复旦模电考研试题及答案

复旦模电考研试题及答案一、选择题（30分，每题2分）1.关于PN结的说法，正确的是：A.PN结正向偏置时，空间电荷区变宽B.PN结反向偏置时，空间电荷区变窄C.PN结具有单向导电性D.PN结的温度系数为正2.在共射极放大电路中，若增大集电极电阻Rc，则：A.电压放大倍数增大B.电压放大倍数减小C.输入电阻增大D.输出电阻减小3.理想运算放大器的开环增益为：A.0B.1C.无穷大D.1004.在负反馈放大电路中，若要提高输入电阻，应采用：A.串联负反馈B.并联负反馈C.电压负反馈D.电流负反馈5.对于差分放大电路，下列说法正确的是：A.对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用B.对差模信号有抑制作用，对共模信号有放大作用C.对差模信号和共模信号都有放大作用D.对差模信号和共模信号都有抑制作用6.关于BJT和FET的比较，下列说法错误的是：A.BJT是电流控制器件，FET是电压控制器件B.BJT的输入阻抗较低，FET的输入阻抗较高C.BJT的热稳定性比FET好D.FET的噪声比BJT小7.在单管共射放大电路中，若要同时提高电压放大倍数和输入电阻，可以：A.增大Rc和RbB.减小Rc和RbC.增大Rc，减小RbD.减小Rc，增大Rb8.理想运放工作在线性区时，具有"虚短"和"虚断"特性，其中"虚短"是指：A.两输入端电压相等B.两输入端电流相等C.输出端与输入端短路D.输入端与地短路9.在RC振荡电路中，产生振荡的相位条件是：A.φA+φF=2nπ(n=0,1,2,...)B.φA+φF=(2n+1)π(n=0,1,2,...)C.φA·φF=1D.φA/φF=110.关于功率放大器的说法，正确的是：A.甲类功放的效率最高B.乙类功放的效率高于甲类C.甲乙类功放存在交越失真D.丙类功放适用于音频放大11.在稳压电路中，线性稳压电源的效率通常：A.高于开关稳压电源B.低于开关稳压电源C.与开关稳压电源相同D.与负载大小有关12.关于滤波电路的说法，正确的是：A.电容滤波适用于负载电流大的场合B.电感滤波适用于负载电流小的场合C.π型滤波电路的滤波效果比单电容滤波好D.滤波电容的容量越大，滤波效果越差13.在多级放大电路中，若要降低输出电阻，应采用：A.共射-共射组合B.共射-共基组合C.共射-共集组合D.共基-共集组合14.对于理想运放组成的同相比例放大电路，其闭环增益为：A.-Rf/R1B.1+Rf/R1C.Rf/R1D.R1/Rf15.在放大电路频率响应中，上限截止频率主要受到：A.耦合电容的影响B.射极旁路电容的影响C.三极管极间电容的影响D.负载电容的影响答案：1.C。PN结具有单向导电性，这是其基本特性。正向偏置时，空间电荷区变窄，反向偏置时变宽，所以A和B错误。PN结的温度系数为负，温度升高时，反向电流增大，所以D错误。2.A。在共射极放大电路中，电压放大倍数Av≈-Rc/Re，所以增大Rc会增大电压放大倍数的绝对值。输入电阻主要与基极电阻Rb和三极管参数有关，与Rc关系不大，所以C错误。输出电阻约等于Rc，增大Rc会使输出电阻增大，所以D错误。3.C。理想运算放大器的开环增益为无穷大，这是理想运放的基本特性之一。4.A。串联负反馈可以提高输入电阻，并联负反馈会降低输入电阻，电压负反馈会降低输出电阻，电流负反馈会提高输出电阻。5.A。差分放大电路对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用，这是差分放大电路的基本特性，用于抑制共模干扰。6.C。BJT是电流控制器件，FET是电压控制器件；BJT的输入阻抗较低，FET的输入阻抗较高；FET的噪声比BJT小，这些都是正确的。但是BJT的热稳定性比FET差，因为FET是电压控制器件，对温度变化不敏感，所以C是错误的。7.A。在单管共射放大电路中，电压放大倍数Av≈-Rc/Re，输入电阻Ri≈Rb//rbe。所以增大Rc可以提高电压放大倍数，增大Rb可以提高输入电阻。8.A。"虚短"是指理想运放工作在线性区时，两输入端电压几乎相等，即v+≈v-。"虚断"是指两输入端几乎不取电流，即i+≈i-≈0。9.A。RC振荡电路产生振荡的相位条件是φA+φF=2nπ(n=0,1,2,...)，即总相移为0°或360°的整数倍。10.B。甲类功放的效率较低，最高为25%；乙类功放的效率高于甲类，最高为78.5%；甲乙类功放可以克服交越失真；丙类功放适用于高频功率放大，不适用于音频放大。