模拟电路部分习题答案

1、模拟电路部分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

2、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

3、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

4、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?:v.4 Qa制 Inul T *1罰弋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

5、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Di，则下面二极管 D2截止，所以Di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Di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。I ，(b)题AID解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 U

6、o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。2-11 SP0 JL2-6如题2-12图所示，电路中两只稳压管完全相同，Uz=8V , Ui 15sin t，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。题2-1

7、图寸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 P6mV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点下的动态电阻，再分析动态信号的作用。Q然后求出在(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uD V iDR，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

8、值，即为二极管的直流电流和电压，约为Ud 0.7V,Id 2.6mA(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Ut 26rD 10I d 2.6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urd101mA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、|C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

9、.7V、Uce0.3V。用NPN型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题 其中静态工作电流Ib、Ic的实际方向如图中箭头所示，题3-4图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?(a )(b )+u(c)+uo(d )+us(e )U o题3-5 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

10、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。C2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 Q Rb=150 k Q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

11、RL=m，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 Q,输出最大不失真电压的幅值。RsCijHRbhRcVT匚:VccC2RlUo3.0i ic(mA)2.52.01.51.00.5+UsUo0.25F i L0.51iB=60A iB=50AiB=4QAiB=3QA iB=20A iB=10A一 iB=0(A1.522.53LtE(V)解:1.题3-9图题3-9图a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：U CEQ VCC ICQ RC 3 31 CQ分别令2=0, Uce=0,代入直流负载线方程，得到负载线

12、上两个坐标点, (0, 1)，连接M、N得到直流负载线。M (3, 0) , Nic(mA)3.0-2.52.01.51.00.5Icq0.25FiB=60 |jA iB=50 J-iB=40 jaiB=30 Ji b=20 JiB=10 JiB=0 J0.5Uceq 1.522.5UCE (V)题3-9图b题3-9直流负载线根据直流通路，得基极静态工作电流为1 BQVcc Ube 3 0.7 15.3 jARb150k直流负载线为MN与iB_|B_15.3 jA的输出特性曲线的交点 Q就是静态工作点。Q点坐标1 BQ15.3 jA1 CQ0.38mAUceq 1.25V2. Rl= 8时，输

13、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= a,交流负载线斜率与直流负载线斜率相同，为RC / RlRC 3k如题3-9图b所示。ic(mA)2.52.01.51.0o,max0.5ICQ0.25U o,max1iB=60 叭 iB=50 pA iB=40 A0.511.5Uceqi b =30 pAiB =20 AiB=10 pA iB=0 pAUCE(V)3.0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U o,max min U o,max1,U o,max2如果三极管VT的饱和压降Uces 0.3V,则U o,max1Uceq U

14、ces 1.25 0.30.95 VU o,max2I CQIcq Rc/Rl0.38 3 1.14VRc RlU o,max0.95V3若RL=7k Q,交流负载线斜率为min Uo,ma1o,max21 1 1RcRl3k/7k2.1k输入电压Ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为U o,maxQ U o,max1 U CEQ Uces 匸25 .30.95 VI CQQU o,max2 /I CQ Rc/Rl0.38 2.1 0.80 V/ Rc/Rlu o,max 0.80 V3-6如题3-12图所示放大电路中，已知晶体管的3=100, Ube= 0.3V。1. 估算直流工作点Ic

15、q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lcQ=2mA，试确定Rb2应该取多大的值。R B115k Q VccRe 12V1.3k QRB2470k Q-rRc.2k Q1VT题3-12图+Uo解：直流工作点Icq和U ceq估算。1.Ub卢厂Vcc兔1RB2470154701211.63 V12 仆3 30.53 叭BQ1Re101 1.3k1 CQ1 B53mAU CEQVCC11 BQ RE1 cqRc121010.53 mA1.3k5311.82VVccU b U ebmA2k2.若偏置电阻Rb1

16、开路，管子的静态工作电流为Ueb Re 470k1 BQVccRB21集电极电位12 0.30.020 mA11001.3kQ U EC VCCU CI BQ RcI BQ Rc 100 0.020 24 V)1 bq re12 4 101 0.020 1.3 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。 若偏置电阻RB2开路，I BQ 0Uc 0此时管子处于截止状态。 若RB1开路时，有VccU EBRB21REIcqI bq若要求Icq 2mA，有VCC U ebRB21RE2 mA10012 0.3Rb21 100 1.3K解得RB2 453.7k QRB=300k

