电路与模拟电子技术基础习题及实验指导（第5版）习题及答案 第5、6章 半导体二极管及直流稳压电源；晶体三极管及其放大电路

·PAGE144·电路与模拟电子技术基础·PAGE110·第5章半导体二极管及直流稳压电源习题55.1电路如图5.1所示，，测得，试问二极管VD是否良好（设外电路无虚焊）？解：内部PN结或电极已开路，D已损坏。5.2电路如图5.2所示，二极管导通电压约为0.7V，试分别估算开关断开和闭合时输出电压的数值。图5.1习题5.1电路图图5.2习题5.2电路图解：S断开：断开VD，。所以VD导通，S闭合：断开VD，，所以VD截止，5.3分析判断图5.3所示各电路中二极管是导通还是截止，并计算电压，设图中的二极管都是理想的。图5.3习题5.3电路图解：（a）断开VD，UD=5+5=10V>0，VD导通，；（b）断开VD，，VD截止；（c）断开VD1VD2，，所以VD1优先导通，，VD2截止，Uab=0V；(d)）断开VD1VD2，所以VD2优先导通，VD1截止，5.4一个无标记的二极管，分别用a和b表示其两只引脚，利用模拟万用表测量其电阻。当红表笔接a，黑表笔接b时，测得电阻值为500。当红表笔接b，黑表笔接a时，测得电阻值为100k。问哪一端是二极管阳极?解：b端是阳极5.5二极管电路如图5.4(a)所示，设输入电压波形如图5.4(b)所示，在的时间间隔内，试绘出输出电压的波形，设二极管是理想的。图5.4习题5.5电路图解：，断开VD，，当时，VD导通，即，当时，VD截止，即，5.6在图5.5所示的电路中，设二极管为理想的，已知，试分别画出输出电压的波形，并标出幅值。图5.5习题5.6电路图解：(a)正半波，VD导通，uo=ui，负半波，VD截止，uo=0(b)正半波，VD导通，uo=0，负半波，VD截止，uo=ui(c)正半波，VD导通，uo=0，负半波，VD截止，uo=0.5ui(d)正半波，VD截止，uo=0.5ui，负半波，VD导通，uo=05.7设二极管为理想的，试分别画出输出电压的波形，并标出幅值。图5.6习题5.7电路图解：（a）断开VD，(b)断开VD，(c)断开VD，图同（b）(d)断开VD，图同（a）5.8图5.7所示电路中，设二极管为理想的，，试画出输出电压的波形以及电压传输特性。图5.7习题5.8电路图解：断开VD1VD2，所以时，，VD1截止，VD2导通，时，，VD1、VD2均截止，时，，VD1导通，VD2截止，图5.8所示电路中，设二极管是理想的，求图中标记的电压和电流值。图5.8习题5.9电路图解：(a)高电平选择电路，VD1截止，VD2导通，，(b)低电平选择电路，VD1导通，VD2截止，，5.10在图5.9所示电路中，已知输出电压平均值，负载。（1）输入电压的有效值为多少？（2）设电网电压波动范围为。选择二极管时，其最大整流平均电流IF和最高反向工作电压UR的下限值约为多少？图5.9习题5.10电路图解：半波整流，，，5.11在图5.10所示的电路中，电源，，二极管为是理想二极管。求：（1）RL两端的电压平均值；（2）流过RL的电流平均值；（3）选择二极管时，其最大整流平均电流IF和最高反向工作电压UR为多少？图5.10习题5.11电路图解：全波整流，，5.12在桥式整流电容滤波电路中，已知，，交流电源频率。选择整流二极管，并确定滤波电容的容量和耐压值。解：，，。电容工作电压同二极管，在这儿选择耐压50V。5.13已知稳压管的稳压值，稳定电流的最小值。求图5.11所示电路中和。图5.11习题5.13电路图解：（a）断开Dz，假设DZ稳压，，所以DZ处于稳压状态，（b））断开Dz，所以DZ处于截止状态，5.14图5.12中各电路的稳压管VDZ1和VDZ2的稳定电压值分别为8V和12V，稳压管正向导通电压为0.7V，最小稳定电流是5mA。试判断VDZ1和VDZ2的工作状态并求各个电路的输出电压。图5.12习题5.14电路图解：（a）假设VDz1处于反向击穿状态，VDz2正向导通，所以VDz1处于稳压状态，VDz2处于正向导通状态（b））假设VDz1处于反向击穿状态，VDz2处于反向截止所以VDz1处于稳压状态，VDz2处于反向截止状态5.15已知稳压管稳压电路如图5.13所示，稳压二极管的特性为：稳压电压，，直流输入电压，其不稳定量，IL=0～4mA。试求：（1）直流输出电压；（2）为保证稳压管安全工作，限流电阻R的最小值；（3）为保证稳压管稳定工作，限流电阻R的最大值。图5.13习题5.15电路图解：（1）直流输出电压等于稳压管的稳压电压，即。