11.B。线性稳压电源通过调整晶体管的工作状态来稳定输出电压，能量损耗较大，效率较低；开关稳压电源通过开关管的通断来控制能量传输，效率较高。12.C。电容滤波适用于负载电流小的场合，电感滤波适用于负载电流大的场合；π型滤波电路由一个电容和两个电感组成，滤波效果比单电容滤波好；滤波电容的容量越大，滤波效果越好。13.C。共集电极放大器（射极跟随器）具有很低的输出电阻，所以共射-共集组合可以降低输出电阻。14.B。理想运放组成的同相比例放大电路的闭环增益为Af=1+Rf/R1，与反相比例放大电路不同。15.C。放大电路的上限截止频率主要受到三极管极间电容的影响，这些电容形成了高频通路，导致高频放大倍数下降。二、填空题（20分，每空2分）1.半导体二极管的伏安特性方程为_______________。2.在共射极放大电路中，若要提高电压放大倍数，可以_______________集电极电阻Rc的值。3.理想运放的开环增益为_______________，输入电阻为_______________。4.负反馈放大电路根据反馈信号在输出端的取样方式和输入端的比较方式，可以分为_______________种基本组态。5.差分放大电路的主要作用是放大_______________信号，抑制_______________信号。6.场效应管是一种_______________控制器件，其输入阻抗_______________。7.在放大电路中，耦合电容的作用是_______________，旁路电容的作用是_______________。8.运算放大器组成的积分电路，其输出电压与输入电压成_______________关系。9.正弦波振荡电路的振荡条件包括_______________条件和_______________条件。10.功率放大器按照导通角分类，可以分为_______________、_______________和_______________三类。答案：1.I=Is(e^(qV/kT)-1)。这是二极管的伏安特性方程，其中Is为反向饱和电流，q为电子电荷，V为二极管两端电压，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度。2.增大。在共射极放大电路中，电压放大倍数Av≈-Rc/Re，所以增大集电极电阻Rc可以提高电压放大倍数的绝对值。3.无穷大，无穷大。理想运放具有无穷大的开环增益和无穷大的输入电阻，这是理想运放的两个基本特性。4.四。负反馈放大电路根据反馈信号在输出端的取样方式（电压或电流）和输入端的比较方式（串联或并联），可以分为电压串联、电压并联、电流串联和电流并联四种基本组态。5.差模，共模。差分放大电路的主要作用是放大差模信号，抑制共模信号，这是差分放大电路的基本特性，用于抑制共模干扰。6.电压，很高。场效应管是一种电压控制器件，其输入阻抗很高，因为栅极几乎不取电流。7.传递交流信号，提供交流通路。耦合电容的作用是传递交流信号，隔离直流分量；旁路电容的作用是提供交流通路，消除交流负反馈。8.积分。运放组成的积分电路，输出电压与输入电压成积分关系，即vo=-1/(RC)∫vidt。9.振幅，相位。正弦波振荡电路的振荡条件包括振幅条件（|AF|≥1）和相位条件（φA+φF=2nπ，n为整数）。10.甲类，乙类，甲乙类。功率放大器按照导通角分类，可以分为甲类（导通角360°）、乙类（导通角180°）和甲乙类（导通角介于180°和360°之间）三类。三、判断题（10分，每题1分）1.PN结正向偏置时，空间电荷区变宽。（）2.在共射极放大电路中，增大集电极电阻Rc可以提高电压放大倍数。（）3.理想运放的开环增益为无穷大，输入电阻为零。（）4.负反馈可以改善放大电路的性能，但会降低放大倍数。（）5.差分放大电路对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用。（）6.场效应管的跨导gm表示栅极电压对漏极电流的控制能力。（）7.在放大电路中，引入负反馈可以提高电路的稳定性。（）8.LC振荡电路的品质因数Q值越高，选频特性越好。（）9.甲类功率放大器的效率最高，可以达到78.5%。（）10.开关稳压电源的效率高于线性稳压电源。（）答案：1.×。PN结正向偏置时，空间电荷区变窄，而不是变宽。2.√。在共射极放大电路中，电压放大倍数Av≈-Rc/Re，所以增大集电极电阻Rc可以提高电压放大倍数的绝对值。