模拟电子技术(模电课后习题含答案)(第三版)

、

第1章 常用半导体器件

选择合适答案填入空内。

(l)在本征半导体中加入( A )元素可形成N 型半导体，加入( C )元素可形成P 型半导体。 A.五价 B. 四价 C. 三价 (2)当温度升高时，二极管的反向饱和电流将(A) 。 A.增大 B.不变 C.减小

(3)工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12 uA 增大到22 uA 时，I C 从l mA 变为2mA ，那么它的β约为( C ) 。

?

(4)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时,它的低频跨导g m 将( A ) 。

A.增大；

B.不变；

C.减小 电路如图 所示，已知10sin i u t ω=(V )，试画出i u 与o u 的波形。设二极管导通电压可忽略

不计。

图 解图

解：i u 与o u 的波形如解图所示。 电路如图所示，已知t u i ωsin 5=(V )，二极管导通电压

U D =。试画出i u 与o u 的波形图，并

标出幅值。

:

图 解图

电路如图所示, 二极管导通电压U D =,常温下mV U T 26≈，电容C 对交流信号可视为短路；i u 为正弦波，有效值为10mV 。试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少

解：二极管的直流电流

()/ 2.6D D I V U R mA =-=

其动态电阻:

/10D T D r U I ≈=Ω

故动态电流的有效值：/1d

i D I U r mA =≈

[

现有两只稳压管，稳压值分别是6V 和8V ，正向导通电压为。试问：

(1)若将它们串联相接，则可得到几种稳压值各为多少 (2)若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值各为多少

解：(1)串联相接可得4种：；14V ；；。 1、两个管子都正接。（） 2、6V 的管子反接，8V 的正接。 3、8V 的反接， 6V 的管子正接。 4、两个管子都反接。（14V ）

·

(2)并联相接可得2种：；6V 。

1、 两个管子都反接，电压小的先导通。(6V) 2.、一个正接，一个反接，电压小的先导通。（）

已知稳压管的稳定电压U Z ＝6V ，稳定电流的最小值I Zmin ＝5mA ，最大功耗P ZM ＝150mW 。试求图所示电路中电阻R 的取值范围。

解：稳压管的最大稳定电流： I ZM ＝P ZM / U Z ＝25mA

\

电阻R 的电流为I ZM ～I Zmin

所以其取值范围为 Ω

=-=

k 8.136.0Z

Z I ～I

U U R

已知图 所示电路中稳压管的稳定电压6Z

U V =，最小稳定电流

min 5Z I mA =，最大稳定电流max 25Z I mA =。

(1)分别计算I U 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压O U 的值； (2)若35I

U V

=时负载开路，则会出现什么现象 为什么

解：(1)只有当加在稳压管两端的

》

电压大于其稳压值时，输出电压才为6V 。 ∴V U I 10=时，V U R R R U I L

L

O 3.3=+=

；

V U I 15=时，5L

O I L

R U U V R R =

=+；

V U I 35=时，11.7L

O I Z L

R U U V U R R =

≈>+，∴V

U U Z O 6==。

(2)当负载开路时，mA I mA R

U U I Z Z

I Z 2529max =>=-=，故稳压管将被烧毁。

电路如图（a ）、（b ）所示，稳压管的稳定电压U Z ＝3V ，R 的取值合适，u I 的波形如图（c ）所示。试分别画出u O1和u O2的波形。

`

电路如图所示，晶体管的β=80 ，'

100bb r =Ω。分别计算L R =∞和3L R k =Ω时的Q 点、

u A 、i R 和o R 。

解：在空载和带负载情况下，电路的静态电流、be r 均相等，它们分别为：

22CC BEQ

BEQ BQ b

s

V U U I A

R R μ-=

-

≈

1.76CQ BQ I I mA β=≈

'26(1)

1.3be bb EQ

mV

r r k I β=++≈Ω 空载时，静态管压降、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为： 6.2CEQ

CC CQ c U V I R V =-≈； 308c

u

be

R A r β=-

≈-

'

// 1.3i

b be be R R r r k =≈≈Ω； 93be

us u be s

r A A r R ≈

?≈-+

5o c R R k ==Ω

3L R k =Ω时，静态管压降、电压放大倍数分别为：

(//) 2.3L

CEQ CC CQ c L L c

R U V I R R V

R R =

-≈+

(//)

115c L u be

R R A r β=-

≈- 34.7be

us u be s

r A A r R ≈

?≈-+

// 1.3i b be be R R r r k =≈≈Ω 5o c R R k ==Ω。

在图所示电路中，由于电路参数不同，在信号源电压为正弦波时，测得输出波形如图（a ）、（b ）、（c ）所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除。

