(2025年)模电考试题及答案

(2025年)模电考试题及答案一、单项选择题（每小题3分，共15分）1.某碳化硅（SiC）二极管在25℃时的正向导通电压为3.2V，当温度升高至150℃时，其正向导通电压最可能变为（）A.3.5VB.3.2VC.2.9VD.4.0V2.某NPN型三极管在放大电路中测得三个电极电位分别为：Vb=2.1V，Vc=5V，Ve=1.4V，则该三极管工作在（）A.截止区B.饱和区C.放大区D.击穿区3.共源极场效应管放大电路中，若源极旁路电容开路，会导致（）A.电压放大倍数增大B.输入电阻减小C.输出电阻增大D.电压放大倍数减小4.集成运放构成的同相比例运算电路中，若反馈电阻Rf虚焊（开路），则输出电压会（）A.等于输入电压B.饱和接近正电源电压C.等于0VD.饱和接近负电源电压5.设计一个中心频率为1kHz、Q值为10的二阶压控电压源带通滤波器，若采用RC=0.159ms的标准时间常数，则R1=R2=R时，C1=C2的取值应为（）A.0.1μFB.0.22μFC.0.33μFD.0.47μF二、填空题（每空2分，共20分）1.某硅二极管在正向电流为1mA时的正向电压为0.7V，根据二极管方程（取n=1，VT=26mV），当正向电流增大至10mA时，其正向电压约为______V（保留两位小数）。2.某共射极放大电路中，三极管β=100，rbe=1.2kΩ，集电极电阻Rc=3kΩ，负载电阻RL=6kΩ，则其电压放大倍数Av=______（取绝对值）。3.差分放大电路中，若两个输入信号分别为vi1=5mV，vi2=3mV，则差模输入信号vid=______mV，共模输入信号vic=______mV。4.乙类互补对称功率放大电路中，若电源电压VCC=15V，负载电阻RL=8Ω，则最大输出功率Pom=______W（保留一位小数），此时管耗PT1=______W（单管）。5.某集成运放的开环差模增益Aud=10^5，输入失调电压VIO=2mV，输入失调电流IIO=100nA。当运放接成电压跟随器时，输出误差电压约为______mV（仅考虑VIO和IIO的影响，假设外部电阻均为0）。三、分析计算题（共45分）1.（12分）图1所示为分压式偏置共射极放大电路，已知三极管β=80，VBEQ=0.7V，rbb'=200Ω，C1、C2、Ce为大容量电容，对交流信号可视为短路。（1）计算静态工作点Q（IBQ、ICQ、VCEQ）；（2）画出微变等效电路；（3）计算电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro。（图1参数：VCC=12V，Rb1=33kΩ，Rb2=10kΩ，Re=1.5kΩ，Rc=3kΩ，RL=6kΩ）2.（13分）图2所示为双端输入-单端输出差分放大电路，T1、T2特性对称，β=100，VBEQ=0.7V，rbe=1.5kΩ，电流源I=1mA，Rc=10kΩ，RL=10kΩ。（1）计算差模电压放大倍数Aud；（2）计算共模电压放大倍数Auc；（3）若输入信号vi1=100mV，vi2=80mV，求输出电压vo；（4）说明电流源I对电路性能的影响。3.（10分）图3所示为集成运放构成的运算电路，已知R1=10kΩ，R2=20kΩ，R3=30kΩ，Rf=60kΩ，C=1μF，运放为理想器件。（1）判断A1、A2各自构成的运算电路类型；（2）推导vo1与vi的关系式；（3）推导vo与vo1的关系式；（4）若vi=0.5sin(2000πt)V，求vo的表达式。4.（10分）图4所示为串联型直流稳压电路，T1为调整管，T2为比较放大管，R1=2kΩ，R2=1kΩ，R3=1kΩ，稳压管Vz=6V，VBE2=0.7V，输入电压VI=20V。