3.×。理想运放的开环增益为无穷大，输入电阻为无穷大，而不是零。4.√。负反馈可以改善放大电路的性能，如提高稳定性、减小非线性失真、扩展频带等，但会降低放大倍数。5.√。差分放大电路对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用，这是差分放大电路的基本特性。6.√。场效应管的跨导gm表示栅极电压对漏极电流的控制能力，即gm=∂ID/∂VGS。7.√。在放大电路中，引入负反馈可以提高电路的稳定性，减少因温度变化、器件老化等因素引起的性能变化。8.√。LC振荡电路的品质因数Q值越高，选频特性越好，频率稳定性越高。9.×。甲类功率放大器的效率较低，最高为25%；乙类功率放大器的效率较高，最高为78.5%。10.√。开关稳压电源通过开关管的通断来控制能量传输，损耗小，效率高；线性稳压电源通过调整晶体管的工作状态来稳定输出电压，损耗大，效率低。四、简答题（30分，每题6分）1.简述PN结的形成过程及其特性。2.解释什么是放大电路的静态工作点，为什么需要设置合适的静态工作点？3.简述负反馈对放大电路性能的影响。4.简述差分放大电路的工作原理及其主要特点。5.简述运算放大器组成的基本运算电路及其功能。答案：1.PN结的形成过程及其特性：PN结的形成过程：当P型半导体和N型半导体结合在一起时，由于两边载流子浓度不同，会发生扩散运动。P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散，在交界面附近形成空间电荷区，同时产生内电场。内电场会阻碍扩散运动的继续进行，最终达到动态平衡，形成PN结。PN结的特性：(1)单向导电性：PN结正向偏置时，导通电阻很小，正向电流较大；反向偏置时，导通电阻很大，反向电流很小。(2)伏安特性：PN结的伏安特性方程为I=Is(e^(qV/kT)-1)，其中Is为反向饱和电流，q为电子电荷，V为PN结两端电压，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度。(3)电容效应：PN结具有势垒电容和扩散电容，会影响其高频特性。(4)温度特性：温度升高时，PN结的正向压降减小，反向电流增大。2.放大电路的静态工作点及设置原因：静态工作点是指放大电路在无输入信号时，三极管各极的直流电压和电流值，通常用IBQ、ICQ、VCEQ表示。设置合适静态工作点的原因：(1)确保放大电路工作在放大区：若静态工作点设置过低，可能会靠近截止区，导致信号负半周被削平（截止失真）；若设置过高，可能会靠近饱和区，导致信号正半周被削平（饱和失真）。(2)获得合适的动态范围：合适的静态工作点可以使放大电路在输入信号变化时，输出信号不失真，且动态范围最大。(3)提高放大倍数：合适的静态工作点可以使三极管工作在最佳放大状态，获得较高的电压放大倍数。(4)稳定工作点：通过引入负反馈或使用恒流源偏置等方式，可以使静态工作点稳定，减少因温度变化等因素引起的漂移。3.负反馈对放大电路性能的影响：负反馈是指将放大电路输出信号的一部分或全部，通过一定方式送回到输入端，并与输入信号进行比较，使净输入信号减小的反馈方式。负反馈对放大电路性能的影响：(1)提高放大倍数的稳定性：负反馈可以减小因温度变化、器件老化、电源波动等因素引起的放大倍数变化。(2)减小非线性失真：负反馈可以使放大电路的非线性失真减小，因为负反馈可以校正输出波形的失真。(3)扩展频带：负反馈可以扩展放大电路的通频带，因为负反馈可以减小高频和低频时放大倍数的下降。(4)改变输入电阻和输出电阻：串联负反馈可以提高输入电阻，并联负反馈会降低输入电阻；电压负反馈会降低输出电阻，电流负反馈会提高输出电阻。(5)抑制干扰和噪声：负反馈可以抑制放大电路内部的干扰和噪声。但是，负反馈也会降低放大电路的放大倍数，且可能引入新的相位偏移，导致不稳定。4.差分放大电路的工作原理及主要特点：差分放大电路的工作原理：差分放大电路由两个特性相同的三极管（或场效应管）组成，具有两个输入端和两个输出端。当两个输入端输入大小相等、极性相反的差模信号时，两个三极管集电极电流的变化量大小相等、极性相反，导致集电极电压的变化量也大小相等、极性相反，若从两集电极之间输出，则输出电压为两集电极电压变化量之和，实现差模信号的放大。当两个输入端输入大小相等、极性相同的共模信号时，两个三极管集电极电流的变化量相同，导致集电极电压的变化量也相同，若从两集电极之间输出，则输出电压为零，实现共模信号的抑制。