17、Q,晶3-7 在电路如题 3-13 图中，已知 Vcc=6V , Ubeq=0.7V , Rs=500 Q, Rc=4k Q, 体管 VT 的 hfe=50, rbb=300 Q。(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= s时的电压增益 Au。(4) 若 RL=4k Q 时，求电压增益 Au=uo/ui和 Aus=uo/us。题3-13图解：1.估算直流工作点Icq。I BQVcc 6e6 0.7300kRb17.7 叭1CQge 1 B2放大电路的简化50 17.7pA0.89(mA)h参数等效电路如题 3-13图a。题3

18、-13图ahierbb26mVI BQ300261.77k Q0.017riRB / hie 300K/1.77K 1.75k Qhfe rc rl 50 4k /Au113hie1.77k4. 若Rl=4 k Q时，电压增益 Au和Aus的计算。AhfeRC / Rl50 4k / 4kC7Au5/hie1.77kri1.77AusA5744ri1Rs0.5 1.773-8在题3-15图所示放大电路中，已知晶体管的Ube=0.7V , 3=100 , rbb=100 Q, Rs=200 Q,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、A

19、u、Aus。Vcc+UO解：1. 直流通路如题3-15图a；静态工作点计算如下。VccR280 k QRc2k Q10VR120 k QHbVT题3-15图aI CQVccU be(RR)1RC10 0.7100k101 230.8 mAI bq 100 30.8 A 3.08mAUceq VCC1IbqRc 10 101 30.8 10 6 2 103 3.8V2.交流通路及交流等效电路如题3-15图b、题3-15图c所示.。VTRsUsUiR120K QRcR2 丄2K Q X80K QRl U2K Q题3-15图bUo题3-15图cri、Au、Aus、ro的计算如下。hierbb沁100

20、26ri1 BQ30.810 3944 QR/hje 20k/9440.94R2/ Rc 2k/80k1.98R2/ & / Rl10080k / 20k / 2khie0.944k1250.941251030.94 0.23-10 如题 3-16 图所示电路，已知 Rs=50 Q, Rb1 =33K Q, Rb2=10KQ, Rc=1KQ , Rl=1KQ，晶 体管的 hie=1.2 K Q 3=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。O VccUsC2C1 11JLRlRsRb1RB2RcT Ce+Uo题3-16图解：1. 交流通路及简化 h参数

21、等效电路如题 3-16图a、题3-16图b。RsRb2R B1+Us丄Rc-rRluoRs+UsUiR B1 /R B2+Uo| | hfeibL 1TRcRlhie题3-16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. r、Au、Aus、ro计算如下。riroRc1 k QRcRlhie50 1k/1k 211.2kriaus -云 Auri Rs3-13已知共基放大电路如题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A1.04k1.04k_0.053-21图所示。C321 20已知晶体管VT 的 hfe=50,

22、 rbb=50 Q，Ubeq=0.7V,u,输入电阻和输出电阻。Vcc丄Rb1 LJ 3k Q30k QRc+ 12vVTIIUiRb215k QRe2k QRl3k Q题3-21图R1 / R2 / hie 33k/10k/1.2k1.04 k Q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。UbRB2RB1RB2VCC1 EQU B U bere-Icqhfe1 h1e1 EQIBQ1 CQh1eU CEQ题3-21图a1512 4(V)15 3042k50510.71.65(mA)1.65 1.62(mA)Vcc+ 12v1.62 (mA)500.03(mA)VCC2.利用CB组态的Re 12 1.653 23.75(V)3-21图b所示。iebbibfbhie1 hfehfhfe输入电阻ri输出电阻Uo1 CQ RCh参数模型进行交流特性分析。交流等效电路如题hfe严1 EQ501 50-261.65853 16.7 Q51REhib 16.7 Q/2k Q16.5 Q853r。中频电压增益为Rc 3 k QUih fb ie & fie h