模电作业及答案分析

1、作业及答案第一章1什么是P型半导体、N型半导体、PN结？P型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半导体，亦可称为空穴型半导体。主要靠空穴导电。N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成N型半导体，亦可称为电子型半导体。主要靠自由电子导电PN结：采用不同的掺杂工艺，将 P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它 们的交界面就形成 PN结。PN结具有单向导电性。2、简述PN结的单向导电性。在PN结上外加一电压，如果 P型一边接正极，N型一边接负极，电流便从 P型一边流 向N型一边，空穴和电子都向界面运动，

2、使空间电荷区变窄，电流可以顺利通过，即PN结外加正向电压时处于导通状态。如果N型一边接外加电压的正极，P型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过，即卩PN结外加反向电压时处于截止状态。这就是PN结的单向导电性。3、简述PN结的伏安特性。如左图所示，当PN结外加正向电压，电流i随电压u 按指数规律变化；当 PN结外加反向电压，首先没有电流 流过，但当反向电压增大到一定程度时，反向电流将急剧 增加，将PN结反向击穿。P. 67四、已知稳压管的稳压值 Uz = 6V，稳定电流的最小值Izmin = 5mA。求图T1.4所示电路 中U 01和U 02各为多少伏。

3、-ft-soon国 T1.4解：只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，稳压管输出电压才为6V :r2K.U1=L U310V =8V Udz =6VR+Rl(500 10 +2)KC.Ui =6V只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，稳压管输出电压才为6V :r5K;(b) . Uo2= L U10V =5VR + R(5+5)K0U o2 = 5VP. 69- 70:1.3, 1.61.3电路如图P1.3所示，已知Ui =5sint(V),二极管导通电压 Ud=0.7V。试画出Ui与Uo的 波形图，并标出幅值。3F图 P1.3D9 +U - 6V ,最小稳定电流1.6已知图Pl.6所

4、示电路中稳压管的稳定电压I Zmin - 5mA，最大稳定电流 I z max = 25mA。(1)分别计算Ui为10V、15V、35V三种情况下输出电压 U。的值;若Ui =35V时负载开路，则会出现什么现象?为什么?图 Pl.6mA解：（1）只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，输出电压才为6V。Ui =1CV 时，UoRU| =3.3V ；R RlUi =15/ 时，UoRU| =5/ ；R + RlU i = 35V 时，U oU i 11.7V，Uz，Uo=Uz= 6V。R +Rl当负载开路时，lz =U| Uz =29mA .1 zmax =25mA，故稳压管将因功耗过大而烧毁

5、。P. 70:1.8,1.9,1.10。1.8现测得放大电路中两只管子两个电极的电流如图P1.8所示。分别求另一电极的电流,标出其方向，并在圆圈中画出管子，且分别求出它们的电流放大系数3。图 Pl.8解：由于晶体管的集电极电流与发射极电流近似相等，而图中两只管子的两个已知电流相差悬殊，故它们中的小者为基极电流，大者为集电极电流或发射极电流。根据图（a）所示晶体管的基极电流（10uA）流入管子，所以它是 NPN型管；根据图（b）所示 晶体管的基极电流（100uA）流出管子，所以它是 PNP型管。1 01mA放大倍数分别为1mA10 10mA5mA100 10；mA1.9测得放大电路中六只晶体管的

6、直流电位如图 是硅管还是锗管。P1.9所示。在圆圈中画出管子， 并说明它们所以直流电位相近的两个极分NPN型管，电位最低的为图 P1.9解：因为六只晶体管均在放大电路中，通常工作在放大状态,别为发射极和基极，另一极为集电极；若集电极电位最高，则为发射极，电位居中的是基极；若集电极电位最低，则为PNP型管，电位最高的为发射极,电位居中的为基极。如果b-e间电压在0.10.3V之间，则为锗(Ge)管；如果b-e间电压在 0.60.8V之间，则为硅(Si)管。如解图1.9。3=50。试分析 Vbb 为 0V、1V、3VIC图 P1.101.10电路如图P1.10所示，晶体管导通时 Ube =0.7V