\

解：（a ）饱和失真，增大R b ，减小R c 。 （b ）截止失真，减小R b 。

（c ）同时出现饱和失真和截止失真，应增大V CC 。

-

已知图所示电路中，晶体管β=100，be r =Ω。

(1)现已测得静态管压降U CEQ =6V ，估算R b ；

(2)若测得i U 和o

U 的有效值分别为1mV 和100mV ，则负载电阻R L 为多少

解：(1)mA R U V I c

CE

CC C 2=-=

，A I I C B μβ20/==,

∴Ω=-=

k I U V R B

BE

CC b 565。

(2)由

(//)

100o c L u i be

U R R A U r β=-

=-=-, 可得: 2.625L

R k =Ω。 图

~

电路如图所示，晶体管β=100，b b r '=100Ω。 (1)求电路的Q 点、

u

A 、i R 和o R ； (2)若改用β=200的晶体管，则Q 点如何变化

(3)若电容C e 开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化如何变化

解：(1)静态分析： 1

12

2b BQ CC b b R U V V

R R =

?=+

.

1BQ BEQ EQ f e

U U I mA R R -=

=+

101EQ BQ I I A μβ

=

=+

e (R ) 5.7CEQ CC EQ c

f U V I R R V

=-++= 图

动态分析：'26(1)

2.73be

bb EQ

mV

r r k I β=++≈Ω

(//)

7.7(1)c L u be f

R R A r R ββ=-

=-++

12////[(1)] 3.7i b b be f R R R r R k β=++≈Ω

5o c R R k ==Ω

(2) β=200时，1

12

2b BQ

CC b b R U V V

R R =

?=+（不变）；

*

1BQ BEQ EQ

f e

U U I mA R R -=

=+（不变）

；51EQ BQ I I A μβ

==+（减小）

； e (R ) 5.7CEQ CC EQ c f U V I R R V

=-++=（不变）。

(3) C e 开路时，

(//)// 1.92(1)()c L c L

u be e f e f

R R R R A r R R R R ββ=-

≈-=-++++（减小）

； 12////[(1)()] 4.1i b b be e f R R R r R R k β=+++≈Ω（增大）；

5o

c R R k ==Ω（不变）。

电路如图所示，晶体管的β=80，be r =1kΩ。 (1)求出Q 点； (2)分别求出R L =∞和R L =3kΩ时电路的

u A 、i R 和o R 。

解：(1)求解Q 点：

|

32.3(1)CC BEQ BQ b e

V U I A R R μβ-=

≈++

(1) 2.61EQ BQ I I mA β=+≈

7.17CEQ CC EQ e U V I R V

=-≈

图

(2)求解放大倍数和输入、输出电阻：

R L =∞时；(1)0.996

(1)e

u

be e

R A r R ββ+=

≈++

//[(1)]110i b be e R R r R k β=++≈Ω

R L =3kΩ时；

(1)(//)

0.992

(1)(//)e L u be e L R R A r R R ββ+=

≈++

]

//[(1)(//)]76i b be e L R R r R R k β=++≈Ω

输出电阻：////

371s b be

o

e R R r R R β

+=≈Ω+

电路如图 所示，晶体管的β=60 , '

100bb r =Ω。

(1)求解Q 点、

u

A 、i R 和o R

(2)设U s = 10mV （有效值），问?i U =,?

o U =

若C 3开路，则?i

U =,?o U =

}

解：(1) Q 点：

31(1)CC BEQ BQ b e

V U I A R R μβ-=

≈++

1.86CQ BQ I I mA β=≈

() 4.56CEQ CC EQ c e U V I R R V

≈-+≈

u

A 、i R 和o R 的分析： 图 '26(1)

952be bb EQ mV

r r I β=++≈Ω, (//)95c L u be

R R A r β=-

≈- //952i b be R R r =≈Ω , 3o c R R k ==Ω。

@

(2)设U s = 10mV （有效值），则 3.2i

i

s s i

R U U mV R R =

?=+； 304o u i U A U mV =?=

若C 3开路，则：

//[(1)]51.3i b be e R R r R k β=++≈Ω ， // 1.5c L

u e

R R A R ≈-

≈- 9.6i

i s s i

R U U mV R R =

?=+， 14.4o u i U A U mV =?=。

(c) (d)

图所示电路参数理想对称，晶体管的β均为100，

'

100

bb

r=Ω，0.7

BEQ

U V

≈。试求R w

的滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流

EQ

I以及动态参数A d和R i。

，

图

解：R w 滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流

EQ

I分析如下：

∵2

2

W

BEQ EQ EQ e EE

R

U I I R V

+?+=

∴0.517

2

2

EE BEQ

EQ

W

e

V U

I mA

R

R

-

=≈

+

动态参数A d和R i分析如下：

'

26

(1) 5.18

be bb

EQ

mV

r r k

I

β

=++≈Ω

98

(1)/2

c

d

be W

R

A

r R

β

β

=-≈-

++

2(1)20.5

i be W

R r R k

β

=++≈Ω

)

电路如图所示，T1和T2两管的β均为140，be

r均为4kΩ。试问：若输入直流信号mV

u

I

20

1

=，mV

u

I

10

2

=，则电路的共模输入电压?

