2025年西安交通大学4年课程考试《模拟电子技术》考查课试题答案

2025年西安交通大学4年课程考试《模拟电子技术》考查课试题答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.当温度升高时，硅二极管的正向压降将（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B解析：温度每升高1℃，二极管正向压降约减小2mV，这是由半导体材料的温度特性决定的。2.某三极管的发射极电流Ie=2mA，β=100，则基极电流Ib约为（）。A.20μAB.20mAC.0.2μAD.2μA答案：A解析：Ie=Ib+Ic≈(1+β)Ib，故Ib≈Ie/(1+β)=2mA/101≈19.8μA≈20μA。3.场效应管的主要优点是（）。A.输入电阻高B.放大倍数大C.温度稳定性差D.噪声大答案：A解析：场效应管是电压控制器件，栅极几乎无电流，输入电阻可达10^9Ω以上，远高于三极管。4.共集电极放大电路的特点是（）。A.电压增益大于1B.输出电阻大C.输入电阻小D.电压跟随特性好答案：D解析：共集电路电压增益约为1，输入电阻高，输出电阻低，具有良好的电压跟随特性。5.负反馈放大电路中，若反馈信号取自输出电压，则为（）。A.电压反馈B.电流反馈C.串联反馈D.并联反馈答案：A解析：反馈信号与输出电压成正比时为电压反馈，与输出电流成正比时为电流反馈。6.集成运放工作在线性区时，必须引入（）。A.正反馈B.负反馈C.无反馈D.直流反馈答案：B解析：集成运放开环增益极高，需引入负反馈限制增益，使其工作在线性区（虚短、虚断成立）。7.欲设计一个能放大直流信号的放大电路，应采用（）耦合方式。A.阻容耦合B.直接耦合C.变压器耦合D.光电耦合答案：B解析：阻容耦合和变压器耦合无法传递直流信号，直接耦合可放大直流及缓慢变化的信号。8.乙类互补对称功率放大电路的最高效率约为（）。A.25%B.50%C.78.5%D.90%答案：C解析：乙类功放理想情况下效率η=π/4≈78.5%，实际因管压降等因素略低。9.整流电路的作用是（）。A.将交流变直流B.将直流变交流C.稳定输出电压D.滤除纹波答案：A解析：整流电路利用二极管单向导电性，将交流电转换为脉动直流电。10.一阶低通滤波电路的截止频率fc=1/(2πRC)，当R增大时，fc将（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B解析：fc与R成反比，R增大则截止频率降低，电路通带变窄。二、填空题（每空1分，共15分）1.本征半导体中，自由电子浓度（）空穴浓度（填“大于”“等于”或“小于”）。答案：等于2.三极管放大的外部条件是发射结（）偏置，集电结（）偏置。答案：正向；反向3.放大电路的静态分析主要计算（）、（）和（）三个参数。答案：IbQ；IcQ；UceQ4.反馈放大电路中，若反馈信号与输入信号在输入端以电压形式叠加，称为（）反馈；以电流形式叠加，称为（）反馈。答案：串联；并联5.集成运放的两个重要工作区是（）区和（）区，前者满足（）和（）条件。答案：线性；非线性；虚短；虚断6.差分放大电路抑制（）信号，放大（）信号，其共模抑制比KCMR=（）。答案：共模；差模；Ad/Ac（差模增益与共模增益之比）7.开关稳压电源的效率比线性稳压电源（）（填“高”或“低”）。答案：高三、分析计算题（共45分）1.（10分）如图1所示共发射极放大电路，已知Vcc=12V，Rb=300kΩ，Rc=3kΩ，Re=1kΩ（无旁路电容），β=50，Ube=0.7V，rbb'=200Ω。（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。解：（1）静态分析：基极回路方程：Vcc=IbQRb+Ube+IeQRe因IeQ=(1+β)IbQ≈βIbQ（β较大时），代入得：IbQ=(Vcc-Ube)/(Rb+(1+β)Re)=(12-0.7)/(300kΩ+511kΩ)=11.3V/351kΩ≈32.2μAIcQ=βIbQ=5032.2μA≈1.61mAUceQ=Vcc-IcQRc-IeQRe≈Vcc-IcQ(Rc+Re)=12V-1.61mA(3kΩ+1kΩ)=12V-6.44V=5.56V（2）微变等效电路：三极管用rbe和βib等效，Re保留（无旁路电容）。rbe=rbb'+(1+β)26mV/IeQ=200Ω+51(26mV/1.61mA)=200Ω+5116.15Ω≈200Ω+824Ω=1024Ω≈1.02kΩ电压增益Au=-β(Rc//RL')/(rbe+(1+β)Re)（假设RL开路，RL'=Rc）Au=-503kΩ/(1.02kΩ+511kΩ)=-150kΩ/52.02kΩ≈-2.88输入电阻Ri=Rb//[rbe+(1+β)Re]=300kΩ//(1.02kΩ+51kΩ)=300kΩ//52.02kΩ≈44.1kΩ输出电阻Ro≈Rc=3kΩ2.（12分）图2为带有电压串联负反馈的放大电路，已知开环增益A=10^4，反馈系数F=0.01。（1）判断反馈类型；（2）计算闭环增益Af；（3）若开环增益波动±10%，求闭环增益的波动范围。