（1）说明电路中采样网络、基准电压、比较放大环节的组成；（2）计算输出电压VO的调节范围；（3）若R1开路，分析输出电压的变化趋势。四、设计题（共20分）设计一个两级阻容耦合放大电路，要求：（1）输入电阻Ri≥100kΩ；（2）输出电阻Ro≤100Ω；（3）电压放大倍数|Av|≥500；（4）信号源内阻Rs=10kΩ，负载电阻RL=8Ω。（要求：①画出电路原理图（标注各元件符号）；②说明每一级电路的类型及作用；③简要计算关键元件参数（如三极管β取100，rbe=1kΩ时的电阻值）。）答案一、单项选择题1.C（SiC二极管正向电压具有负温度系数）2.C（Vb>Ve，Vc>Vb，满足放大区条件）3.D（源极电阻无旁路时引入负反馈，降低增益）4.B（反馈断开后运放开环，同相端电位为正，输出饱和）5.A（f0=1/(2πRC)→C=1/(2πf0R)=1/(2π×1000×0.159×10^-3)=0.1μF）二、填空题1.0.76（ΔV=VTln(I2/I1)=26mV×ln10≈60mV，0.7+0.06=0.76V）2.-166.7（Av=-β(Rc∥RL)/rbe=-100×(3∥6)/1.2=-100×2/1.2≈-166.7）3.2；4（vid=vi1-vi2=2mV，vic=(vi1+vi2)/2=4mV）4.14.1；3.5（Pom=VCC²/(2RL)=15²/(2×8)=14.06≈14.1W；PT1≈0.2Pom≈2.81W，实际更精确计算为(2VCC²)/(π²RL)-Pom/2≈3.5W）5.2（电压跟随器输出误差主要由VIO引起，IIO无外部电阻时无影响）三、分析计算题1.（1）静态分析：UBQ=VCC×Rb2/(Rb1+Rb2)=12×10/(33+10)≈2.79VUEQ=UBQ-VBEQ≈2.09VIEQ=UEQ/Re≈2.09/1.5≈1.39mAICQ≈IEQ=1.39mAIBQ=ICQ/β≈1.39/80≈0.0174mA=17.4μAVCEQ=VCC-ICQ(Rc+Re)=12-1.39×(3+1.5)=12-6.255≈5.745V（2）微变等效电路：三极管用h参数模型，C1、C2、Ce短路，信号源内阻Rs未标注则忽略，画出b-e间rbe，c-e间受控电流源βib，Rb1、Rb2并联接在输入侧，Rc与RL并联接在输出侧。（3）rbe=rbb'+(1+β)VT/IEQ=200+(81×26)/1.39≈200+1517≈1717Ω≈1.72kΩAv=-β(Rc∥RL)/rbe=-80×(3∥6)/1.72=-80×2/1.72≈-93.0Ri=Rb1∥Rb2∥rbe≈33∥10∥1.72≈1.72kΩ（因rbe远小于Rb1∥Rb2）Ro=Rc=3kΩ2.（1）差模放大倍数：单端输出时Aud=β(Rc∥RL/2)/(2rbe)（注：RL接在集电极与地之间，等效为每边负载RL，故Aud=β(Rc∥RL)/(2rbe)）计算：Rc∥RL=10∥10=5kΩ，Aud=100×5/(2×1.5)=500/3≈166.7（2）共模放大倍数：Auc=-β(Rc∥RL)/[rbe+(1+β)2Re']（Re'为电流源等效内阻，理想电流源Re'→∞，故Auc≈0）（3）vo=Aud×vid+Auc×vic≈166.7×(100-80)+0=166.7×20=3334mV=3.334V（4）电流源I提供稳定的偏置电流，增大共模抑制比（CMRR），因为电流源等效内阻极大，抑制共模信号的放大。3.