某电唱机拾音头内阻为 1M 输出电压为 1V 有效值 如果直接将它与 10 扬声器连接 扬声器 上的电压为多少 如果在拾音头与扬声器之间接入一个放大电路 它的输入电阻 Ri 1M 输出电阻 Ro 10 电压增益为 1 试求这时扬声器上的电压 该放大电路使用哪一类电路模型最方便 解 直接将它与 10 扬声器连接 扬声器上的电压V10V1 10 10 V1 10M 1 10 5 6 o V 在拾音头与扬声器之间接入放大电路后 使用电压放大电路模型电压放大电路模型 则等效电路如下图所示 3 V50V1 1M M 1 M 1 s is i i V RR R V 扬声器上的电压V250V501 10 0 1 0 1 ivo oL L o VA RR R V 四 试说明为什么常选用频率可连续变化的正弦波信号发生器作为放大电路的实验 测试信号源 用它可 以测量放大电路的哪些性能指标 答 因为正弦波信号在幅值 频率 初相位均为已知常数时 信号中就不再含有任何未知信息 并且任何 信号都可以展开为傅里叶级数表达式 即正弦波信号各次谐波分量的组合 正因为如此 正弦波信号常作 为标准信号用来对模拟电子电路进行测试 用它可以测量放大电路的输入电阻 输出电阻 增益 频率响 应和非线性失真 五 在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰 峰值分别为 10 A 和 25mV 输出端接 4k 电阻负载 测量到正弦电压信号的峰 峰值 1V 试计算该放大电路的电压增益 Av 电流增益 Ai 功 率增益 Ap 并分别换算成 dB 数表示 解 32dB 40 5mV2 V1 i o v v v A 28dB 25 A 10 V 4k 1 i o i i i A 30dB 10002540 ivp AAA 六 某音响系统放大电路的幅频响应如图所示 放大电路的带宽是多少 半功率点是哪两个点 半功率点 处的增益较中频区的增益下降了多少分贝 折合百分比为多少 答 带宽 fH fL 2 104 20 2 104Hz 半功率点指增益较中频区增益下降 3dB 的频率点 即对应fH fL 其输出功率约等于中频区输出功 率的一半 增益较中频区增益下降所折合的百分比为 70 7 4 第二章第二章 运算放大器运算放大器 一 填空题 1 理想运算放大器的性能参数均被理想化 即输入电阻为 无穷大无穷大 输出电阻为 零零 开环电压增 益为 无穷大无穷大 输出电压为 接近正负电源值接近正负电源值 2 运算放大器有两个工作区 在 线性线性 区工作时 放大器放大小信号 当输入为大信号时 它工作在 非线性非线性 区 输出电压扩展到 饱和值饱和值 3 运算放大器工作在线性区时 具有 虚短虚短 和 虚断虚断 两个特点 凡是线性电路都可利用这两个概念 来分析电路的输入 输出关系 4 反相比例运算电路中集成运放反相输入端为 虚地虚地 点 而同相比例运算电路中集成运放两个输入端对 地的电压基本上 相等相等 5 同同相相 比例运算电路的输入电流等于零 而 反相反相 比例运算电路的输入电流等于流过反馈电阻的 电流 6 同相同相 运算电路的电压增益 Au 1 反相反相 运算电路的电压增益 Au 0 7 反相求和运算电路中集成运放的反相输入端为虚地点 流过反馈电阻的电流等于各输入端电流的 和和 8 同相同相 比例运算电路的输入电阻大 而 反相反相 比例运算电路的输入电阻小 9 反相求和反相求和 运算电路可实现函数 Y aX1 bX2 cX3 a b 和 c 均小于零 10 微分微分 运算电路可将三角波电压转换成方波电压 积分积分 运算电路可将方波电压转换成 三角波电压 二 选择题 1 现有电路 A 反相比例运算电路 B 同相比例运算电路 C 积分运算电路 D 微分运算电路 E 加法运算电路 选择一个合适的答案填入空内 1 欲将正弦波电压移相 90O 应选用 D 2 欲将正弦波电压叠加上一个直流量 应选用 E 3 欲实现 Au 100 的放大电路 应选用 A 4 欲将方波电压转换成三角波电压 应选用 C 5 A 中集成运放反相输入端为虚地 而 B 中集成运放两个输入端的电位等于输入电压 2 集成运放在作放大电路使用时 其电压增益主要决定于 A A 反馈网络电阻 B 开环输入电阻 C 开环电压放大倍数 三 计算题 1 电路如图所示 其中 R1 10k R2 R3 R4 51k 试求 1 输入电阻 Ri 2 vo与 vi之间的比例系数 3 平衡电阻 R 5 解 1 Ri R1 10k 2 2 4n 1 ni 3 o4 4 4 2 4n 0 R vv R vv R vv R v R vv i4o ii 1 2 4 3153 15 v vv v v R R v 3 k 848 2 3 214321 R RR RR RR 2 电路如图所示 图中集成运放输出电压的最大幅值为 14V 试将计算结果填如表 2 1 中 解 vO1 Rf R vI 10 vI vO2 1 Rf R vI 11 vI 当集成运放工作到非线性区时 输出电压不是 14V 就是 14V 表 2 1 vI