(2025年)模电题库及答案

(2025年)模电题库及答案一、半导体器件基础1.电路如图1所示（假设图中VDD=12V，R1=3kΩ，R2=6kΩ，D1为硅二极管，正向导通压降0.7V，D2为锗二极管，正向导通压降0.3V），试判断D1、D2的工作状态（导通或截止），并计算输出电压UO。答案：D1阳极电位：(R2/(R1+R2))×VDD=(6/(3+6))×12=8VD2阳极电位：VDD=12V（直接接电源正极）D1阴极电位：0V（接地），D2阴极电位：UO（输出端）若假设D1导通，则UO=0.7V（硅管导通压降），此时D2阳极电位12V，阴极电位0.7V，正向偏置（12V>0.7V），D2也导通。但D2为锗管，导通压降0.3V，若D2导通，则UO=12V-0.3V=11.7V，与D1导通时UO=0.7V矛盾，说明假设错误。重新假设D2导通，则UO=12V-0.3V=11.7V，此时D1阳极电位8V，阴极电位11.7V，反向偏置（8V<11.7V），D1截止，符合条件。因此D1截止，D2导通，UO=11.7V。2.某NPN型三极管的输出特性曲线中，当IB=40μA时，IC=2mA；IB=60μA时，IC=3.5mA（均处于放大区）。求该三极管的交流电流放大系数β和静态电流放大系数α（假设IE≈IC）。答案：β=ΔIC/ΔIB=(3.5mA-2mA)/(60μA-40μA)=1.5mA/20μA=75α=β/(β+1)=75/76≈0.9868二、基本放大电路分析3.共射极放大电路如图2所示（VCC=15V，Rb=300kΩ，Rc=3kΩ，Re=1kΩ，Ce为旁路电容，三极管β=100，rbe=1.5kΩ）。求：（1）静态工作点Q（IBQ、ICQ、UCEQ）；（2）电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro。答案：（1）静态分析（忽略UBE=0.7V）：IBQ=(VCC-UBE)/(Rb+(1+β)Re)≈(15-0.7)/(300kΩ+101×1kΩ)=14.3V/401kΩ≈35.66μAICQ=βIBQ=100×35.66μA≈3.566mAUCEQ=VCC-ICQ(Rc+Re)=15V-3.566mA×(3kΩ+1kΩ)=15V-14.264V≈0.736V（接近饱和，需检查是否合理，若实际电路中Re无旁路电容，UCEQ会更大，此处假设Ce旁路Re，故静态时Re被短路，正确公式应为UCEQ=VCC-ICQ(Rc+Re)，计算无误）（2）动态分析：Au=-β(Rc∥RL)/rbe（假设RL=∞，则Au=-βRc/rbe=-100×3kΩ/1.5kΩ=-200输入电阻Ri=Rb∥rbe≈300kΩ∥1.5kΩ≈1.5kΩ（因Rb远大于rbe）输出电阻Ro=Rc=3kΩ4.共集电极放大电路（射极跟随器）的主要特点是：电压放大倍数约为______，输入电阻______，输出电阻______（填“大”“小”或“≈1”）。答案：≈1；大；小三、集成运算放大器应用5.反相比例运算电路中，输入电阻R1=10kΩ，反馈电阻Rf=100kΩ，运放为理想器件。求：（1）电压放大倍数Auf；（2）若输入电压ui=0.5V，求输出电压uo；（3）平衡电阻Rp的取值。答案：（1）Auf=-Rf/R1=-100kΩ/10kΩ=-10（2）uo=Auf×ui=-10×0.5V=-5V（3）Rp=R1∥Rf=10kΩ∥100kΩ≈9.09kΩ（平衡输入偏置电流）6.设计一个积分运算电路，要求输入电压ui=2V时，输出电压uo在0.1秒内从0线性下降到-4V。已知积分电容C=1μF，求反馈电阻R的取值。答案：积分电路输出表达式：uo=-(1/(RC))∫uidt当ui为常数时，uo=-(ui/(RC))t代入已知：-4V=-(2V/(R×1μF))×0.1s化简得：4=(2×0.1)/(R×1e-6)→R=(2×0.1)/(4×1e-6)=50kΩ四、反馈放大电路7.判断图3所示电路的反馈类型（正/负反馈，电压/电流反馈，串联/并联反馈）。答案：反馈网络：通过Rf将输出电压引回输入级发射极。（1）瞬时极性法：输入ui↑→T1基极电位↑→T1集电极电位↓（共射反相）→T2基极电位↓→T2集电极电位↑（共射反相）→输出uo↑。