7、， 三种情况下T的工作状态及输出电压 uO的值。解：(1) 当 Vbb =0 时，Ube VUon T 截止，UO 12V。(2) 当Vbb时，因为Vbb _Ube =60ARbUo =Vcc 一 IcRc =9/所以T处于放大状态。(3)当 Vbb =3V 时，因为 IVbb 匹=460ARblc 二：IB =23mAuo =Vcc -cRc11V : U BE = 0.7V所以T处于饱和状态。第二章1、画出晶体管单管放大电路的三种基本接法电路、直流输入回路、交流输入回路，写出其 动态特性参数： Au、Ri、Ro。解：(1)基本共射放大电路：VccRcI(b)RcJ十 一 Rb 一 T Uo

8、Ui(c)(a) 基本共射放大电路(b)直流输入回路(c)交流输入回路基本共射放大电路的动态特性参数：电压放大倍数：Au二丄二比UiRb+heU输入电阻：R, = uL = Rj rbeI i输出电阻：Ro =Rc(2)基本共集放大电路：UiVbbRbT VBB,(b)VccReUiReUo(c)TRb(a)基本共集放大电路(b)直流输入回路基本共集放大电路的动态特性参数：(1jRe(c)交流输入回路电压放大倍数:A输入电阻：R输出电阻：RoUi R be (JRe1 i=R |Rb rbe =Re(R鷗)-仆=Rb be jRe(3) 基本共基放大电路:(c)(a)基本共基放大电路(b)直流

9、输入回路(c)交流输入回路基本共基放大电路的动态特性参数：电压放大倍数：Au=Uo=生Ui rbe+(l+P)Re输入电阻：R =5二农仏Ii1 + P输出电阻：Ro =Rc2、说明晶体管单管放大电路的三种接法的特点。(1) 共射电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻居三种电路之中，输出电阻较大，频带 较窄。共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电 路，并且具有电压跟随的特性。共基电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数、输出电阻和共射电 路相当，是三种接法中高频特性最好的电路。P.138:习题：2.1、2.22.1分别改正图 P2.1所示各电

10、路中的错误，使它们有可能放大正弦波信号。要求保留电路 原来的共射接法。(c)(d)图 P2.1解:(a) 将-Vcc 改为 +vcc。(b) 在+Vcc与基极之间加 Rb(c) 将Vbb反接，且在输入端串联一个电阻或一个电容。(d) 在Vbb支路加Rb,电容极性左边为“ + ”，在-Vcc与集电极之间加 Rc。2.2画出图P2.2所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。(b)(c)1=(d)图 P2.2解:图P2.2所示各电路的直流通路如解图P2.2.1所示:(a) -VccR4Ri解图P2.2.1图P2.2所示各电路的交流通路如解图 P2.2.2所示:X+11/?(

11、a)(d)(C)解图P2.2.2第三章1、画出4种耦合放大电路图，描述其特点。解：4种常见的耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。(1) 直接耦合放大电路：口 RdRb2UiORb1T1Rb2UoRblRe Ce特点：具有良好的低频特性， 可以放大变化缓慢的信号， 并且易于将全部电路集成在一片硅 片上，构成集成放大电路。但其静态工作点相互影响，会给电路的分析、设计和调试 带来一定的困难。(2) 阻容耦合放大电路:-VccRcCi4特点：电路的分析、设计和调试简单易行，并且只要输入信号频率较高，耦合电容容量较大， 前级的输出信号就可以几乎没有衰减地传递到后级的输入端。但其低频特性差

12、，不能放大变化缓慢的信号，而且不便于集成化。(3) 变压器耦合共射放大电路:NN2RlTRb22Re节Ui但其低频特性差,特点：它的各级放大电路的静态工作点相互独立，便于分析、设计和调试,不能放大变化缓慢的信号，且笨重，更不能集成化，但是可以实现阻抗变换。(4) 光电耦合放大电路:RcTiRs信号源O+T2输出回路光电耦合器特点：抗干扰能力强，且具有较强的放大能力。2、简述3种抑制温漂的措施，画出其电路图。(1) 在电路中引入直流负反馈，其电路图如下:一 VccRc/A RbReu。(2) 采用温度补偿的方式， 利用热敏元件来抵消放大管的变化，其电路图(利用二极管的反向特性进行温度补偿)如下所

13、示：-TVccRbRc0-+uiTu。采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成“差分放大电路” 所示：，其电路图如下 一 Vcc+U11(j*V-.VRblVBB RciRI U0TiAT2c2gRb2+U12Re1Re2Vbb第四章1简述集成运放的种类。按供电方式可分为双电源供电和单电源供电，其中双电源供电又可分为正、负电源对称型和不对称型供电；按集成度可分为单运放、双运放和四运放；按制造工艺可分为双极型、CMOS型和BiMOS型；按工作原理可分为电压放大型、电流放大型、跨导型和互阻型；按可控性可分为可变增益运放和选通控制运放；按性能指标可分为通用型和特殊型，其中特殊型包含高阻型、高速