V0 10 51 01 5 vO1 V 1 5 10 14 vO2 V1 15 51114 3 求解图示电路中 vO与 vI之间的运算关系 6 解 图示电路的 A1组成同相比例运算电路 A2组成差动运算电路 先求解 vO1 再求解 vO I 4 5 I2I1 4 5 I2 4 5 I1 1 3 4 5 I2 4 5 O1 4 5 O I1 1 3 O1 11 11 1 1 v R R vv R R v R R v R R R R v R R v R R v v R R v 4 一高输入电阻的桥式放大电路如图所示 试写出vo f 的表达式 R R 解 i 1 2 o2 21 2 1 2 o1 1 2 o ii Bo2 i Ao1 24 1 22 2 v R R v RR R R R v R R v v RR Rv vv v vv 5 图示电路中 A1 A2 A3 均为理想运放 1 A1 A2 A3 分别组成何种基本运算电路 2 列出 vO1 vO2 vO 的表达式 7 解 1 同相比例运算电路 反相求和运算电路 差动运算电路 2 23 2 2 150 100 50 100 12 2 3 i3i2i1o2o1o2o1o i3i2o2i1o1 vvvvvvvv vvvvv 6 试写出图示加法器对vI1 vI2 vI3 的运算结果 vO f vI1 vI2 vI3 解 A2的输出 vO2 10 5 vI2 10 100 vI3 2vI2 0 1vI3 vO 100 20 vI1 100 100 vO2 5vI1 2vI2 0 1vI3 7 在图示电路中 已知输入电压vi的波形如图 b 所示 当t 0 时 电容 C 上的电压 vC 0 试画出输出电压vo的波形 8 解 V52 52 1010 5 100 15ms 2 5V 5ms V521055100 ms5 0 0 100 1 1 3 o2C1 3 o2C1 1C12i1C12ioi 1Cio 2 1 vtvt vtvt tvttvtvttv RC vv tvdtv RC v t t 时若 时若 为常数时当 8 设计 一反相放大器 电路如图所示 要求电压增益Av vo vi 10 当输入电压vi 1V 时 流过 R1和 R2的电流小于2mA 求 R1和 R2的最小值 解 5 1k 510 5k k 50 mA 2 V1 01 10 21 21 1 i i 12 1 2 i o v RR R R R v v RR R R v v A 取 时 有当 第三章第三章 二极管及其基本电路二极管及其基本电路 一 填空题 1 制作电子器件的常用材料主要采用 硅和锗硅和锗 2 二极管最主要的特性是 单向导电性单向导电性 3 本征半导体是指 完全纯净的 结构完整的半导体晶体完全纯净的 结构完整的半导体晶体 P 型半导体中的少子是 电子电子 多子是 空穴空穴 N 型半导体中的少子是 空穴空穴 多子是 电子电子 4 半导体中参与导电的有 两两 种载流子 分别是 电子电子 和 空穴空穴 导体中参与导电的有 一一 种载流 子 是 电子电子 5 当环境温度升高时 二极管的反向饱和电流 IS将增大 这是因为此时 PN 结内部的 B A 多数载流子浓度增大 B 少数载流子浓度增大 C 多数载流子浓度减小 D 少数载流子浓度减小 6 半导体 PN 结中内电场 E 是由 空间电荷区空间电荷区 产生的 当将 反向反向 电压加在 PN 结两端时 其 PN 结 9 内电场 E 增强 PN 结 不易不易 不易 容易 导通 7 二极管导通时 其正向电压应该比门坎电压 高高 高 低 硅管的正向导通电压约为 0 7 V 锗管的 正向导通电压约为 0 2 V 8 稳压管是一种 特殊工艺制造的面接触型硅二极管特殊工艺制造的面接触型硅二极管 二极管 除了用于限幅电路之外 主要用于稳压电 路 其稳压性体现在电流增量 很大很大 只引起很小的 电压电压 变化 此时稳压管应工作于 反向电击穿反向电击穿 区 9 发光二极管正常工作时 外加 A 电压 而光电二极管正常工作时 外加 B 电压 A 正向 B 反向 C 击穿 10 某只硅稳压管的稳定电压 Vz 4v 其两端施加的电压分别为 5V 正向偏置 和 5V 反向偏置 时 稳压管两端的最终电压分别为 D A 5V 和 5V B 5V 和 4V C 4V 和 0 7V D 0 7V 和 4V 11 PN 结的结电容包括 扩散电容扩散电容 和 势垒电容势垒电容 当在 PN 结两端施加正向电压时 空间电荷区 将 变窄变窄 扩散扩散 电容将增大 12 发光二极管是将 电能转换成光能电能转换成光能 的器件 而光电二极管是将 光能转换成电能光能转换成电能 的器件 二二 已知 uI 5sin t V 二极管导通电压 UD 0 7V 试画出 uI与 uO的波形 并标出幅值 三三 二极管的正向伏安特性曲线如图所示 室温下测得二极 管中的电流为 20mA 试确定二极管的直流电阻 RD和动态电阻 rd的大小 10 解 由图可见 ID 20mA 时的 UD 0 67V 则直流电阻 RD为 533 20mA V670U D D D