模拟电子技术基础(王淑娟、于泳)全部课后答案(高等教育出版社).doc

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模拟电子技术答案

第2章

【2-1】填空：

1．本征半导体是，其载流子是和。

两种载流子的浓度。

2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于，而少数载流子的浓度则与有很大关系。

3．漂移电流是在作用下形成的。

4．二极管的最主要特征是，与此有关的两个主要参数是和。

5．稳压管是利用了二极管的特征，而制造的特殊二极管。

它工作在。

描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是、、、和。

6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将。

1.完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。

2.杂质浓度，温度。

3.少数载流子，（内）电场力。

4.单向导电性，正向导通压降UF和反向饱和电流IS。

5.反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（UZ），工作电流（IEmin），最大管耗（PZmax）和动态电阻（rZ）

6.增大;

【2-2】试分析图2.10.1电路，计算电位器调节端对地的输出电压范围。

图2.10.1题2-2电路图

解：

二极管的正向特性曲线，当电流较大时，比较陡直，也具有一定的稳压特性。

此题就是利用二极管的正向特性来获得比较稳定的低的直流电压值。

可以从其他电源转换而来，例如图中的±12V直流电源，比通过电阻降压要好。

两个二极管正偏工作，a、b二点间的电压为1.4V。

330W的电位器跨接在a、b二点之间，a点是+0.7V，b点是-0.7V。

Uo对地电压的调节范围-0.7V~+0.7V，电位器的中点是0V。

【2-3】电路如图2.10.2所示，二极管均为理想二极管，电压U为220V市电，L1、L2和L3为3个灯泡，请分析哪个灯泡最亮。

图2.10.2题2-3电路图

[解]根据题意，电压U为220V交流市电，故该电路的分析应该从正半周和负半周两个方面进行。

在正半周，D2导通，L2被短路，D1和D3截止，L1和L3各分得电压110V；在负半周，D1和D3导通，L1和L3被短路，L2上承受220V电压；故L2灯最亮。

【2-4】在图2.10.3电路中，U1和U2分别为大小合适的电源，U1>0、U2<0。

二极管D1和D2的正向导通电压为UD，耐压为无穷大，且。

请画出该电路的电压传输特性曲线，并写出A点的电压表达式。

图2.10.3题2-4电路图

[解]当输入电压很低时，，D1二极管反向截止，此过程中D2二极管正向导通，计算可得：

此时输出电压为，定义此电压为Uth。

当时，二极管D1和D2均为导通状态，此时，输出电压跟随输入电压变化；当时，二极管D1导通，D2截止，输出电压。

此题关键在于判断各二极管的工作状态，传输特性如图1.4.8所示。

图1.4.8例1.4.4解图

【2-5】电路如图2.10.4所示，其中ui=20sinωt（mV），f=1kHz，试求二极管VD两端电压和通过它的电流。

假设电容C容量足够大。

图2.10.4题2-5电路图

1．静态分析

静态，是指ui=0，这时ui视作短路，C对直流视作开路，其等效电路如图1.4.2（a）所示。

不妨设UD=0.6V

则

对于静态分析，也可以根据二极管的伏安特性曲线，用图解法求解。

2．动态分析

对于交流信号，直流电源和电容C视作短路；二极管因工作在静态工作点附近很小的范围内，故可用动态电阻rd等效，且，由此可得等效电路如图1.4.2（b）所示。

二极管伏安特性方程：

（1.4.1）

由于二极管两端电压UDUT=26mV，故式1.4.1可简化为：

所以

3．交流和直流相叠加

4．uD和iD波形如图1.4.2（c）、（d）所示。

图1.4.2例1.4.1解图

【2-6】分析图2.10.5所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。

设20℃时二极管的正向电压降UD=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。

该电路有何用途？

电路中为什么要使用电流源？

图2.10.5题2-6电路图

解：

该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。

其温度系数-2mV/℃。

20℃时二极管的正向电压降UD=660mV，50℃时二极管的正向电压降

UD=660-（2´30）=600mV

因为二极管的正向电压降UD是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降UD仅仅是温度一个变量的函数。

【2-7】试分析图2.10.6所示电路的工作情况，图中二极管为理想二极管，u2=10sin100ptV。

要求画出uO的波形图，求输出电压uO的平均值UO（AV）。

图2.10.6题2-7电路图

解：

当u2>0时，VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，uO为正；当u2<0时，VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，uO仍为正。

实现桥式整流，波形如图1-12。

【2-8】在图2.10.7中，试求下列几种情况下输出端对地的电压UY及各元件中通过的电流。

（1）UA=10V，UB=0V；

（2）UA=6V，UB=5V；（3）UA=UB=5V。

设二极管为理想二极管。

图2.10.7题2-8电路图

解：

（1）导通，截止

（2）导通，截止

（3）均导通

【2-9】设硅稳压管VDz1和VDz2的稳定电压分别为5V和10V，正向压降均为0.7V。

求2.10.9各电路的输出电压UO。

图2.10.9题2-10电路图

解：

图（a）15V;图（b）1.4V;图（c）5V;图（d）0.7V.