14、型、高精度型、低功耗型、高压型和大功率型等。2、简述如何选择集成运放。集成运放的选择要求：(1) 信号源的性质。根据信号源是电压源还是电流源，内阻大小、输入信号的幅值及频率的 变化范围等来选择运放的参数； 负载的性质。根据负载电阻的大小，确定所需运放的输出电压和输出电流的幅值；(3) 精度要求。对信号的处理往往会提出精度要求，根据这些要求选择运放的参数；(4) 环境条件。3、集成运放的正确使用有哪些？并画出保护措施的电路图。(1) 使用集成运放时必做的工作： 使用运放前必须查阅相关手册，辨认管脚，以便正确连线； 使用运放前往往要用简易测试法判断其好坏，必要时还可采用测试设备量测运放的主要参数；

15、 对于内部无自动稳零措施的运放需外加调零电路，使之在零输入时输出为零； 消除自激振荡。(2) 保护措施电路图： 输入保护D2下(b)(a)防止输入差模信号过大(b)防止共模信号过大 输出保护电源端保护输出保护电路图第六章P. 317:6.1 ,6.2, 6.11。P. 318:6.4 ,6.6。6.1选择合适答案填入空内。（1）对于放大电路，所谓开环是指（B ）。A. 无信号源B.无反馈通路C.无电源 D.无负载而所谓闭环是指（B ）A.考虑信号源内阻B.存在反馈通路C接入电源D接入负载在输入量不变的情况下，若引入反馈后（D ），则说明引入的反馈是负反馈。A.输入电阻增大B.输出量增大C.净输

16、入量增大D.净输入量减小（3）直流负反馈是指（C ）。A. 直接耦合放大电路中所引入的负反馈B. 只有放大直流信号时才有的负反馈C. 在直流通路中的负反馈（4）交流负反馈是指（C ）。A. 阻容耦合放大电路中所引入的负反馈B. 只有放大交流信号时才有的负反馈C在交流通路中的负反馈（5）为了实现下列目的，应引入A.直流反馈B.交流反馈 稳定静态工作点，应引入 （A ）； 稳定放大倍数，应引入（B ）； 改变输入电阻和输出电阻，应引入（B ）； 抑制温漂，应引入（A ）； 展宽频带，应引入（B ）。6.2选择合适答案填入空内。A.电压 B.电流 C.串联 D.并联（1）为了稳定放大电路的输出电压，

17、应引入（A ）负反馈；为了稳定放大电路的输出电流，应引入（B ）负反馈；为了增大放大电路的输入电阻，应引入（C ）负反馈；为了减小放大电路的输入电阻，应引入（D ）负反馈；（5）为了增大放大电路的输出电阻，应引入（B ）负反馈；为了减小放大电路的输出电阻，应引入（A ）负反馈； 6.4判断图P6.4所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是 负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。(h)图 P6.4解：在图示电路中将电容开路，就得到它们的直流通路，可以看出，它们均引入了直流反馈。将图(a)、(c)、(e)、(f)所示电路中的电容短路就得到它们的交流通路，分别如图解6

18、.4(a) (c)、(e) 、(f)所示。Uo(a)(c)(e)UiRi(f)Uo图解6.4利用反馈极性的判断方法，即可得到下列答案。图(a)所示电路中引入了直流负反馈。图(b)所示电路中引入了交、直流正反馈。图(c)所示电路中引入了直流负反馈。图(d)、(e)、(f)、(g)、(h)所示各电路中均引入了交、直流负反馈。6.6分别判断图6.4 (d)(h)所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈。解：各电路中引入交流负反馈的组态分别如下：(d) 电流并联负反馈(e) 电压串联负反馈(f) 电压串联负反馈(g) 电压串联负反馈(h) 电压串联负反馈6.11已知一个负反馈放大电路 A=105, F=

19、2X10-3。试问:(1) Af二？ ；(2)若A的相对变化率为20%，则Af的相对变化率为多少?解：1(1) 因为 AF =200 1 ，所以：Af500(2) 根据题目所给数据，可知：dAf1Af1 AFdA _1A 1 105 2 1020% 0.1%故Af的相对变化率为 0.1%第七章P. 391: 7.2, 7.3, 7.6, 7.11, 7.13P.397:7.19,7.207.2电路如图P7.2所示，集成运放输出电压的最大幅值为4V，填表。(a) (b)图 P7.2ui/V0.10.51.01.5uoi/VUO2/V解:当集成运放工作在线性区时，Uo! = -(Rf /R)Ui=

