《模拟电子技术》期末复习-全书课后习题+参考答案

晶体二极管及应用电路1图（a）和图（b）分别是二极管全波整流电路和桥式整流电路。假设二极管为理想开关，试分析对于输入信号的正半周和负半周，每支二极管的状态，并画出输出电压的波形。2在T=300K时，某Si管和Ge管的反向饱和电流分别是0.5pA和1A。两管按如图所示的方式串联，且电流为1mA。试用二极管方程估算两管的端电压和。图P1-23在T=300K时，利用PN结伏安方程作以下的估算：（1）若反向饱和电流A，求正向电压为0.1V，0.2V和0.3V时的电流。（2）当反向电流达到反向饱和电流的90%时，反向电压为多少？（3）若正反向电压均为0.05V，求正向电流与反向电流比值的绝对值。1图（a）和图（b）分别是二极管全波整流电路和桥式整流电路。假设二极管为理想开关，试分析对于输入信号的正半周和负半周，每支二极管的状态，并画出输出电压的波形。[解]图P1-8输入正半周时，D1导通，D2截止。 输入正半周时，D1D3导通，D2D4截止。输入负半周时，D2导通，D1截止。 输入负半周时，D2D4导通，D1D3截止。（a）（b）两整流电路波形相同（图P1-8-1）：2在T=300K时，某Si管和Ge管的反向饱和电流分别是0.5pA和1A。两管按如图所示的方式串联，且电流为1mA。试用二极管方程估算两管的端电压和。[解]，两管已充分导通，故VA关系为，由此，取mV（T=300K）V图P1-2V。图P1-8-13在T=300K时，利用PN结伏安方程作以下的估算：（1）若反向饱和电流A，求正向电压为0.1V，0.2V和0.3V时的电流。（2）当反向电流达到反向饱和电流的90%时，反向电压为多少？（3）若正反向电压均为0.05V，求正向电流与反向电流比值的绝对值。[解]（1）V=0.1伏时，A；V=0.2伏时，mA；V=0.3伏时，A；（2）按题意由上式解出（V）（3）1-4试分析图示电路中的二极管2AP15的状态（导通还是截止）。[解]去掉2AP15，以O点为参考点，则VOOV，二极管反偏，2AP15截止。图P1-41如果在电路中测得放大偏置的BJT的三个电极的电位为下面四组数据：（1）7.1V,2.16V,1.4V（2）6.1V,5.8V,1V（3）8.87V,8.15V,2V（4）–9.6V,–9.27V,0V试判断各电位对应的电极以及三极管的类型（NPN管或PNP管）和材料（Si管或Ge管）。2如果将BJT的集电极与发射极对调使用，在放大偏置时，IC≈IE的关系是否仍然成立？为什么？3图示电路可以用来测量晶体管的直流参数。改变电阻RB的值，由两支电流表测得两组IB和IC的数值如下表所示。IB6μA18μAIC0.4mA1.12mA（1）由数据表计算﹑ICBO﹑ICEO和（2）图中晶体管是Si管还是Ge管4*图为BJT共射放大原理电路。输入电压，vi的幅度可使发射结上的信号电压满足小信号条件。试推导BJT集电极平均功耗的表达式。将与静态（vi=0）时的集电极功耗比较是增大还是减小？电源的平均功耗是增大还是减小？1如果在电路中测得放大偏置的BJT的三个电极的电位为下面四组数据：（1）7.1V,2.16V,1.4V（2）6.1V,5.8V,1V（3）8.87V,8.15V,2V（4）–9.6V,–9.27V,0V试判断各电位对应的电极以及三极管的类型（NPN管或PNP管）和材料（Si管或Ge管）。[解]将三电压按从高到低排列，列出如下表：题号（1）（2）（3）（4）电位（V）7.12.161.46.15.818.878.1520电极CBEEBCEBCCBE管型NPNPNPPNPNPN材料SiGeSiGe

2如果将BJT的集电极与发射极对调使用，在放大偏置时，IC≈IE的关系是否仍然成立？为什么？[解]不成立。集电区较基区不是高掺杂，中有较大的成分是基区多子向集电区注入形成。这部分电流不能转化为，会比明显减小。3图示电路可以用来测量晶体管的直流参数。改变电阻RB的值，由两支电流表测得两组IB和IC的数值如下表所示。IB6μA18μAIC0.4mA1.12mA（1）由数据表计算﹑ICBO﹑ICEO和（2）图中晶体管是Si管还是Ge管？[解]（1）由图P2-3联立求得，AA（2）是Ge管。为A量级，硅管不可有如此大的集电结反向饱和电流。4*图为BJT共射放大原理电路。输入电压，vi的幅度可使发射结上的信号电压满足小信号条件。试推导BJT集电极平均功耗的表达式。将与静态（vi=0）时的集电极功耗比较是增大还是减小？电源的平均功耗是增大还是减小？[解]由（2-20）式在小信号条件下故集电极瞬时管耗集电极平均管耗为图P2-10将和表式代入上式，可得注意到，静态时，即有信号时管耗会减小。电源功耗。故有信号输入时，电源功耗不变。