I R 过 ID 20mA 处 作一条切线 求切线斜率 可求得动态电阻 rd为 31 10mA 30mA V0260 U D D d i r 四 在下面图示电路中 设 uI 12sin t V 试分别画出 iD uD和 uO的波形 要求时间坐标对齐 并 将二极管电流 iD的峰值和其所承受的反向电压峰值标于图中 假定 D 为理想二极管 11 五五 二极管电路如下图 a 所示 设输入电压波形如图 b 所示 试画出相应的输出电 vO 波形 设二极管为理想器件 六六 二极管电路如图所示 试判断图中的二极管是导通还是截止 并求出 AO 两端电压 VAO 设二极管 为理想器件 12 解 a D 导通 VAO 6V b D 截止 VAO 12V c D1导通 D2截止 VAO 0V d D1截止 D2导通 VAO 6V 七 已知稳压管的稳压值 UZ 6V 稳定电流的最小值 IZmin 5mA 求图示电路中 UO1和 UO2各为多少伏 解 V5 V5V10 22 2 b 6V 6V V8V10 0 52 2 a O2Z O1Z ZI L L U U UU UU RR R 偏截止状态 不可稳压 管子处于反 可稳压 稳压管要稳压需满足 八 图示电路中 稳压管 2CW16 具有下列特性 稳定电压 9V 耗散功率允许值 250mW 稳压管电流小 于 1mA 时不能稳压 且动态电阻不大于 20 试按电路图中所给参数计算 1 当 RL 1k 时 电流 IR IZ IL的大小 13 2 当电源电压 UI变化 20 时 UO最多变化几伏 3 稳压管在 UI和 RL变化至何值时功耗最大 其值是否已超过允许值 U1的变化范围不超过 20 RL可任意变化 4 按照图中的参数 分析该电路在 IL大于何值时将失去稳压能力 解 1 IZ 12 6mA mA621 510 920 R I mA9 k 1 V9 L I 2 V150V 4 0001 20 510 0001 20 O U 3 当 U 变化 20 和 RL 时稳压管的功耗最大 超过允许值 ZZ max mW2659 510 924 PP 4 当时 失去稳压能力 mA428 Zmin ZImax LmaxL I R UU II 九 有两只稳压二极管 DZ1 DZ2 其稳定电压分别为 VZ1 6V VZ2 10V 两管正向导通电压降均为 0 7V 如果将它们以不同方式串联后接入电路 可能得到几种不同的电压值 试画出相应的电路图 14 十 二极管电路如图所示 设二极管均为理想二极管 vs 10sin t V 1 画出负载 RL两端电压 vo的波形 2 若 D3开路 试重画 vo的波形 3 若 D3被短路 会出现什么现象 3 若 D3被短路 则在输入电压的正半周将使电源短路 烧坏电源 第四章第四章 三极管及其放大电路三极管及其放大电路 4 1 一 问答题 1 能否用两个二极管背靠背地连接构成一个 BJT 答 不能 因为 BJT 除了由两个背靠背 PN 结构成外 还需满足三个内部条件 2 BJT 的 e 极 c 极能否交换使用 答 不能 因为 e 极 c 极所对应区域的掺杂浓度和横截面积均不相同 二 填空题 1 三极管实现放大的三个内部条件是 发射区掺杂浓度最高发射区掺杂浓度最高 基区最窄基区最窄 集电区横截面积最大集电区横截面积最大 2 三极管具有放大作用的外部电压条件是发射结 正偏正偏 集电结 反偏反偏 3 三极管工作在饱和区时 发射结 正偏正偏 集电结 正偏正偏 工作在截止区时 发射结 反偏反偏 集电结 反偏反偏 4 工作在放大区的某三极管 如果当 IB从 12 A 增大到 22 A 时 IC从 1mA 变为 2mA 那么它的 约为 100 5 工作在放大状态的三极管 流过发射结的电流主要是 多子的扩散流多子的扩散流 流过集电结的电流主要是 漂漂 移电流移电流 扩散电流 漂移电流 6 反向饱和电流是由 少数少数 载流子形成 其大小与 温度温度 有关 而与外加电压 无关无关 7 测得某放大电路中三极管的三个电极 A B C 对地点的电位分别为 11 6 6 7 则 A 电极为 集集 电电 15 极 B 电极为 发射发射 极 电极为 基极基极 极 三三 1 从下图所示各三极管电极上测得的对地电压数据中 分析各管的类型以及它在电路中所处的工作状态 1 是锗管还是硅管 2 是 NPN 型还是 PNP 型 3 是处于放大 截止或饱和状态中的哪一种 或是已经损坏 指出哪个结已坏 是烧断还是短路 提示 注意在放大区 硅管 锗管 且 V70 EBBE UUU V30 BE U ECCE UUU 0 7V 而处于饱和区时 V70 CE U 解 a NPN 硅管 工作在饱和状态 b PNP 锗管 工作在放大状态 c PNP 锗管 管子的 b e 结已开路 d NPN 硅管 工作在放大状态 e PNP 锗管 工作在截止状态 f PNP 锗管 工作在放大状态 g NPN 硅管 工作在放大状态 h PNP 硅管 工作在临界饱和状态 2 测得放大电路中的两只晶体管的各电极直流电位如图 3 2 所示 试在圆圈中画出管子 并分别说明它们 是硅管还是锗管 