20、 - 10ui ； u2 =(1 Rf /R)Ui =1仙。当集成运放工作到非线性区时，输出电压不是+14V ,就是-14V。ui/V0.10.51.01.5U01/V-1-5-10-14U02/V1.15.511147.3设计一个比例运算电路，要求输入电阻Ri =20k，比例系数为-100。解：可采用反相比例运算电路，电路形式如图P7.2(a)所示。R =20k ；Rf =2M。7.6试求图P7.6所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。冏3M | Q I IR- lokfl 论:-HZZI治：HUklOLhM灿(b)Ri 25k；Jcn20(1 kQAH|,ORr l(kQg Ri 3k

21、O l=lR , 20OKQ(C)图 P7.6A*oit.A200LQ(d)解：在图示各电路中， 算关系式分析如下:每个集成运放的同相输入端和反相输入端所接总电阻均相等。各电路的运RfU|1U|32U| 1 - 2u12 5U| 3Rf(b)uo =RU|1UI 3=-10u|110u|2 u|3Rf(C) Uo(U|2 U|1)=8(U|2Ri一 U|JRf(d) urRfUi_R2U2RfR3U3f U|420-U120U|2 4UbUtR47.11在图P7.11(a)所示电路中，已知输入电压U|的波形如图(b)所示，当t=0时Uo =0。试画出输出电压 UO的波形。3$ /ms(b)图

22、P7.11解:输出电压的表达式为Uorc : ud Z)当u|为常量时:RC-t1 ) UO (t1 )-105 10Ju (t2 -tj u(tj - -100* (t2 -tj u(tj若t=0时Uo =0 ;则当 t=5ms 时，uO 二-100 5 5 10V 二-2.5V。当 t=15ms时，uO =-100 (-5) 10 10虫(-2.5)V=2.5V。因此输出波形如解图 P7.11所示。f(b)/iH|(O1i-lUkQ(d)图 P7.13解：利用节点电流法，可解出各电路的运算关系分别为:R1 Uo2UiUidt 二一Ui T000 UidtRRC(b) 设两电容的充电电流为：

23、i 9晋9罟(方向向右),则du iCUO - _(iR 丄 idt) - -RC1uIC 2dtC2dt -2UI1(c)反相端：uo 二 UN uc 二 up !RCUpdt同相端：Up二Uc二1 U| -Updt =U|dt C RRC1 3代入上式，得uou|dt =10u|dto RCRC Updt1 U| 1 u 12-(d) Uo(厂 厂)dt =100 (Un O.5ui2)dtC 代 &7.佃在下列各种情况下，应分别采用哪种类型(低通、高通、带通、带阻)的滤波电路。(1) 抑制50Hz交流电源的干扰；(2) 处理具有1Hz固定频率的有用信号；从输入信号中取出低于 2kHz的信

24、号； 抑制频率为100kHz以上的高频干扰。解：(1) 带阻滤波器(用于在已知干扰或噪声频率的情况下，阻止其通过)(2) 带通滤波器(用于载波通讯或弱信号提取等场合，以提高信噪比)(3) 低通滤波器(频率低于截止频率的信号可以通过)(4) 低通滤波器7.20试说明图P7.20所示各电路属于哪种类型的滤波电路，是几阶滤波电路。CO-a-QUo(b)w 5 HHrRA*_o(d)(c)图 P7.20解: 图(a)所示电路为一阶高通滤波器。图(b)所示电路二阶高通滤波器。注意：C1不是滤波电容，它与 C3共同决定电路的通带放大倍数，因此不能用电容的个数来确定电路的阶数。T 网络。图(c)所示电路二阶

25、带通滤波器。图 (d) 所示电路二阶带阻滤波器。它的滤波部分采用了常用的双第八章P.473: 8.15, 8.17。8.15已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图P8.15(a)、(b)、(c)所示，它们的输入电压波形均如图(d)所示，试画出Uoi、U02和Uo3的波形。02 a./V6(c)-6解:图所示电压传输特性表明，其电路为单限比较器，uI2V时二6V ；uI : 2V时u。二-6V。图(b)所示电压传输特性表明，其电路为反相输入的滞回比较器，输出高、低电平为_6V，Uti =0,Ut2 =2V。图(c)所示电压传输特性表明，其电路为窗口比较器，输出高电平为6V，低电平为0V，UT1