（2）当最大，开路时，通过R的电流，即通过稳压管的电流为最大。因此，为保证稳压管安全工作，，由此可求得限流电阻的最小值为（3）当最小，最小时，流入稳压管的电流为最小；为保证稳压管稳定工作，要求。由可此得：综合以上分析，可选取限流电阻R=510Ω。5.16在下面几种情况下，可选用什么型号的三端集成稳压器？（1）Uo=+12V，RL最小值为15Ω；（2）Uo=+6V，最大负载电流ILmax=300mA;（3）Uo=－15V，输出电流范围Io为10~80mA。解：（1），所以选7812（2）选78M06（3）选79L155.17电路如图5.14所示，三端集成稳压器静态电流IW=6mA,Rw为电位器，为了得到10V的输出电压，试问应将R'W调到多大？图5.14习题5.17电路图解：所以5.18电路如图5.15所示：（1）求电路负载电流的表达式；（2）设输入电压，W7805输入端和输出端间的电压最小值为3V，，。求出电路负载电阻的最大值。图5.15习题5.18电路图，所以5V的输出电压，则和应选取多大；（2）若改为0～的可变电阻，求输出电压的可调范围。图5.16习题5.19电路图解：（1），，所以：（2），，所以：5.20可调恒流源电路如图5.17所示，（1）当U21=UREF=1.2V，R从0.8~120Ω变化时，恒流电流IO的变化范围如何？（2）当RL用充电电池代替，若50mA恒流充电，充电电压VO=1.5V，求电阻RL。图5.17习题5.20电路图解：（1）习题66.1确定图中晶体管其它两个电流的值图6.1习题6.1图解：(a)IC=βIB=200×0.125=25(mA)IE=IB+IC=25.125(mA)(b)IB=IE/(1+β)=5/(1+100)=49.5(μA)IC=IE－IB=4.95(mA)(c)IB=IC/β=3/120=25(μA)IE=IB+IC=3.025(mA)6.2有两只工作于放大状态的晶体管，它们两个管脚的电流大小和实际流向如图6.2所示。求另一管脚的电流大小，判断管子是NPN型还是PNP型，三个管脚各是什么电极；并求它们的值。图6.2习题6.2图解：(a)①-c②-e③-bNPNIE=IB+IC=4+0.1=4.1(mA)β=4/0.1=40(b)①-e②-c③-bNPNIC=IE－IB=5.1－0.1=5(mA)β=5/0.1=506.3试判断图6.3所示电路中开关S放在1、2、3哪个位置时的IB最大；放在哪个位置时的IB最小，为什么？图6.3习题6.3图解：在①时，发射极相当于一个二级管导通，此时IB就等于此导通电流。在②时，三极管相当于两个并联的二极管，此时IB等于两个二级管导通电流之和，所以此时的电流最大。在③时，发射极导通，集电结反偏，集电结收集电子，所以IB电流下降，此时电流最小。6.4测得某放大电路中晶体三极管各极直流电位如图6.4所示，判断晶体管三极管的类型（NPN或PNP）及三个电极，并分别说明它们是硅管还是锗管。图6.4习题6.4图解：(a)①-e②-c③-b硅NPN,(b)①-b②-c③-e锗PNP(c)①-b②-e③-c锗PNP6.5用万用表直流电压挡测得晶体三极管的各极对地电位如图6.5所示，判断这些晶体管分别处于哪种工作状态（饱和、放大、截止或已损坏）。图6.5习题6.5图解：(a)截止(b)饱和(c)放大(d)饱和(e)截止(f)损坏6.6某晶体管的极限参数为ICM=20mA、PCM=200mW、U(BR)CEO=15V，若它的工作电流IC=10mA，那么它的工作电压UCE不能超过多少？若它的工作电压UCE=12V，那么它的工作电流IC不能超过多少？解：6.7图6.6所示电路对正弦信号是否有放大作用？如果没有放大作用，则说明理由并将错误加以改正（设电容的容抗可以忽略）。图6.6习题6.7电路图解：(a)无放大作用。电容C使得集电结反偏不成立。应将电容C改为阻值合适的电阻。(b)无放大作用。VBB使得交流输入信号无法加到三极管上。应在此支路串联一阻值合适的电阻。(c)无放大作用。PNP三极管要求VC<VB<VE，同时电容C使得发射结正偏不成立。应将VCC的+12V改为－12V，同时将电容C取消。(d)无放大作用。发射极正偏不成立。将电阻Rb接地那一端改为接到VCC。6.8确定图6.7所示电路中ICQ和UCEQ的值图6.7习题6.8电路图解：(a)(b)6.9在图6.7(a)所示放大电路中，假设电路其它参数不变，分别改变以下某一项参数时，试定性说明放大电路的IBQ、ICQ和UCEQ将增大、减小还是基本不变。