16 3 已知两只晶体管的电流放大系数 分别为 50 和 100 现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如 图所示 试分别求另一电极的电流 标出其实际方向 并在圆圈中画出管子 四 电路如图所示 晶体管导通时 UBE 0 7V 50 试分析 UBB为 0V 1V 1 5V 三种情况下 T 的工作 状态及输出电压 UO的值 解 1 当 UBB 0 时 T 处于截止状态 UO 12V 2 当 UBB 1V 时 因为 工作在放大状态 T A240 A60 BSB c CESCC BS b BEBB B II R UU I R UU I 17 V9 mA3 cCCCO BC RIUU II 3 当 UBB 3V 时 因为 工作在饱和状态 T A604 BSB b BEBB B II R UU I V0 CESO UU 五 1 有两只晶体管 一只的 200 ICEO 200 A 另一只的 100 ICEO 10 A 其它参数大致相同 你认为应选用哪只管子 为什么 答 应选用 100 ICEO 10 A 的管子 可使管子在构成放大电路时温度稳定性高 2 当温度升高时 三极管的 增大 反向饱和电流 ICBO 增大 UBE 减小 最终导致集电极电流 IC 增大 3 三极管的安全工作区受哪些极限参数的限制 使用时 如果超过某项极限参数 试分别说明将会发生 什么结果 答 三极管的安全工作区受 PCM ICM U BR CEO三个极限参数的限制 PCM过大 集电结发热 结温上升 当结温超过最高工作温度 硅管 150 锗管 70 时 BJT 性 能下降 甚至会烧坏 ICM过大 BJT 不一定会烧坏 但 值将过小 放大能力太差 U BR CEO过大 使 ICEO明显增大 导致集电结出现雪崩击穿 4 2 一 1 放大电路组成原则有哪些 利用这些原则分析 2 题 2 试分析图示各电路是否能够放大正弦交流信号 简述理由 设图中所有电容对交流信号均可视为 短路 18 答 1 放大电路组成原则 设置合适的静态工作点 即保证发射结正偏 集电结反偏 保证交流信号畅通无阻 2 a 不能 ui被 VBB短路 b 能 c 不能 ui不能直接驮载在静态电压之上 其间需加隔直流电容器 d 不能 发射极回路无电阻会使回路电流过大而烧坏 BJT 另外实用电路中交 直流电源不能串 联使用 它们的电源负极需共地 e 不能 电容 C2将 ui短路 f 不能 无集电极电阻 Rc会使输出信号被 VCC短路 二 1 在电子电路中 放大的实质是什么 放大的对象是什么 负载上获得的电压或功率来自何处 2 为什么要设置 Q 点 3 由于放大电路中存在着电抗元件 其交 直流通路不相同 请回答如何画直流通路 如何画交流 通路 答 1 放大的实质是对放大器件 即能量控制部件 的控制作用 放大的对象是交流小信号 负载上获得的电压或功率来自直流电源 2 设置 Q 点的目的是保证输入交流小信号不失真地放大 3 直流通路 将电路中耦合和旁路电容的作用去掉 即断路 交流通路 对一定频率范围内的交流信号而言 耦合和旁路电容可视为短路 对交流信号 电路中内阻很小的直流电压源可视为短路 内阻很大的直流电流源可视 为开路 三三 画出图示各电路的直流通路和交流通路 设所有电容对交流信号均可视为短路 19 4 3 一 在下图所示电路中 已知晶体管的 80 r be 1k Ui 20mV 静态时 UBEQ 0 7V UCEQ 4V IBQ 20 A 判断下列结论是否正确 凡对的在括号内打 否则打 1 2 200 1020 4 3 u A 715 70 4 u A 3 4 400 1 580 u A 200 1 5280 u A 5 6 k1k 20 20 i R k35k 02 0 7 0 i R 7 8 k3 i R k1 i R 9 10 k5 o R k5 2 o R 11 20mV 12 60mV s U s U 二二 电路如图所示 已知晶体管 50 在下列情况下 用直流电压表测晶体管的集电极电位 应分别为 多少 设 VCC 12V 晶体管饱和管压降 VCES 0 5V 20 1 正常情况 2 Rb1短路 3 Rb1开路 4 Rb2开路 5 RC短路 解 1 V46mA 0220 cBCCC b1 BE b2 BECC B RIVV R V R VV I 2 12V BJT 0 CBE VV截止 3 V50BJT mA 0450 mA 220 CESCBSB c CESCC BS b2 BECC B VVII R VV I R VV I 饱和 4 12V BJT C V截止 5 12V C V 三 放大电路的直流负载线和交流负载线的概念有何不同 什么情况下两条负载线重合 答 直流负载线 由直流通路确定 其斜率等于 1 Rc的一条直线 交流负载线 由交流通路确定 其斜率等于的一条直线 由于 故 交流负载线的斜率 L 1 R cL RR 大于直流负载线的斜率 当负载 RL断路时 交流负载线与直流负载线重合 四 共发射极放大电路及三极管的伏安特性如图所示 1 