以上分析提示了甲类放大器的一些特点：（1）电源功耗与信号无关。（2）当输入信号后，部分电源功率转化为信号功率，使管耗反而减小。1图是几种功率放大电路中的三极管集电极电流波形，判断各属于甲类、乙类、甲乙类中的哪类功率放大电路？哪一类放大电路的效率最高？为什么？2在图6-20所示的放大电路中，设三极管的β=80，UBE=0.7V，UCE(sat)=0.3V，电容C的容量足够大，对交流可视为短路。当输入正弦交流信号时，使电路最大不失真输出时的基极偏置电阻Rb是多少？此时的最大不失真输出功率是多少？效率是多少？3图所示的乙类双电源互补对称功率放大电路中，已知UCCc=20V，RL=8Ω，ui为正弦输入信号，三极管的饱和压降可忽略。试计算：（1）负载上得到的最大不失真输出功率和此时每个功率管上的功率损耗；（2）每个功率管的最大功率损耗是多少；（3）当功率管的饱和压降为1V时，重新计算上述指标。1图6-19是几种功率放大电路中的三极管集电极电流波形，判断各属于甲类、乙类、甲乙类中的哪类功率放大电路？哪一类放大电路的效率最高？为什么？解：（a）甲类功率放大器（b）乙类功率放大器（c）甲、乙类功率放大器效率最高可达78.5%它既消除了交越失真因为静态时ic=0又可获得接近乙类的效率没有功率损耗2在图6-20所示的放大电路中，设三极管的β=80，UBE=0.7V，UCE(sat)=0.3V，电容C的容量足够大，对交流可视为短路。当输入正弦交流信号时，使电路最大不失真输出时的基极偏置电阻Rb是多少？此时的最大不失真输出功率是多少？效率是多少？图6-20解：该电路属甲类功率放大电路①===1500mA②===18.8mA===600Ω③====（6-0.3）（1.5-0.75）=5.7x0.75=4.27W④η=,=0.75A12V=9w,η=6.4图6-2所示的乙类双电源互补对称功率放大电路中，已知UCCc=20V，RL=8Ω，ui为正弦输入信号，三极管的饱和压降可忽略。试计算：（1）负载上得到的最大不失真输出功率和此时每个功率管上的功率损耗；（2）每个功率管的最大功率损耗是多少；（3）当功率管的饱和压降为1V时，重新计算上述指标。解：图6-2乙类双电源互补对称功率放大电路（1）P0=U0·I0=·=UI=U最大输出：P=U=U==25W每管功耗：P=(-)=(-)=（-）=50（0.32-0.25）=3.5w（2）每管最大功率耗损：方法（i）=0.2=0.225=5w(ii)=（3）当考虑三极管饱和压降：=1V时A、==B、=(0.007)3.15WC、每管最大功耗=0.2x=0.2x22.564.5w1两个直接耦合放大电路在温度由20°C变化到50°C时，电压放大倍数为100的A电路输出电压漂移了1V，电压放大倍数为500的2当差到放大电路的两个输入端分别输入以下正弦交流电压有效值时，分别相当于输入了多大的差模信号和共模信号？对于同一理想差动放大电路来说，哪一组输入信号对应的输出电压幅值最大？哪一组最小？为什么？(1)ui1=－20mV，ui2=20mV；(2)ui1=1000mV，ui2=990mV；(3)ui1=100mV，ui2=40mV；(4)ui1=－30mV，ui2=0mV。3基本差动放大电路如图3－5所示，设差模电压放大倍数为120。(1)若ui1=20mV，ui2=10mV，双端输出时的差模输出电压为多少？(2)若uo1为输出电压，此时的差模电压为多少？(3)若输出电压uo=－996ui1+1000ui2时，分别求电路的差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比。图3-501两个直接耦合放大电路在温度由20°C变化到50°C时，电压放大倍数为100的A电路输出电压漂移了1V，电压放大倍数为500的解：对于A电路电路输出电压漂移了1V，折合电压，温度漂移；对于B电路,B电路输出电压漂移了2V，折合电压，温度漂移；所以由于环境温度变化而引起参数变化，B电路输出电压漂移较小2当差到放大电路的两个输入端分别输入以下正弦交流电压有效值时，分别相当于输入了多大的差模信号和共模信号？对于同一理想差动放大电路来说，哪一组输入信号对应的输出电压幅值最大？哪一组最小？为什么？(1)ui1=－20mV，ui2=20mV；(2)ui1=1000mV，ui2=990mV；(3)ui1=100mV，ui2=40mV；(4)ui1=－30mV，ui2=0mV。