反馈信号uf=uo×(Re1/(Re1+Rf))（分压），引至T1发射极，使T1发射极电位↑，净输入电压ube=ub-ue↓，故为负反馈。（2）输出端：反馈信号与输出电压成比例（分压），为电压反馈。（3）输入端：反馈信号与输入信号在发射极以电压形式比较（ube=ui-uf），为串联反馈。综上：电压串联负反馈。8.某负反馈放大电路的开环增益A=10^4，反馈系数F=0.01。求闭环增益Af、反馈深度(1+AF)及若开环增益变化±10%，闭环增益的相对变化量。答案：Af=A/(1+AF)=10^4/(1+10^4×0.01)=10^4/101≈99.01反馈深度1+AF=101闭环增益相对变化量≈(ΔA/A)/(1+AF)=±10%/101≈±0.099%五、功率放大电路9.乙类OCL互补对称功率放大电路如图4所示（VCC=±18V，RL=8Ω，三极管饱和压降UCES=2V）。求：（1）最大输出功率Pom；（2）电源提供的直流功率PDC；（3）效率η。答案：（1）最大输出电压幅值Uom=VCC-UCES=18V-2V=16VPom=(Uom^2)/(2RL)=(16V)^2/(2×8Ω)=256/16=16W（2）直流功率PDC=(2VCC×Icavg)/π，其中Icavg=Uom/(πRL)=16V/(π×8Ω)=2/πAPDC=(2×18V×2/π)/π=72/π²≈7.3V？（错误，正确公式应为PDC=(2/π)×(VCC×Uom)/RL）正确计算：PDC=(2/π)×(VCC×Uom)/RL=(2/π)×(18×16)/8=(2/π)×36≈22.92W（3）η=Pom/PDC=16W/22.92W≈69.8%10.甲乙类功率放大电路相比乙类的主要优点是______，其通过______（填“增大静态电流”或“减小静态电流”）来实现。答案：消除交越失真；增大静态电流六、直流稳压电源11.桥式整流电容滤波电路如图5所示（交流输入电压有效值Ui=20V，频率50Hz，电容C=1000μF，负载电阻RL=1kΩ）。求：（1）输出电压平均值UO（估算）；（2）若电容虚焊（开路），UO变为多少？（3）若其中一个二极管开路，UO变为多少？答案：（1）电容滤波时，UO≈1.2Ui=1.2×20V=24V（当RLC≥(3-5)T/2，T=0.02s，RLC=1kΩ×1000μF=1s，远大于5×0.01s=0.05s，符合条件）（2）电容开路时，为桥式整流无滤波，UO=0.9Ui=0.9×20V=18V（3）一个二极管开路时，变为半波整流，UO=0.45Ui=0.45×20V=9V12.串联型稳压电路由调整管、______、______和______四部分组成，其中调整管工作在______区（填“放大”“饱和”或“截止”）。答案：基准电压电路；比较放大电路；取样电路；放大七、综合分析题13.电路如图6所示（运放A1、A2为理想器件，R1=R2=10kΩ，R3=R4=20kΩ，C=1μF）。（1）说明A1、A2各自构成的电路类型；（2）求uo1与ui的关系式；（3）求uo与uo1的关系式；（4）若ui=0.5V（直流），t=0时uo=0，求t=0.1s时的uo值。答案：（1）A1：反相比例运算电路（R1输入，R2反馈）；A2：积分运算电路（R3输入，C反馈）（2）A1的电压增益Auf1=-R2/R1=-10kΩ/10kΩ=-1，故uo1=-ui（3）A2为积分电路，uo=-(1/(R3C))∫uo1dt+uo(0)（初始值为0），代入uo1=-ui得：uo=-(1/(R3C))∫(-ui)dt=(ui/(R3C))t（4）代入数值：ui=0.5V，R3=20kΩ=20×10³Ω，C=1μF=1×10⁻⁶Fuo=(0.5V)/(20×10³Ω×1×10⁻⁶F)×0.1s=(0.5)/(0.02)×0.1=25×0.1=2.5V14.某放大电路的幅频特性波特图如图7所示（中频增益20lg|Am|=40dB，下限频率fL=100Hz，上限频率fH=1MHz）。（1）求中频电压增益Am；（2）当输入信号频率f=fL时，增益为多少dB？相移为多少度？（3）若引入电压串联负反馈（反馈系数F=0.01），求新的下限频率fL'和上限频率fH'。答案：（1）20lg|Am|=40dB→|Am|=10²=100（2