=

Ic

u差模输入电压?

=

Id

u输出动态电压?

=

?

o

u

解：电路的共模输入电压

IC

u、差模输入电压

Id

u、差模放大倍数

d

A和动态电压

O

u

?

分别为：1215

2

I I

IC

u u

u mV

+

==；

12

10

Id I I

u u u mV

=-=

175

2

c

d

be

R

A

r

β

=-≈-； 1.75

O d Id

u A u V

?==-

,

根据下列要求，将应优先考虑使用的集成运放填入空内。已知现有集成运放的类型是：①通用型②高阻型③高速型④低功耗型⑤高压型⑥大功率型⑦高精度型

(1)作低频放大器，应选用( ① )。

(2)作宽频带放大器，应选用( ③ )。

(3)作幅值为1μV以下微弱信号的量测放大器，应选用( ⑦ )。

(4)作内阻为100kΩ。信号源的放大器，应选用( ② )。

(5)负载需5A电流驱动的放大器，应选用( ⑥ )。

(6)要求输出电压幅值为±80V的放大器，应选用( ⑤)。

~

(7)宇航仪器中所用的放大器，应选用( ④ )。

选择合适答案填入空内。

(1)对于放大电路，所谓开环是指( B )。

A.无信号源

B.无反馈通路

C.无电源

D.无负载

而所谓闭环是指( B )

A.考虑信号源内阻

B.存在反馈通路

C.接入电源

D.接入负载

(2)在输入量不变的情况下，若引入反馈后( D )，则说明引入的反馈是负反馈。

A.输入电阻增大

B.输出量增大

C.净输入量增大

D.净输入量减小；

(3)直流负反馈是指( C )。

A.直接耦合放大电路中所引入的负反馈

B.只有放大直流信号时才有的负反馈

C.在直流通路中的负反馈

(4)交流负反馈是指( C )。

A.阻容耦合放大电路中所引入的负反馈

B.只有放大交流信号时才有的负反馈

C.在交流通路中的负反馈

|

(5)为了实现下列目的，应引入

A.直流反馈

B.交流反馈

①稳定静态工作点，应引入( A )；

②稳定放大倍数，应引入( B )；

③改变输入电阻和输出电阻，应引入( B )；

④抑制温漂，应引入( A )；

⑤展宽频带，应引入( B )。

…

选择合适答案填入空内。

A.电压

B.电流

C.串联

D.并联

(1)为了稳定放大电路的输出电压，应引入( A )负反馈；

(2)为了稳定放大电路的输出电流，应引入( B )负反馈；

(3)为了增大放大电路的输入电阻，应引入( C )负反馈；

(4)为了减小放大电路的输入电阻，应引入( D )负反馈；

(5)为了增大放大电路的输出电阻，应引入( B )负反馈；

(6)为了减小放大电路的输出电阻，应引入( A )负反馈；

~

下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入括号内。

(1)只要在放大电路中引入反馈,就一定能使其性能得到改善。( × )

(2)放大电路的级数越多，引入的负反馈越强，电路的放大倍数也就越稳定。( × ) (3)反馈量仅仅决定于输出量。( √ )

(4)既然电流负反馈稳定输出电流，那么必然稳定输出电压。( × )

已知一个负反馈放大电路A =105

,F =2×10-3

。试问：

!

(1)?f

A =；(2)若A 的相对变化率为20%，则f

A 的相对变化率为多少

解：(1)因为AF =200 > > 1 ，所以：

1

500f A F

≈

= (2)根据题目所给数据，可知：

53

11

20%0.1%1110210

f f

dA dA A AF A -=

?=?≈++??

已知负反馈放大电路的

4

2

4510(1)(1)1010

A f f j j =

++。

试分析：为了使放大电路能够稳定工作（即不产生自激振荡）, 反馈系数的上限值为多少

]

解：根据放大倍数表达式可知，放大电路高频段有三个截止频率分别为

4110L f Hz =， 52310L L f f Hz ==

因为

23110L L L f f f ==，所以，在52310L L f f f Hz === 时，A

约为60d B ，附加

相移约为-180o

，为了使23L L f f f ==时的20lg AF

小于0d B ，即不满足自激振荡的幅值条件，

反馈系数20lg

F

的上限值应为-60d B ，即

F

的上限值为10-3

。

在图所示电路中，已知A 为电流反馈型集成运放，试问：(1)中频电压放大倍数；(2)上限截止频率。

图 解图

。

解：画出图 所示电路中集成运放的等效电路如解图 所示。因为r o 很小，反相输入端电位为：

n i i o i U U I r U =-≈

将集成运放的内部电路替换为教材中图 所示电路（参阅P310 ~P311 ) ， 可得：i

o I j CU ω=

而 ()()n f i f n n o o o

i

o f f f f f

U R R U R R U U U U U I j CU R R RR R RR R ω++-≈

+=-=-= ∴ 1()