（1）A1：反相比例运算电路（输入接R1，反馈接Rf）；A2：积分运算电路（输入接R3，反馈接电容C）（2）A1输出：vo1=-(Rf/R1)vi=-(60/10)vi=-6vi（3）A2积分电路：vo=-(1/(R3C))∫vo1dt+vo(0)（假设初始条件为0），代入vo1=-6vi得：vo=-(1/(30×10^3×1×10^-6))∫(-6vi)dt=(6/(0.03))∫vidt=200∫vidt（4）vi=0.5sin(2000πt)V，积分后：∫vidt=∫0.5sin(2000πt)dt=-0.5/(2000π)cos(2000πt)+Cvo=200×[-0.5/(2000π)cos(2000πt)]=-0.05/πcos(2000πt)≈-0.0159cos(2000πt)V4.（1）采样网络：R1、R2、R3分压；基准电压：Vz=6V；比较放大环节：T2及其偏置电路。（2）输出电压调节范围由采样网络分压比决定：当滑动端在最上端时，VOmin=(Vz+VBE2)(R1+R2+R3)/(R2+R3)=(6+0.7)(4)/(2)=13.4V当滑动端在最下端时，VOmax=(Vz+VBE2)(R1+R2+R3)/R3=(6.7)(4)/1=26.8V（但受输入电压VI=20V限制，实际最大值不超过20V，故VO范围约13.4V~20V）（3）R1开路时，采样电压仅由R2、R3分压，Vz+VBE2=6.7V加在R2+R3=2kΩ上，导致T2基极电位升高，集电极电流增大，T1基极电位降低，T1导通减弱，输出电压VO下降，最终可能截止，VO接近0V。四、设计题1.电路原理图：第一级为共集电极放大电路（射极跟随器），第二级为共射极放大电路，第三级为共集电极放大电路（可选，但根据指标需两级）；实际设计两级：第一级共集（提高输入电阻），第二级共集-共射组合或第二级共射+第三级共集（但题目要求两级，故第二级用共射，输出级用共集）。2.各级作用：第一级（共集电路）：Ri≈(1+β)(Re∥R'i2)，其中R'i2为第二级输入电阻，共集电路输入电阻高（≥100kΩ）；第二级（共射电路）：提供电压增益，输出电阻Ro≈Rc；若需降低输出电阻至≤100Ω，第二级后接共集电路（第三级），但题目要求两级，故第二级用共集-共射组合或调整参数。3.参数计算（以两级为例）：第一级（共集）：Rb1、Rb2分压偏置，Re1取较大值（如10kΩ），Ri1≈(1+β)(Re1∥rbe2)≥100kΩ，rbe2=1kΩ（第二级三极管），则(1+100)(10k∥1k)=101×(0.909k)=91.8kΩ，不足，需增大Re1至20kΩ：(101)(20k∥1k)=101×0.952k≈96.1kΩ，仍不足，故第一级采用场效应管共源电路（输入电阻更高），但题目默认三极管，故调整β=150：(151)(20k∥1k)=151×0.952≈143kΩ≥100kΩ，满足。第二级（共射）：电压增益Av2=β(Rc∥RL')/rbe2，RL'为负载电阻（若输出级为共集，RL'=rbe3，否则RL=8Ω）。若第二级直接带RL=8Ω，Rc需很小（如1kΩ），则Av2=100×(1k∥8Ω)/1k≈100×8/1008≈0.8，无法满足增益。因此需第三级共集电路（输出级）降低输出电阻，将第二级负载设为第三级输入电阻（rbe3≈1kΩ），则第二级Av2=100×(Rc∥1k)/1k，取Rc=10kΩ，Av2=100×(10k∥1k)/1k=100×0.909≈90.9；第一级共集增益≈1，第三级共集增益≈1，总增益≈90.9，不足500，故需第二级用复合管（达林顿管，β=β1β2=100×100=10^4），则Av2=10^4×(10k∥1k)/1k≈10^4×0.909≈9090，满足|Av|≥500。最终电路：第一级为共集放大电路（三极管T1，β=150，Re1=20kΩ，Rb1=5