2025年模拟电子技术期末试卷及答案D卷

2025年模拟电子技术期末试卷及答案D卷一、单项选择题（每小题2分，共20分）1.电路如图1所示，二极管为理想器件，输入电压uI=5sinωt（V），则输出电压uO的峰值为（）。A.5VB.3VC.2VD.0V（图1：二极管D与3V直流电源串联后反向并联于输入uI两端，输出uO并联于D和电源两端）2.某NPN型三极管放大电路中，测得三个电极电位分别为uB=2.3V，uC=5V，uE=1.6V，则该管工作在（）。A.截止区B.饱和区C.放大区D.击穿区3.共集电极放大电路的主要特点是（）。A.电压增益高、输入电阻小、输出电阻大B.电压增益近似为1、输入电阻大、输出电阻小C.电压增益高、输入电阻大、输出电阻小D.电压增益近似为1、输入电阻小、输出电阻大4.某放大电路引入电压串联负反馈后，其性能变化为（）。A.输入电阻减小，输出电阻增大B.输入电阻增大，输出电阻减小C.输入电阻和输出电阻均减小D.输入电阻和输出电阻均增大5.放大电路的上限截止频率fH主要由（）决定。A.耦合电容和旁路电容的容值B.三极管的结电容和分布电容C.电源电压的稳定性D.负载电阻的大小6.双端输入双端输出的差分放大电路中，若共模输入电压为uic，差模输入电压为uid，则两管基极输入电压分别为（）。A.uic+uid/2，uic-uid/2B.uid+uic/2，uid-uic/2C.uic/2+uid，uic/2-uidD.uid/2+uic，uid/2-uic7.乙类互补对称功率放大电路的最大效率约为（）。A.25%B.50%C.78.5%D.90%8.集成运放构成的滞回比较器中，引入正反馈的主要目的是（）。A.提高电压增益B.加快响应速度C.稳定输出电压D.增大输入电阻9.桥式整流电容滤波电路中，若交流输入电压有效值为U2，则输出电压平均值UO（AV）约为（）（假设电容足够大）。A.0.45U2B.0.9U2C.1.2U2D.1.4U210.某场效应管的转移特性曲线显示，当uGS=0时存在导电沟道，且uGS为负时沟道变窄，该管为（）。A.N沟道增强型MOS管B.N沟道耗尽型MOS管C.P沟道增强型MOS管D.P沟道耗尽型MOS管二、填空题（每空1分，共15分）1.三极管工作在放大区时，发射结（）偏置，集电结（）偏置。2.放大电路的通频带是（）和（）之间的频率范围。3.负反馈放大电路的闭环增益Af=（），其中F为反馈系数。4.差分放大电路抑制（）信号，放大（）信号，共模抑制比KCMR=（）（用差模增益和共模增益表示）。5.集成运放的理想化条件包括开环差模增益Aod→（），输入电阻rid→（），输出电阻ro→（）。6.RC桥式正弦波振荡电路的振荡频率f0=（），起振条件为（）。7.串联型线性稳压电路主要由（）、（）、（）和调整管四部分组成。三、分析计算题（共45分）1.（10分）图2所示共射放大电路中，已知VCC=12V，RB=300kΩ，RC=3kΩ，RE=1kΩ，β=50，UBE=0.7V，电容C1、C2、CE足够大。（1）计算静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ；（2）画出微变等效电路，计算电压增益Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro。（图2：VCC经RB接基极，RC接集电极到VCC，RE接地，C1接输入信号源与基极，C2接集电极与负载RL=3kΩ，CE并联于RE两端）2.（12分）图3为集成运放组成的运算电路，已知R1=10kΩ，R2=20kΩ，R3=10kΩ，R4=30kΩ，Rf=60kΩ，运放为理想器件。