用图解法求出电路的静态工作点 并分析这个工作点选得是否合适 2 在 UCC和三极管参数不变的情况下 为了把三极管的集射极电压 UCEQ提高到 5V 左右 可以改变 哪些电路参数 如何改变 3 在 UCC和三极管参数不变的情况下 为了使 ICQ 2mA UCEQ 2V 应改变哪些电路参数 改变到什 么数值 21 解 1 可知静态工作位置在 Q 点 不合适 A218 510 7010 B I 2 为了把三极管的集电极电压 UCEQ提高到 5V 左右 可以有多种 Rc与 Rb的组合 若将静态工作点 设置在 Q 点 则 Rc保持不变 取 Rb 100k 故 IB 90 A 3 应将静态工作点设置在 Q 点 可得 Rc 4K Rb 250K 五五 电路如图 a 所示 该电路的交 直流负载线绘于图 b 中 试求 1 VCC IBQ ICQ VCEQ的值 2 电阻 Rb Rc的值 3 输出电压的最大不失真幅度 4 要使该电路能不失真地放大 基极正弦电流的最大幅值是多少 22 解 1 VCC 6V IBQ 20 A ICQ 1mA VCEQ 3V 2 Rb VCC IBQ 300k Rc VCC VCEQ ICQ 3 k 3 Vom 4 5V 3V 1 5V 4 Ibm 20 A 六六 单管放大电路如图所示 已知 BJT 的电流放大系数 50 1 估算 Q 点 2 画出简化 H 参数小信号等效电路 3 估算 BJT 的输入电阻 rbe和放大电路的输入电阻 Ri 输出电阻 Ro 4 如输出端接入 4k 的负载电阻 计算 Av vo vi和 Avs vo vs 解 1 IBQ 40 A ICQ 2mA VCEQ 4V 2 23 3 rbe 863 Ri Rb rbe rbe Ro Rc 4 k 4 116 be Lc v r R R A 731166330 v sbe be vs A Rr r A 4 4 一一 引起放大电路静态工作点不稳定的主要因素是什么 答 电源电压的波动 元件参数的分散性及元件的老化 环境温度的变化等 其中环境温度的变化影响最 大 二二 电路如图所示 其偏置电路中的热敏电阻 Rt具有负温度系数 问能否起到稳定工作点的作用 答 a 能起到稳定工作点的作用 控制温度 CCBBEBb2t IIIVVR R b 不 能起到稳定工作点的作用 工作点向饱和区移动温度 CBBEBb1t IIVVR R 三三 电路如图所示 晶体管的 60 100 bb r 1 求解 Q 点 2 画出微变等效电路 并求 Ri和 Ro u A 24 3 设 Us 10mV 有效值 求 UI UO 若 C3开路 求 UI UO Ri和 Ro 解 1 Q 点 V484 mA 881 A 31 1 ecCQCCCEQ BQCQ eb BEQCC BQ RRIUU II RR UU I 2 微变等效电路 k 3 895 939 939 mV26 1 co be Lc u bebi EQ bb be RR r RR A rRR I rr 3 设 US 10mV 有效值 则 mV306 mV23 iuo s is i i UAU U RR R U 若 C3开路 则 25 51 k 351 1 e Lc u ebebi R RR A RrRR mV414 mV69 iuo is i i UAU U RR R U s 四四 电路如下图 a 所示 已知晶体管的 100 100 UBEQ 0 7V b b r 1 试估算该电路的静态工作点 ICQ UCEQ 2 画出电路的微变等效电路 C1 C2 Ce足够大 3 求该电路的电压增益 Au 4 求输入电阻 Ri 和输出电阻 Ro 5 当出现下图 b 所示失真时 请问是何种失真 若调整 Rb2应该将其增大还是减小 解 1 估算电路的静态工作点 V753 CC b2b1 b1 BQ U RR R U mA51 ef BEQBQ CQEQ RR UU II V54 fecCQCCCEQ RRRIUU 2 画微变等效电路 26 3 k 85 1 be r43 2 1 fbe L u R r R A 4 k 7 1 fbe2bb1i RrRRR k 5 co RR 5 饱和失真 Rb2增大 4 5 一一 电路如图所示 晶体管的 80 rbe 1k 1 求出 Q 点 2 分别求出 RL 和 RL 3k 时电路的和 Ri u A 3 求出 Ro 解 1 IBQ 32 3 A IEQ 2 61 mA UCEQ 7 17V 2 9960 1 1 k 110 1 ebe c uebebiL Rr R ARrRRR 9920 1 1 k 76 1 k 3 Lebe Lc uLebebiL R Rr R R AR RrRRR 3 37 1 bebs eo rR R RR 27 二二 共基电路如图所 示 射极电路里接入一恒流源 设 49 Rs 0 RL 试确定电路的电压增益 输入电阻和输出电阻 解 1 5k 1500 1 26 49 1200 be r 5k 30 1 163 co be i be c RR r R r R Au 三 按要求填写下表 连接方式 e c b 