()f i f o f f

j R C U R R U R RR ω++≈

即：

1(1)1f o u i f R U A U R j R C

ω=

≈+?+

—

∴(1)

1f u R A R

=+

；(2)上限截止频率为：

1

2H f f R C

π=

填空：

(1) ( 同相比例 )运算电路可实现A u ＞1 的放大器。 (2) ( 反相比例 )运算电路可实现A u ＜0 的放大器。 (3) ( 微分 )运算电路可将三角波电压转换成方波电压。 (4)( 同相求和 )运算电路可实现函数123Y aX bX cX =++，a 、b 和c 均大于零。

?

(5) ( 反相求和 )运算电路可实现函数123Y aX bX cX =++，a 、b 和c 均小于零。

(6)( 乘方 )运算电路可实现函数2Y

aX =。

在图(a)所示电路中，已知输入电压u I 的波形如图(b)所示，当t =0时u C =0。 试画出输出电压u O 的波形。

(a) (b)

图

~

解：输出电压的表达式为2

111()t O

I O t u u dt u t RC

=-

+? 当u I 为常量时：

21121121157

11

()()()()100()()1010O I O I O I O u u t t u t u t t u t u t t u t RC -=-

-+=--+=--+? 若t =0时u O =0；则

当t =5mS 时，31005510 2.5O

u V V

-=-???=-。

当t =15mS 时，3[100(5)1010( 2.5)] 2.5O u V V

-=-?-??+-=。

因此输出波形如解图所示。

《

解图

试分别求解图所示各电路的运算关系。

(a) (b)

^

(c) (d)

图

解：利用节点电流法，可解出各电路的运算关系分别为：

( a ) 2

11

1

100

O I I I I

R

u u u dt u u dt

R R C

=--=--

??

( b ) 设两电容的充电电流为:1

11

C I

du du

i C C

dt dt

=?=?(方向向右),则

3

1

1

22

1

()102

I I

O I I

du C du

u iR idt RC u u

C dt C dt

-

=-+=--=--

?

…

( c )反相端：

1

O N C P P

u u u u u dt

RC

=+=+?

同相端：

111

I P

P C I P

u u

u u dt u dt u dt

C R RC RC

-

===-

???

代入上式，得3

1

10

O I I

u u dt u dt

RC

==?

??

( d )

12

1212

1()100(0.5)I I O I I u u u dt u u dt C R R =-

+=-+??

试求出图 所示电路的运算关系。

!

图

解：设A 2的输出为u O2。因为R 1的电流等于C 的电流，所以：

211

2O I I u u dt u dt R C =-

=-?

?

又因为A 2组成以u O 为输入的同相比例运算电路，所以：

2

23

(1)2O O O R u u u R =+

= 比较以上两式，得：O I u u dt =-?

|

所示各电路的传递函数，并说明它们属于哪种类型的滤波电路。

(a) (b)

图

解：利用节点电流法可求出它们的传递函数。

在图(a)所示电路中

2211()11u R sR C

A s sR C

R sC

=-

=-

++

。 故其为高通滤波器。

在图(b)所示电路中

22211211/()

1()1u R R R sC sC A s R R sR C

?

+=-

=-?

+。

故其为低通滤波器。

|

判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果。 (1)在图所示方框图中，产生正弦波振荡的相位条件是A F ??=。( × )

(2)因为RC 串并联选频网络作为反馈网络时的0o F ?=，单管共集放大电路的0o A ?=，满足

正弦波振荡电路的相位条件π

??n A F

2=+，故合理连接它们可以构成正弦波振荡电路。( × )

(3)在RC 桥式正弦波振荡电路中，若RC 串并联选频网络中的电阻均为R ，电容均为C ，则其振荡频率

1/o f RC =。( × )

(4)电路只要满足

1=F A

，就一定会产生正弦波振荡。( × ) (5)负反馈放大电路不可能产生自激振荡。( × )

|

(6)在LC 正弦波振荡电路中，不用通用型集成运放作放大电路的原因是其上限截止频率太低。

( √ )

判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果。

(1) 为使电压比较器的输出电压不是高电平就是低电平，就应在其电路中使集成运放不是工作在开环状态，就是仅仅引入正反馈。 ( √ )

(2)如果一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同，那么当它们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。( × )

(3)输入电压在单调变化的过程中，单限比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。( √ ) (4)单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。( × )