解：（1）反馈类型判断：-输出端：反馈信号取自输出电压（与uo成正比），为电压反馈；-输入端：反馈信号与输入信号以电压形式叠加（uF与ui串联），为串联反馈；-极性判断：假设ui↑→uo↑→uF↑→净输入电压uid=ui-uF↓，故为负反馈。综上，电路为电压串联负反馈。（2）闭环增益Af=A/(1+AF)=10^4/(1+10^40.01)=10^4/101≈99.01（3）开环增益波动±10%，即A'=A(1±10%)=10^4(0.9~1.1)闭环增益Af'=A'/(1+A'F)当A'=9×10^3时，Af'=9×10^3/(1+9×10^3×0.01)=9×10^3/91≈98.90当A'=1.1×10^4时，Af'=1.1×10^4/(1+1.1×10^4×0.01)=1.1×10^4/111≈99.10故闭环增益波动范围约为98.90~99.10，波动幅度约±0.11%，远小于开环波动。3.（13分）图3为集成运放构成的运算电路，已知R1=10kΩ，R2=20kΩ，R3=20kΩ，R4=10kΩ，Rf=40kΩ，ui1=0.5V，ui2=0.3V。（1）判断运放工作状态；（2）推导输出电压uo的表达式；（3）计算uo的具体数值。解：（1）运放引入了负反馈（Rf接输出到反相输入端），故工作在线性区，满足虚短（u+=u-）和虚断（i+=i-=0）。（2）反相输入端电流i-=0，故i1+i2=ifi1=(ui1-u-)/R1，i2=(ui2-u-)/R2，if=(u--uo)/Rf同相输入端u+=(ui3R4)/(R3+R4)（假设ui3=0，因图中未标，可能为接地，u+=0）由虚短u-=u+=0，代入得：ui1/R1+ui2/R2=-uo/Rf故uo=-Rf(ui1/R1+ui2/R2)（3）代入数值：uo=-40kΩ(0.5V/10kΩ+0.3V/20kΩ)=-40(0.05+0.015)=-400.065=-2.6V4.（10分）图4为乙类互补对称功率放大电路，Vcc=±15V，RL=8Ω，三极管饱和压降Uces=2V。（1）计算最大输出功率Pom；（2）计算电源提供的总功率PV；（3）计算效率η。解：（1）最大输出电压幅值Uom=Vcc-Uces=15V-2V=13V最大输出功率Pom=Uom²/(2RL)=13²/(2×8)=169/16≈10.56W（2）电源提供的总功率PV=2(VccIcavg)，其中Icavg=Uom/(πRL)（半周期平均电流）PV=2(VccUom)/(πRL)=2(15×13)/(3.14×8)=390/25.12≈15.53W（3）效率η=Pom/PV=10.56/15.53≈68.0%四、设计题（20分）设计一个由集成运放构成的反相输入加减运算电路，要求输出电压uo=-5ui1+3ui2-2ui3（ui1、ui2、ui3为输入信号），且运放输入电阻不低于20kΩ。设计步骤：1.电路结构选择：反相输入加减电路，反相端接多个输入电阻，同相端接平衡电阻。2.确定反馈电阻Rf：设反相端各输入电阻为R1（对应ui1）、R2（对应ui2）、R3（对应ui3），则根据反相求和公式：uo=-Rf(ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3)3.对比要求uo=-5ui1+3ui2-2ui3，可得：-Rf/R1=5→R1=Rf/5-Rf/R2=-3（因ui2系数为+3，需调整符号，可能需引入同相输入支路，或修正电路结构。实际反相求和输出符号为负，故原要求中ui2的正系数需通过同相端输入实现，因此正确结构应为反相端接ui1、ui3，同相端接ui2，利用叠加原理设计。）修正设计：采用双端输入加减电路，反相端输入ui1、ui3，同相端输入ui2，公式为：uo=(Rf/R1')ui2(R3''/(R2''+R3''))-Rf(ui1/R1+ui3/R3)（R1'、R2''、R3''为同相端电阻）为简化，选择同相端电阻R2=R3=R（平衡电阻），反相端电阻R1、R3'，反馈电阻Rf。根据虚短虚断，同相端电压u+=(ui2R3)/(R2+R3)=ui2/2（设R2=R3=R），反相端电压u-=(ui1R3'+ui3R1)/(R1+R3')-(uoR)/(R+Rf)（复杂，改用标准加减电路公式）：标准加减电路输出：uo=Rf((ui2/R2+ui4/R4)-(ui1/R1+ui3/R3))（假设同相端接ui2、ui4，反相端接ui1、ui3）本题需uo=-5ui1+3ui2-2ui3，令同相端仅接ui2，反相端接ui1、ui3，则：uo=Rf(ui2/R2)-Rf(ui1/R1+ui3/R3)对比系数得：Rf/R2=3→R2=Rf/3Rf/R1=5→R1=Rf/5Rf/R3=2→R3=Rf/2为满足输入电阻≥20kΩ，取Rf=100kΩ（方便计算），则：R1=100kΩ/5=20kΩ（满足≥20kΩ）R2=100kΩ/3≈33.3kΩ（满足）R3=100kΩ/2=50kΩ（满足）平衡电阻：同相端总电阻R+=R2//R'（R'为同相端接地电阻，若仅接ui2，R'=∞，故R+=R2=33.3kΩ；反相端总电阻R-=R1//R3//Rf=20k