（1）判断运放A1、A2的反馈类型；（2）推导输出电压uO与输入电压uI1、uI2的关系式；（3）若uI1=0.5V，uI2=0.3V，计算uO的值。（图3：A1反相输入端接uI1，同相输入端经R3接地，反馈电阻Rf接输出到反相输入端；A2同相输入端接uI2，反相输入端经R1接地，输出经R2接A1同相输入端）3.（11分）图4为双端输入单端输出差分放大电路，已知VCC=VEE=12V，RB=1kΩ，RC=10kΩ，RE=10kΩ，β=80，rbe=2kΩ，uI1=5mV，uI2=3mV，运放为理想器件。（1）计算差模输入电压uid和共模输入电压uic；（2）计算差模电压增益Aud和共模电压增益Auc；（3）计算输出电压uO（保留两位小数）。（图4：T1、T2为对称NPN管，基极分别接uI1、uI2，发射极经RE接-VEE，集电极经RC接VCC，输出取自T2集电极）4.（12分）图5为OCL乙类功率放大电路，已知VCC=±15V，RL=8Ω，三极管饱和压降UCES=2V。（1）计算最大输出功率Pom；（2）计算每个三极管的最大管耗PTmax；（3）若输入正弦信号幅度足够大，求电路的效率η（保留两位小数）；（4）判断是否需要为三极管加装散热片（已知三极管最大允许功耗PTM=3W）。四、设计题（共20分）设计一个由集成运放构成的运算电路，要求实现uo=3u1-2u2+0.5u3，其中u1、u2、u3为输入电压。设计要求：（1）采用反相输入方式；（2）反馈电阻Rf≤100kΩ；（3）列出各电阻取值并验证电路功能。答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.B5.B6.A7.C8.B9.C10.B二、填空题1.正向；反向2.下限截止频率fL；上限截止频率fH3.A/(1+AF)（A为开环增益）4.共模；差模；|Ad/Ae|（Ad为差模增益，Ae为共模增益）5.∞；∞；06.1/(2πRC)；|AF|≥1（A为放大电路增益，F为反馈系数）7.基准电压电路；比较放大电路；采样电路三、分析计算题1.（1）静态分析：IBQ=(VCC-UBE)/(RB+(1+β)RE)=(12-0.7)/(300k+51×1k)=11.3V/351kΩ≈32.2μAICQ=βIBQ=50×32.2μA≈1.61mAUCEQ=VCC-ICQ(RC+RE)=12V-1.61mA×(3k+1k)=12-6.44=5.56V（2）微变等效电路：CE旁路RE，交流通路中RE被短路。rbe=200Ω+(1+β)×26mV/IEQ≈200Ω+51×26mV/1.61mA≈200+820=1020Ω≈1.02kΩAu=-β(RC∥RL)/rbe=-50×(3k∥3k)/1.02k=-50×1.5k/1.02k≈-73.5Ri=RB∥rbe≈300k∥1.02k≈1.02kΩ（RB远大于rbe，可近似为rbe）Ro=RC=3kΩ2.（1）A1：反相输入端接反馈，为电压并联负反馈；A2：同相输入端接输入，输出经R2反馈至A1同相端，A2自身无反馈（或视为电压跟随器）。（2）A2为同相比例放大电路（因反相端接地，同相端接uI2），输出uO2=(1+R2/R1)uI2=(1+20k/10k)uI2=3uI2。A1为反相求和电路，反相端输入uI1和uO2，同相端经R3接地（虚地），则：uO=-Rf/R1×uI1-Rf/R3×uO2=-60k/10k×uI1-60k/10k×3uI2=-6uI1-18uI2（注：原题图3描述可能存在笔误，实际应为A1反相端接uI1和uO2，R3为平衡电阻，正确推导应为uO=-Rf(uI1/R1+uO2/R3)，若R1=R3=10kΩ，则uO=-6(uI1+3uI2)）（3）代入uI1=0.5V，uI2=0.3V：uO=-6×(0.5+3×0.3)=-6×(0.5+0.9)=-6×1.4=-8.4V3.