(1)增大Rb；(2)增大VCC；(3)增大β。解：Rb↑VCC↑β↑↓↑不变↓↑↑↑↑↓6.10图6.8所示为放大电路的直流通路，晶体管均为硅管，判断它的静态工作点位于哪个区（放大区、饱和区、截止区）。图6.8习题6.10电路图解：(a)发射结正偏导通，假设处于放大区，∴假设错误，三极管处于饱和区。(b)发射结正偏导通，假设处于放大区，，∴假设成立，三极管处于放大区。(c)发射结反偏截止，所以三极管处于截止区。6.11画出图6.9所示电路的直流通路和微变等效电路，并注意标出电压、电流的参考方向。设所有电容对交流信号均可视为短路。图6.9习题6.11电路图解：(a)(b)(c)(d)6.12放大电路如图6.10(a)所示。设所有电容对交流均视为短路，=0.7V，。（1）估算该电路的静态工作点Q；（2）画出小信号等效电路；（3）求电路的输入电阻和输出电阻；（4）求电路的电压放大倍数；（5）若出现如图6.10（b）所示的失真现象，问是截止失真还是饱和失真？为消除此失真，应该调整电路中哪个元件，如何调整？图6.10习题6.12电路图解：(1)(2)(3)(4)(5)此为截止失真，为减小失真，应减小Rb使Q点上移。6.13将图6.10中的晶体管换成一个PNP型晶体管，VCC=12V，重复题6.15。解：(1)(2)(3)(4)(5)此为饱和失真，为减小失真，应增大Rb使Q点下移或者减小Rc使Q点右移。6.14求解图6.11所示电路的静态工作点Q。图6.11习题6.14电路图解：(a)(b)6.15图6.12所示NPN三极管组成的分压式工作点稳定电路中，假设电路其它参数不变，分别改变以下某一项参数时，试定性说明放大电路的IBQ、ICQ、UCEQ、rbe和将增大、减小还是基本不变。(1)增大Rb1；(2)增大Rb2；(3)增大Re；(4)增大β。图6.12习题6.15电路图图6.12习题6.15电路图解：Rb1↑Rb2↑Re↑β↑↓↑↓↓↓↑↓不变↑↓不变不变↑↓↑不变↓↑↓↑6.16基本放大电路如图6.13所示。设所有电容对交流均视为短路，=0.7V，。UCES=0.5V（1）估算电路的静态工作点（ICQ，UCEQ）；（2）求电路的输入电阻和输出电阻；（3）求电路的电压放大倍数和源电压放大倍数；（4）求不失真的最大输出电压。解：(1)(2)(3)(4)6.17放大电路如图6.14所示，设所有电容对交流均视为短路。已知，。（1）估算静态工作点（ICQ，UCEQ）；（2）画出小信号等效电路图；（3）求放大电路输入电阻和输出电阻；（4）计算交流电压放大倍数源电压放大倍数。图6.13习题6.16电路图图6.14习题6.17电路图解：(1)(2)(3)(4)6.18放大电路如图6.15所示。已知，，，要使，，试选择、、的阻值。解：，取取则6.19电路如图6.16所示，设所有电容对交流均视为短路。已知，，rce可忽略。（1）估算静态工作点Q（ICQ、IBQ和UCEQ）；（2）求解、和。图6.15习题6.18电路图图6.16习题6.19电路图解：(1)(2)(3)(4)6.20在图6.17所示的偏置电路中，利用非线性电阻的温度补偿作用来稳定静态工作点，问要求非线性元件具有正的还是负的温度系数？图6.17习题6.20电路图解：T↑→UBE(on)↓→VE=VB－UBE(on)↓为了稳定静态工作点，必须稳定ICQ(IEQ)的值，也即要稳定VE的值，所以此时应使VB下降。所以(a)Rt应具有负温度系数；(b)Rt应具有正温度系数。6.21电路如图6.18所示，设所有电容对交流均视为短路，UBEQ=－0.7V，=50。试求该电路的静态工作点Q、、Ri和Ro。图6.18习题6.21电路图解：(1)(2)(3)(4)6.22电路如图6.19所示，设所有电容对交流均视为短路，已知，，rce可忽略。（1）估算静态工作点Q；（2）求解、和。图6.19习题6.22电路图解：(1)(2)(3)(4)6.23在图6.20所示电路中，在VT的发射极接有一个恒流源，设UBEQ=0.7V、β=50，各电容值足够大。试求：(1)静态工作点(IBQ、ICQ、VCQ)；(2)动态参数、Ri、Ro。图6.20习题6.23电路图解：(1)(2)(3)(4)6.24晶体管电路如图6.21所示，已知VT1、VT2的特性相同，，，试求的值。解：此为比例电流源电路6.25某集成运放的一单元电路如图6.22所示，VT2、VT3的特性相同，且足够大，UBE=0.7V，。问:（1）VT2、VT3和R组成什么电路？在电路中起什么作用？（2）电