2025年(完整版)模拟电子技术教程课后习题答案

2025年(完整版)模拟电子技术教程课后习题答案一、半导体二极管及其应用电路1.1电路如图所示，已知输入电压ui=10sinωt（V），R=1kΩ，二极管为理想二极管。试画出输出电压uo的波形，并计算uo的平均值。解：理想二极管导通时压降为0，截止时视为开路。当ui>0时，二极管D正向导通，uo=ui；当ui≤0时，二极管截止，uo=0。因此输出波形为半波整流波形，仅保留输入电压的正半周。输出电压平均值Uo(AV)为正半周正弦波的平均值，计算公式为：Uo(AV)=(1/(2π))∫₀^π10sinωtd(ωt)=(10/(2π))×2=10/π≈3.18V1.2稳压管电路如图，Vz=6V，Izmin=5mA，Izmax=30mA，Vi=15V，RL=1kΩ。求限流电阻R的取值范围。解：稳压管正常工作需满足Izmin≤Iz≤Izmax。负载电流IL=Vz/RL=6V/1kΩ=6mA。总电流I=Iz+IL，因此I的范围为(5+6)mA=11mA到(30+6)mA=36mA。限流电阻R需满足R=(Vi-Vz)/I，代入I的范围：Rmin=(15-6)/36mA=9/0.036=250ΩRmax=(15-6)/11mA≈9/0.011≈818Ω故R的取值范围为250Ω≤R≤818Ω。二、双极型三极管及放大电路基础2.1共射放大电路如图，VCC=12V，RB=300kΩ，RC=3kΩ，β=50，UBE=0.7V。求静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ。解：直流通路中，基极电流IBQ=(VCC-UBE)/RB=(12-0.7)/300kΩ≈11.3/300≈0.0377mA=37.7μA集电极电流ICQ=βIBQ=50×0.0377≈1.885mA管压降UCEQ=VCC-ICQRC=12-1.885×3≈12-5.655=6.345V2.2上题中，若RL=3kΩ，rbe=1kΩ，求电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro。解：动态分析时，交流负载电阻RL'=RC∥RL=3kΩ∥3kΩ=1.5kΩ电压放大倍数Au=-βRL'/rbe=-50×1.5/1=-75输入电阻Ri=RB∥rbe≈300kΩ∥1kΩ≈1kΩ（因RB远大于rbe）输出电阻Ro≈RC=3kΩ三、场效应管放大电路3.1共源放大电路中，N沟道耗尽型MOS管的IDSS=4mA，UGS(off)=-4V，静态时UGSQ=-2V。求漏极电流IDQ及跨导gm。解：耗尽型MOS管的转移特性为ID=IDSS(1-UGS/UGS(off))²代入UGSQ=-2V，IDQ=4mA×(1-(-2)/(-4))²=4×(1-0.5)²=4×0.25=1mA跨导gm=(2IDSS/|UGS(off)|)(1-UGSQ/UGS(off))=(2×4mA/4V)(1-(-2)/(-4))=2mA/V×0.5=1mA/V四、集成运算放大器4.1反相比例运算电路中，R1=10kΩ，RF=100kΩ，运放为理想器件。求闭环增益Avf、输入电阻Ri及平衡电阻Rp。解：反相比例电路的闭环增益Avf=-RF/R1=-100/10=-10输入电阻Ri=R1=10kΩ（信号从反相端输入，同相端接地）平衡电阻Rp=R1∥RF=10kΩ∥100kΩ≈9.09kΩ（用于抵消输入偏置电流的影响）4.2同相比例运算电路中，R1=10kΩ，RF=90kΩ，求Avf及输入电阻Ri。解：同相比例电路的闭环增益Avf=1+RF/R1=1+90/10=10理想运放的同相输入端输入电阻趋于无穷大，因此电路输入电阻Ri≈∞五、放大电路中的反馈5.1电路如图，判断反馈类型并说明对性能的影响。解：输出电压通过电阻RF反馈至反相输入端，反馈信号与输入信号在反相端以电流形式比较（并联反馈），反馈取样对象为输出电压（电压反馈）。用瞬时极性法：输入信号vi↑→反相端电位↑→输出vo↓→RF反馈电流if↑（从反相端流向输出端），削弱净输入电流id=ii-if，故为负反馈。综上为电压并联负反馈，可稳定输出电压，降低输出电阻，减小输入电阻。六、功率放大电路6.1OCL电路中，VCC=±15V，RL=8Ω，三极管饱和压降UCES=2V。求最大输出功率Pom及效率η。解：最大输出电压幅值Uom=VCC-UCES=15-2=13V最大输出功率Pom=Uom²/(2RL)=13²/(2×8)=169/16≈10.56W电源提供的平均功率PV=(2/π)(VCC×Iom)，其中Iom=Uom/RL=13/8≈1.625APV=(2/π)(15×1.625)≈(2/π)×24.375≈15.52W效率η=Pom/PV≈10.56/15.52≈68%（考虑饱和压降时略低于理想值78.5%）七、信号产生电路7.1RC桥式振荡电路中，R=10kΩ，C=0.01μF，求振荡频率f0。若运放构成同相放大器，需满足什么条件？解：RC串并联网络的谐振频率f0=1/(2πRC)=1/(2×3.14×10kΩ×0.01μF)=1/(6.28×10⁻⁴)≈1592Hz振荡需满足相位平衡（RC网络提供0°相移，放大器也需0°相移，故采用同相放大）和振幅平衡（放大器增益A≥3）。八、直流电源8.1桥式整流电容滤波电路中，交流输入电压有效值Ui=20V，f=50Hz，RL=100Ω，要求输出电压Uo=24V。求滤波电容C的最小值（取系数4）。解：电容滤波电路输出电压Uo≈1.2Ui（桥式），但本题Uo=24V>1.2×20=24V，符合近似条件。放电时间常数τ=RLC≥(3~5)T/2，T=1/50=0.02s，取4倍则τ≥4×0.01=0.04sC≥τ/RL=0.04/100=4×10⁻⁴F=400μF九、综合设计题9.2设计一个电压放大倍数为-50、输入电阻≥10kΩ、输出电阻≤3kΩ的单级共射放大电路。已知VCC=12V，β=100，UBE=0.7V，rbe≈1kΩ。解：（1）输入电阻Ri=RB∥rbe≥10kΩ，因rbe=1kΩ，故RB需远大于10kΩ，取RB=300kΩ（300kΩ∥1kΩ≈1kΩ不满足，需调整）。实际Ri=RB∥rbe≥10kΩ，故RB≥Ri×rbe/(Ri-rbe)=10k×1k/(10k-1k)≈1.11kΩ（不合理，说明需采用分压偏置电路）。（2）改用分压偏置，设Rb1=30kΩ，Rb2=10kΩ，静态时UBQ=VCC×Rb2/(Rb1+Rb2)=12×10/40=3V，UEQ=UBQ-UBE=2.3V，IEQ=UEQ/Re=2.3V/Re（设Re=1kΩ，则IEQ=2.3mA）。（3）ICQ≈IEQ=2.3mA，IBQ=ICQ/β=23μA。（4）电压放大倍数Au=-β(RC∥RL)/rbe=-50，设RL=∞（空载），则RC=|Au|×rbe/β=50×1kΩ/100=0.5kΩ（过小，调整Re=0.5kΩ，IEQ=2.3/0.5=4.6mA，rbe=200+(1+β)26mV/IEQ≈200+101×26/4.6≈200+570≈770Ω）。（5）Au=-100×RC/0.77kΩ=-5