性能比较 大 中 小 电路名称 公共极输入极输出极 u A i A RiRo 其它 共射电路ebc大大中大针对固定式偏置电路 共集电路cbe小大大小 共基电路bec大小小大频带宽 4 6 一 判断图 4 6 1 所示各两级放大电路中 T1和 T2管分别组成哪种基本接法的放大电路 设图中所有电 容对于交流信号均可视为短路 28 答 a 共射 共基 b 共射 共射 c 共集 共基 4 7 一 选择正确答案填入空内 1 测试放大电路输出电压幅值与相位的变化 可以得到它的频率响应 条件是 A A 输入电压幅值不变 改变频率 B 输入电压频率不变 改变幅值 C 输入电压的幅值与频率同时变化 2 放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 B 而低频信号作用时放大倍数数值 降的原因是 A A 耦合电容和旁路电容的存在 B 半导体管极间电容和分布电容的存在 C 半导体管的非线性特性 D 放大电路的静态工作点不合适 3 当信号频率等于放大电路的 fL 或 fH时 放大倍数的值约下降到中频时的 B A 0 5 倍 B 0 7 倍 C 0 9 倍 即增益下降 A A 3dB B 4dB C 5dB 4 对于单管共射放大电路 当 f fL时 与相位关系是 C o U i U A 45 B 90 C 135 当 f fH时 与的相位关系是 C o U i U A 45 B 135 C 225 二 已知某共射放大电路的波特图如下图所示 试写出的表达式并确定电路的中频增益 Ausm 上限频 u A 率 fH 下限频率 fL 29 题 4 7 2 图 解 75 u 10 1 1052 1 10 j1 1 j1 100 f j f j ff A Ausm 100 fH 2 5 105Hz fL 10Hz 三 已知某放大电路的增益表达式为 试画出其波特图 并确定电路的中频增 5 u 10 j1 j 10 1 32 f f A 益 Ausm 上限频率 fH 下限频率 fL 解 Ausm 32 fH 105Hz fL 10Hz 第五章第五章 场效应管放大电路场效应管放大电路 一 填空题 1 FET 有两种主要类型即 MOSFET 和 JFET FET 是利用 电场效应电场效应 来控制其电流大小的半 导体器件 2 在 MOSFET 中 从导电载流子的带电极性来看 有 N 沟道沟道 管和 P 沟道沟道 管之分 而按照导电沟 道形成机理不同 NMOS 管和 PMOS 管又各有 增强增强 型和 耗尽耗尽 型两种 因此 MOSFET 有四种 30 增强型增强型 N 沟道管沟道管 增强型增强型 P 沟道管沟道管 耗尽型耗尽型 N 沟道管沟道管 和 耗尽型耗尽型 P 沟道管沟道管 3 结型场效应管发生预夹断后 管子将进入 恒流恒流 区工作 4 增强型 PMOS 管的开启电压 小于零小于零 5 当场效应管的漏极直流电流 ID从 2mA 变为 4mA 时 它的低频跨导 gm将 增大增大 6 当 UGS 0V 时 能够工作在恒流区的场效应管有 结型管结型管 耗尽型耗尽型 MOS 管管 二 判断下列说法是否正确 用 和 表示判断结果填入空内 1 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 才能保证栅极电流 iG 0 2 若耗尽型 N 沟道 MOS 管的 UGS大于零 则其输入电阻会明显变小 3 增强型 MOSFET 由于栅极与源极 漏极均无电接触 故称绝缘栅极 那么 耗尽型 MOSFET 的栅极将 是不绝缘的 4 开启电压是耗尽型 FET 的参数 而夹断电压是增强型 MOSFET 的参数 三 绝缘栅场效应管漏源特性曲线如图题 a d 所示 说明图 a d 曲线对应何种类型的场效 应管 根据图中曲线粗略地估计 开启电压 UT 夹断电压 UP和漏极电流 IDSS或 IDO的数值 解 图 a 增强型 N 沟道 MOS 管 UT 3V IDO 3mA 图 b 增强型 P 沟道 MOS 管 UT 2V IDO 2mA 图 c 耗尽型型 P 沟道 MOS 管 UP 2V IDSS 2mA 图 d 耗尽型型 N 沟道 MOS 管 UP 3V IDSS 3mA 四 试写出以下 FET 符号所代表的管子类型 31 五 已知场效应管的输出特性曲线如图所示 画出它在饱和区的转移特性曲线 解 在场效应管的饱和区作横坐标的垂线 读出其与各条曲线交点的纵坐标值及 UGS值 建立 iD f uGS 坐标系 描点 连线 即可得到转移特性曲线 如解图 b 所示 六 测得某放大电路中三个 MOS 管的三个电极的电位如下表所示 它们的开启电压也在表中给出 试分 析各管的工作状态 截止区 饱和区 可变电阻区 并填入表内 解 因为三只管子均有开启电压 所以它们均为增强型 MOS 管 根据表中所示各极电位可判断出它们各 自的工作状态 管管 号号UGS th V US VUG VUD V工作状态工作状态 N 沟道管 T14 513饱和区 P 沟道管 T2 43310截止区 P 沟道管 T3 4605可变电阻区 