解：(1)ui1=－20mV，ui2=20mVuid=ui1－ui2=－20－20=－40mV差模信号：uid=－20mV；－uid=20mVuic===0mV共模信号：uic=0mV(2)ui1=1000mV，ui2=990mVuid=ui1－ui2=1000－990=10mV差模信号：uid=5mV；－uid=－5mVuic===995mV共模信号：uic1=uic2=995mV(3)ui1=100mV，ui2=40mVuid=ui1－ui2=100－40=60mV差模信号：uid=30mV；－uid=－30mVuic===70mV共模信号：uic1=uic2=70mV(4)ui1=－30mV，ui2=0mVuid=ui1－ui2=－30－0=－30mV差模信号：uid=－15mV；－uid=15mVuic===－15mV共模信号：uic1=uic2=－15mV对于同一理想差动放大电路来说，因为差动放大器只放大差模信号，所以(2)组差模输入电压为±5mV最小，输出最小；(3)组差模输入电压±30mV最大，所以输出电压最大。3基本差动放大电路如图3－5所示，设差模电压放大倍数为120。(1)若ui1=20mV，ui2=10mV，双端输出时的差模输出电压为多少？(2)若uo1为输出电压，此时的差模电压为多少？(3)若输出电压uo=－996ui1+1000ui2时，分别求电路的差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比。图3-50解：(1)∵Aud=120uid=ui1－ui2=20mV－10mV=10mVuod=Aud·uid=120×10mV=1.2V(2)若取uo1为输出电压，则为单端输出uo1===－=－0.6V(∵uo1与ui1反相)(3)由uo=－996ui1+1000ui2和uo=Auduid+Aucuic两式对照解得：Auduid=－996ui1Aud===－1992Auc===666KCMR===31一反馈放大器框图如图所示，试求总的闭环增益Af=Xo/Xi的表达式。2某反馈放大电路的闭环电压放大倍数为40dB,当开环电压放大倍数变化10%时，闭环放大倍数变化1%，问开环电压放大倍数是多少dB？3某放大电路的输入电压信号为10mV，开环时的输出电压为14V,引入反馈系数F=0.02的电压串联负反馈后，输出电压变为多少？∑-+XiX0∑-+XiX0XdFF1一反馈放大器框图如图4-25所示，试求总的闭环增益Af=Xo/Xi的表达式。1解:Xid1=Xi-Xf2=i-2oX01=A1·Xid1=A1(i-2o)Xid2=i2-f1=U01-f1=A1(i-2o)-1oo=A2·Xid2=A2[A1(Xi-F2X0)-1o]=(A1X2Xi-A1A2F2X0-A2F1X0)o(1+A1A2F2+A2F1)=A1AA==2某反馈放大电路的闭环电压放大倍数为40dB,当开环电压放大倍数变化10%时，闭环放大倍数变化1%，问开环电压放大倍数是多少dB？解：=·,Af=∵=·=∴1+AF=10现已知：Af=40db∵Af=20lg=40db,即Af==100Af=,∴A=Af(1+AF)=100x10=1000A=20lg1000=20lg103=60db3某放大电路的输入电压信号为10mV，开环时的输出电压为14V,引入反馈系数F=0.02的电压串联负反馈后，输出电压变为多少？∑-+XiX0Xd解：A====1400∑-+XiX0XdFAf=====48.27倍FX0=Af·Xi=48.27x10mV=482.76mV≈0.483V∴u0=Af·ui=48.2x10=482mV≈0.482V1在图中，已知Rf=3R1，ui=1.5V，求uo。图5-302在图中，R1=R2=R3=R4，试求uo与ui1、ui2的关系式。图5-313在图中，ui＞UZ，试写出uo与UZ的关系式，并说明此电路的功能。图5-321在图5-30中，已知Rf=3R1，ui=1.5V，求uo。解：A1是射极跟随器∴A2是反相输入比例运算电路∴图5-302在图5-31中，R1=R2=R3=R4，试求uo与ui1、ui2的关系式。解：A1为同相比例运算电路，A2为减法运算电路∴图5-313在图5-32中，ui＞UZ，试写出uo与UZ的关系式，并说明此电路的功能。解：，属同相输入比例运算电路，串联电压负反馈图5-321用相位条件来判断图7-45中的振荡电路能否起振，并回答问题：若电路能起振。为满足辐射条件，图（a）中的R和R之间应满足什么关系？图（b）中R的数值应为多少？（计算R和R的串联值即可）2若使图7-48所示电路起振，图中各点应如何连接？当时，估算电路的振荡频率。1用相位条件来判断图7-45中的振荡电路能否起振，并回答问题：若电路能起振。为满足辐射条件，图（a）中的R和R之间应满足什么关系？图（b）中R的数值应为多少？（计算R和R的串联值即可）解：（A）即满足振荡的相位条件能振荡。（B）为了满足幅度条件AF1即即负反馈强度稍低一些，有利于电路