26、 =0,Ut2 =2V。 uI -0和 uI 2V时，u =6V,0 ： 5 ： 2V时u =0。根据三个电压比较器的电压传输特性，输出电压波形如图解P8.15所示。8.17设计三个电压比较器，它们的电压传输特性分别如图P8.15、(b)、(c)所示。要求合理选择电路中各电阻的阻值，限定最大值为50kQo解：具有图P8.15 (a)所示电压传输特性的电压比较器为同相输入的单限比较器。输出电压U。二一Uz=-6V，阈值电压：Ut=2V，稳压管的限流电阻 R取1k Q,电路如解图P8.17 (a) 所示。具有图P8.15 (b)所示电压传输特性的电压比较器为反相输入的滞回比较器。输出电压U。二Uz

27、二-6V ;阈值电压：Uti =0V,Ut2 =2V ，说明电路输入有 Uref作用，根据UpRiR2R R2UOUI解方程，令R2 = 50kQ，可解出Ri = 10kQ , Uref = 1.2 V。稳压管的限流电阻 R取1kQ，电 路如解图P8.17( b)所示。具有图P8.15(c)所示电压传输特性的电压比较器为窗口单限比较器。输出电 压UOL =0V,UOh =6V，阈值电压：UT1 = 0V,Ut2 = 2V。电路如解图 P8.17(c)所示，在 R1 取值为1kQ时稳压管的限流电阻 R取500 Qc第十章1画出 W7800的基本应用电路、输出电流扩展电路、正负电压输出电路。UO(

28、c)(a)W7800的基本应用电路(b)输出电流扩展电路(c)正负电压输出电路2、画出 W117的基准电压源电路、典型应用电路。(b)典型应用电路基准电压源电路P.567:四、六。四、在图T10.4所示稳压电路中，已知稳压管的稳定电 Uz为6V，最小稳定电流Izmin为5mA , 最大稳定电流Izmax为40mA ;输入电压Ui为15V，波动范围为土 10%;限流电阻R为200Q。(1)电路是否能空载？为什么？(2)作为稳压电路的指标，负载电流Il的范围为多少？图 T10.4解:(1)由于空载时稳压管流过的最大电流:_ I_ U Im ax -U zDZ max - I R max -r= 5

29、2.5mA Izmax = 40mA所以电路不能空载。(2)根据I DZ min -U U刎 - Lmax，负载电流的最大值1 LmaxU Imin Uz I_ I DZ min=32.5mA根据Idzmax U Im ax UZ-I Lmin，负载电流的最小值I LminUImaxUZ -IDZmax = 12.5mA所以,R负载电流的范围为 12 .5 32 .5mA。六、电路如图T10.6所示。合理连线，构成5V直流电源。土W7Kb51如解图T10.6所示。解图T10.6-22OV50Hz图 T10.6解: 1 接 4, 2 接 6； 5 接 7、9 ； 3 接 8、11、13 ； 10

30、 接 12。P.568:习题：10.1、10.3、10.6、10.810.1判断下列说法是否正确，用 V”和灵”表示判断结果。(1)整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。(V )电容滤波电路适用于小负载电流，而电感滤波电路适用于大负载电流。(V )(3)在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管断开，输出电压平均值变为原来的一 半。(x )10.3选择合适答案填入空内。(1) 整流的目的是(A )。A.将交流变为直流B.将高频变为低频C.将正弦波变为方波(2) 在单相桥式整流电路中，若有一只整流管接反，则(C )A.输出电压约为2Ud B.变为半波整流C.整流管将因电流过大而烧毁A.将交流变为直流(4)滤波电路应选用(BA.高通滤波电路B.将高频变为低频)。B.低通滤波电路C.将交、直流混合量中的交流成分滤掉C.带通滤波电路10.6电路如图P10.6所示，变压器副边电压有效值为2U2。(1)画出U2、UD1和Uo的波形；求出输出电压平均值 Uo(av)和输出电流平均值Il(AV)的表达式；二极管的平均电流I D(AV)和所承受的最大反向电压URmax的表达式。Di-22OV50HzH-d2图 P10.6解：(1)全波整流电路，波形如解图P10.6所示。解图P1