七 四个 FET 的转移特性分别如下图所示 其中漏极电流 i D的假定正方向是它的实际方向 试问它们各 是哪种类型的 FET 32 解 P 沟道 JFET N 沟道耗尽型 FET P 沟道耗尽型 FET N 沟道增强型 FET 八 改正下图所示各电路中的错误 使它们有可能放大正弦波电压信号 要求保留电路的共源接法 解 对照下图电路 a 源极加电阻 Rs b 漏极加电阻 Rd c 可能放大正弦波电压信号 d 在 Rg支路加 VGG VDD改为 VDD 九 图示曲线为结型场效应管的转移特性 试问 1 IDSS UP值为多大 2 根据给定曲线 估算当 ID 1 5mA 和 ID 3 9mA 时 gm约为多少 33 3 根据 gm的定义 计算 UGS 1V 和 UGS 3V 时相对应的 gm值 GS D m du di g 解 1 IDSS 5 5mA UP 5V 2 ID 1 5mA 时 mS051 V42 mA6072 m g ID 3 9mA 时 mS41 V20 mA7255 m g 3 由 P GS P DSS GS D m 1 2 U u U I du di g 可得 UGS 1V 时 gm 1 76mS UGS 3V 时 g m 0 88mS 十 已知下图 a 所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图 b c 所示 1 利用图解法求解 Q 点 2 利用小信号等效电路求解 Au Ri和 Ro 其中 gm 1mS 解 1 在转移特性中作直线 uGS iDRS 与转移特性的交点即为 Q 点 读出坐标值 得出 IDQ 1mA UGSQ 2V 如下面解图 b 所示 在输出特性中作直流负载线 uDS VDD iD Rd RS 与 UGSQ 2V 的那条输出特性曲线的交点为 Q 点 UDSQ 3V 如下面解图 c 所示 34 2 首先画出交流等效电路 图略 然后进行动态分析 k 5 M 1 5 do i dmu RR RR RgA g 十一 已知电路参数如下图所示 场效应管工作点上的互导 gm 1mS 1 画出该电路的小信号等效电路 2 求电压增益 Au 3 求放大电路的输入电阻 Ri 解 1 2 20 Ldmu R RgA 3 k 7146746100 g2g1g3i R RRR 35 十二 源极输出器电路如图所示 已知场效应管工作点上的互导 gm 0 8mS 其它参数如图中所示 画出该电路的小信号等效电路 求电压增益 Au 输入电阻 Ri和输出电阻 Ro 解 940 1 m m Rg Rg Au M 130M 10M 30 g2g1g3i R RRR k 181 1 m o g RR 第六章第六章 模拟集成电路模拟集成电路 一 填空题 1 将二极管 晶体管或场效应管 电阻等元器件及连接导线同时制作在 一块半导体硅基片一块半导体硅基片 上 构成一个具有某种功能的完整电路 这就是 集成电路集成电路 2 零漂是指 输入端短路时 输出端还存在缓慢变化的信号电压 即输出电压偏离原来的起始值而输入端短路时 输出端还存在缓慢变化的信号电压 即输出电压偏离原来的起始值而 上下漂动上下漂动 3 放大电路的输出级应有一定的带负载能力 其输出电阻要 小小 动态范围要 大大 4 集成运放内部电路通常包含四个基本组成部分 即 输入级输入级 中间级中间级 输出级输出级 和 偏置电偏置电 路路 5 集成运算放大器与分立元件放大电路相比 虽然工作原理基本一致 但在电路结构上具有自己突出的 特点 如放大器之间都采用 直接直接 耦合方式 这样做是因为 集成工艺无法集成大电容集成工艺无法集成大电容 6 为了抑制漂移 集成运算放大器的输入级一般采用 差分差分 放大电路 并利用恒流源或长尾电阻引入 一个共模负反馈 以提高 共模抑制比共模抑制比 减小 零点漂移零点漂移 7 电流源电路是模拟集成电路的基本单元电路 其特点是 电流变化电流变化 小 动态输出电阻动态输出电阻 很大 并具 36 有温度补偿作用 常作为放大电路的有源负载或为放大电路提供稳定的 直流偏置直流偏置 8 共模信号是夹杂在输入信号中的需要 抑制抑制 的信号 共模电压增益越 小小 大或小 说明放大电 路的性能越好 9 共模抑制比的计算公式为 它描述差分放大器对 共模信号共模信号 的抑制能力 vcvd A A 10 差分放大电路中 若 vi1 40 mV vi2 20 mV Avd 100 Avc 0 5 则可知该电路的共模输入信 号 vic 30mV 差模输入电压 vid 20mV 输出电压为 vo 2 015V 11 差动放大电路具有电路结构 对称对称 的特点 因此它有很强的抑制零点漂移的能力 能放大 差差 模 信号 而抑制 共共 模信号 二 选择题 1 通用型集成运放适用于放大 B A 高频信号 B 低频信号 C 任何频率信号 2 集成运放制造工艺使得同类半导体管的 C A 指标参数准确 B 参数不受温度影响 C 参数一致性好 3 为增大电压放大倍数 集成运放的中间级多采用 A A 共射放大电路 B 共集放大电路 C 共基放大电路 4 