（1）uid=uI1-uI2=5mV-3mV=2mV；uic=(uI1+uI2)/2=(5+3)/2=4mV（2）差模增益Aud=-β(RC∥RL)/(2(rbe+RB))（单端输出，Aud=Ad/2），假设RL→∞，则Aud=-βRC/(2(rbe+RB))=-80×10k/(2×(2k+1k))=-800k/6k≈-133.33共模增益Auc=-βRC/((1+β)2RE+(rbe+RB))≈-RC/(2RE)（因(1+β)2RE>>rbe+RB），即Auc≈-10k/(2×10k)=-0.5（3）输出电压uO=Aud×uid+Auc×uic=-133.33×2mV+(-0.5)×4mV=-266.66mV-2mV=-268.66mV≈-0.27V4.（1）最大输出电压幅值Uom=VCC-UCES=15V-2V=13VPom=Uom²/(2RL)=13²/(2×8)=169/16≈10.56W（2）单管最大管耗PTmax≈0.2Pom=0.2×10.56≈2.11W（3）效率η=(π/4)×(Uom/VCC)=(π/4)×(13/15)≈0.785×0.867≈68.07%（4）PTmax=2.11W<PTM=3W，无需加装散热片。四、设计题采用反相求和电路，结构为：反相输入端接u1、u2、u3，分别经电阻R1、R2、R3接入，反馈电阻Rf。根据反相求和公式：uo=-Rf(u1/R1+u2/R2+u3/R3)要求uo=3u1-2u2+0.5u3，取负号后等式为：-Rf(u1/R1+u2/R2+u3/R3)=3u1-2u2+0.5u3→Rf/R1=-3（取绝对值），Rf/R2=2，Rf/R3=-0.5（取绝对值）。因反相输入，输出符号与输入相反，故实际应为：uo=-Rf(u1/R1+u2/R2+u3/R3)=3u1-2u2+0.5u3→需满足：-Rf/R1=3→R1=-Rf/3（取Rf=60kΩ，则R1=20kΩ）-Rf/R2=-2→Rf/R2=2→R2=Rf/2=30kΩ-Rf/R3=0.5→R3=-Rf/0.5=-120kΩ（不合理，需调整符号）修正：反相求和电路输出为负，因此原设计目标应调整为uo=-(3u1-2u2+0.5u3)，或改变输入极性。正确方法是将u2、u3通过同相端输入，但题目要求反相输入，故采用反相求和并调整电阻符号。正确设计：设uo=-(au1+bu2+cu3)，要求等于3u1-2u2+0.5u3，则需a=-3，b=2，c=-0.5。取Rf=60kΩ（≤100kΩ），则：R1=Rf/|a|=60k/3=20kΩ（对应u1）R2=Rf/b=60k/2=30kΩ（对应u2，因b=2，符号由反相端决定）R3=Rf/|c|=60k/0.5=120kΩ（对应u3）验证：uo=-60k×(u1/20k+u2/30k+u3/120k)=-(3u1+2u2+0.5u3)，与目标不符。需调整输入极性，将u2、u3通过反相端输入时取负号，即实际输入为-u2、-u3，则：uo=-Rf(u1/R1+(-u2)/R2+(-u3)/R3)=-Rf(u1/R1-u2/R2-u3/R3)令其等于3u1-2u2+0.5u3，得：-Rf/R1=3→R1=-Rf/3（取Rf=60k，R1=20k）Rf/R2=2→R2=Rf/2=30kRf/R3=0.5→R3=Rf/0.5=120k此时uo=-60k×(u1/20k-u2/30k-u3/120k)=-3u1+2u2+0.5u3，仍不满足。最终正确方案为使用两级反相电路：第一级反相u1得到-3u1，第二级反相求和-2u2和0.5u3，再相加。但题目要求单级反相输入，故合理取值为Rf=60kΩ，R1=20kΩ（对应3倍），R2=30kΩ（对应-2