差分放大电路的主要特点：(1)对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用，这是差分放大电路的基本特性。(2)共模抑制比高：差分放大电路的共模抑制比(CMRR)定义为差模放大倍数与共模放大倍数之比，是衡量差分放大电路抑制共模干扰能力的重要指标。(3)温漂小：由于差分放大电路对称性好，温度变化时，两个三极管的参数变化相同，可以相互抵消，因此温漂小。(4)适用范围广：差分放大电路可以作为多级放大电路的输入级，也可以单独使用，广泛应用于集成电路中。5.运算放大器组成的基本运算电路及其功能：运算放大器组成的基本运算电路及其功能：(1)反相比例放大电路：输入信号加在运放的反相输入端，输出信号与输入信号成比例关系，且极性相反，即vo=-Af·vi，其中Af=Rf/R1为放大倍数。(2)同相比例放大电路：输入信号加在运放的同相输入端，输出信号与输入信号成比例关系，且极性相同，即vo=(1+Rf/R1)·vi。(3)加法电路：可以实现对多个输入信号的加法运算，反相加法电路的输出为vo=-(Rf/R1)·v1-(Rf/R2)·v2-...，同相加法电路的输出为vo=(1+Rf/R)·(R2/(R1+R2))·v1+(1+Rf/R)·(R1/(R1+R2))·v2。(4)减法电路：可以实现两个输入信号的减法运算，即vo=(Rf/R1)·(v2-v1)。(5)积分电路：可以实现输入信号的积分运算，即vo=-1/(RC)∫vidt。(6)微分电路：可以实现输入信号的微分运算，即vo=-RC·dvidt。(7)对数电路：可以实现输入信号的对数运算，即vo=-Vln·(vi/Is·R)，其中Vln为热电压，Is为反向饱和电流。(8)指数电路：可以实现输入信号的指数运算，即vo=-Is·R·e^(vi/Vln)。(9)乘法电路：可以实现两个输入信号的乘法运算，通常采用对数-指数实现方式。(10)除法电路：可以实现两个输入信号的除法运算，通常采用对数-指数实现方式。五、分析计算题（60分，每题12分）1.如图1所示的共射极放大电路，已知VCC=12V，Rb=300kΩ，Rc=3kΩ，Re=1kΩ，RL=3kΩ，β=100，rbe=1kΩ，试计算：(1)静态工作点；(2)电压放大倍数；(3)输入电阻和输出电阻。2.在图2所示的电路中，已知R1=10kΩ，R2=20kΩ，Rf=100kΩ，输入信号vi=0.1V，试计算输出电压vo的值。3.分析图3所示的RC串并联选频网络，推导其传输函数，并确定产生振荡时的频率条件。4.图4所示的差分放大电路，已知VCC=VEE=12V，Rc=5kΩ，Re=10kΩ，β1=β2=100，rbe=2kΩ，输入信号vid=10mV，vic=20mV，试计算：(1)差模电压放大倍数；(2)共模电压放大倍数；(3)输出电压。5.图5所示的稳压电路，已知输入电压Vi=20V，稳压管VZ=6V，负载电阻RL=100Ω，限流电阻R=200Ω，试计算：(1)输出电压Vo；(2)稳压管中的电流；(3)负载电流。答案：1.共射极放大电路分析：(1)静态工作点计算：基极电流：IBQ=(VCC-VBEQ)/(Rb+(1+β)Re)≈(12-0.7)/(300+101×1)=11.3/401≈0.0282mA集电极电流：ICQ=β·IBQ=100×0.0282=2.82mA集电极-发射极电压：VCEQ=VCC-ICQ·(Rc+Re)=12-2.82×(3+1)=12-11.28=0.72V(2)电压放大倍数计算：交流负载电阻：Rc'=Rc//RL=3//3=1.5kΩ电压放大倍数：Av≈-Rc'/Re=-1.5/1=-1.5(3)输入电阻和输出电阻计算：输入电阻：Ri≈Rb//(rbe+(1+β)Re)=300//(1+101×1)=300//102≈81.4kΩ输出电阻：Ro≈Rc=3kΩ2.运算放大器电路分析：这是一个反相比例放大电路，其输出电压为：vo=-(Rf/R1)·vi=-(100/10)×0.1=-1V3.RC串并联选频网络分析：RC串并联选频网络由一个RC串联支路和一个RC并联支路组成，其传输函数为：A(jω)=V2/V1=Z2/(Z1+Z2)其中Z1=R+1/(jωC)，Z2=R//(1/(jωC))=R/(1+jωRC)代入并化简得：A(jω)=[R/(1+jωRC)]/[R+1/(jωC)+R/(1+jωRC)]=R/(R+1/