集成运放的输出级一般采用互补对称放大电路是为了 B A 稳定电压放大倍数 B 提高带负载能力 C 减小线性失真 5 差分放大电路由双端输入改为单端输入 则差模电压放大倍数 B A 提高一倍 B 不变 C 减小为原来的一半 三 判断下列说法是否正确 1 由于集成运放是直接耦合放大电路 因此只能放大直流信号 不能放大交流信号 2 理想运放只能放大差模信号 不能放大共模信号 3 不论工作在线性放大状态还是非线性状态 理想运放的反相输入端与同相输入端之间的电位差都为零 4 不论工作在线性放大状态还是非线性状态 理想运放的反相输入端与同相输入端均不从信号源索取电 流 5 实际运放在开环时 输出很难调整至零电位 只有在闭环时才能调整至零电位 解 1 错误 集成运放可以放大交流信号 2 正确 3 错误 当工作在非线性状态下 理想运放反相输入端与同相输入端之间的电位差可以不为零 4 正确 5 正确 四 电路如图所示 已知 0 1 2 100 各管的VBE均为0 7V 试求IC2的值 解 分析估算如下 A561 BE1BE2CC REF R VVV I A561 22 2 1 REFREF 2 C2 III 37 五 某集成运放电路如图所示 设 T1 T2管的参数完全相同 问 1 T1 T2和 RREF组成什么电路 其作用是什么 2 IC2与 IREF有什么关系 写出 IC2的表达式 解 1 T1 T2和 RREF组成基本镜像电流源电路 其作用是 作为 T3管的集电极有 源负载 可提高该管 所组成的共射放大电路的电压增益 2 REF BECC REFC2 R UU II 六 在如图所示的差分放大电路中 已知晶体管的 80 rbe 2 k 1 求输入电阻 Ri和输出电阻 Ro 2 求差模电压放大倍数 ud A 解 1 Ri 2 rbe 1 Re 2 2 4 05 12 1 k Ro 2Rc 10 k 2 66 050812 580 1 ebe c ud Rr R A 七 电路如图所示 T1与 T2管的特性相同 所有晶体管的 均相同 Rc1远大于二极管的正向导通电阻 当 uI1 uI2 0V 时 uO 0V 1 求解电压放大倍数的表达式 2 当有共模输入电压时 uO 简述理由 38 解 1 在忽略二极管动态电阻的情况下 u2u1u be3 c2 u2 be1 3be c1 u1 2 AAA r R A r r R A 2 当有共模输入电压时 uO近似为零 因为 Rc1 rd uC1 uC2 因此 uBE3 0 故 uO 0 八 采用射极恒流源的差分放大电路如图所示 设差放管 T1 T2特性对称 1 2 50 300 T3 b b r 管 3 50 rce3 100 k 电位器 Rw的滑动端置于中心位置 其余元件参数如图示 1 求静态电流 ICQ1 ICQ2 ICQ3和静态电压 UCQ2 2 计算差模电压放大倍数 输入电阻 Rid和输出电阻 Ro ud2 A 3 计算共模电压放大倍数和共模抑制比 KCMR uc2 A 4 若 uI1 0 02sin t V uI2 0 画出 uO的波形 并标明静态分量和动态分量的幅值大小 指出其动态 分量与输入电压之间的相位关系 39 解 1 求静态工作点 mA 531 51 7012 3010 10 e3 BEEE b2b1 b1 EQ3CQ3 R UU RR R II mA 770 2 1 CQ3CQ2CQ1 III CQ2 L CQ2 c CQ2CC I R U R UU 压 V 152 1010 77021 11 Lc CQ2 c CC CQ2 RR I R U U 压 2 计算差模性能指标 k 2 770 26 51300 1 CQ1 T bbbe2be1 I U rrr k 21 531 26 51300 be3 r 13 0505125 2 550 2 1 2 wbe2b Lc ud2 RrR R R A Rid 2 Rb rbe1 1 Rw 2 5 2 51 0 1 19 1 k Ro Rc 10 k 3 计算共模性能指标 40 k 835100 51213010 5150 11 ce e3be3b2b1 e33 o3 r RrR R R R 0030 8352050 5125 550 2 2 1 1 o3wbe2b Lc uc2 RRrR R R A 即 72 7 dB 4333 0030 13 uc2 ud2 CMR A A K 4 若uI1 0 02sin t V uI2 0时 则 V sin260152 I1ud2CQ2O t uAUu uO波形如下图所示 其动态分量与 uI1之间相位相同 九 电路如图所示 1 说明电路是几级放大电路 各级分别是哪种形式的放大电路 共射 共集 差放 2 分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标 如增大放大倍数 输入电阻 解 1 三级放大电路 第一级为共集 共基双端输入单端输出差分放大电路 第二级是共射放大电路 41 第三级是互补对称输出级 2 第一级采用共集 共基形式 增大输入电阻 改善高频特性 利用有源负载