【2-10】有两个稳压管VDZ1和VDZ2，其稳定电压值分别为5.5V和8.5V，正向压降都是0.5V。

如果要得到3V的稳定电压，应如何连接？

解：

连接方法如图1-5。

图1-5

第四章

【4-1】填空：

1．场效应管从结构上分成和两种类型，它的导电过程仅仅取决于载流子的流动；因而它又称做器件。

2．场效应管属于控制型器件，而双极型晶体管是控制型器件。

7.结型，绝缘栅型，多数，单极型。

8.电压，电流。

【4-2】两个场效应管的转移特性曲线分别如图4.7.1（a）、（b）所示，分别确定这两个场效应管的类型，并求其主要参数（开启电压或夹断电压，低频跨导）。

测试时电流iD的参考方向为从漏极D到源极S。

（a）（b）

图4.7.1题4-2特性曲线

：

（a）P沟道增强型MOS管，开启电压UGS（th）＝－2V，IDO=-1mA

在工作点（UGS＝－5V，ID＝－2.25mA）处，

gm=

（b）N沟道耗尽型MOSFET，夹断电压，

在工作点（UGS＝－2V，ID＝1mA）处，

【4-3】已知图4.7.2（a）所示电路中场效应管的转移特性如图4.7.2（b）所示。

求解电路的Q点和Au。

（a）（b）

图4.7.2题4-3电路图解：

由图4.3（b）转移特性曲线可得：

UGS（th）=2V，过点（6,4）和（4,1）

代入，可得IDO=1mA

由图4.3（a）电路图可得：

UGSQ=3V

UDSQ=VDD-IDQRd=15V-0.25mA10kΩ=12.5V

Au=-gmRd=-0.5mS·10kΩ=-5

【4-4】电路如图4.7.3所示，设MOS管的参数为UGS（th）=1V，IDO=500uA。

电路参数为VDD=5V，－VSS=－5V，Rd=10kΩ，R=0.5kΩ，IDQ=0.5mA。

若流过Rg1、Rg2的电流是IDQ的1/10，试确定Rg1和Rg2的值。

图4.7.3题4-4电路图图4.7.4题4-6电路图

解：

，即0.5=0.5（uGS/1-1）2

由此可得：

uGS=2V

流过Rg1、Rg2的电流约为0.05mA，即有

Rg1+Rg2=10/0.05kΩ=200kΩ

于是可得：

Rg2=45kΩ，Rg1=155kΩ

【4-5】电路如图4.7.3所示，已知Rd=10kΩ，Rs=R=0.5kΩ，Rg1=165kΩ，Rg2=35kΩ，UGS（th）=1V，IDO=1mA，电路静态工作点处UGS=1.5V。

试求共源极电路的小信号电压增益Au=uo/ui和源电压增益Aus=uo/us。

解：

UDSQ=VDD-（-VSS）-IDQ（Rd+R）=5V+5V-0.25mA10.5kΩ=7.375V

Ri=Rg1//Rg2=28.875kΩ

gm＝=1

【4-6】电路如图4.7.4，场效应管的rds>>RD，要求：

1.画出该放大电路的中频微变等效电路；

2.写出、Ri和Ro的表达式；

3.定性说明当Rs增大时，、Ri和Ro是否变化，如何变化？

4.若CS开路，、Ri和Ro是否变化，如何变化？

写出变换后的表达式。

解：

此题的场效应管是增强型的，所以要用增强型的转移特性曲线方程式

由以上三个式子可求出电路的静态工作点。

1.略

2.电压增益Au=–gm（Rd//RL）

对转移特性曲线方程求导数，可得

输入电阻

输出电阻

3.Rs的增大，会使UGS有所下降，静态工作点的ID下降，gm有所减小，Au有所下降，对Ri和Ro没有什么影响。

4.Cs开路，对静态工作点没有影响，但电压增益下降。

Cs开路，对Ri和Ro没有什么影响。

【4-7】在图4.7.5所示电路中，已知UGS=－2V，管子参数IDSS＝－4mA，Up＝UGS（off）=－4V。

设电容在交流通路中可视为短路。

1.求电流IDQ和电阻RS。

2.画出中频微变等效电路，用已求得的有关数值计算Au，Ri和Ro（设rDS的影响可以忽略不计）。

3.为显著提高｜Au｜，最简单的措施是什么？

图4.7.5题4-7电路图图4.7.6题4-8电路图

解：

场效应管是耗尽型，漏极电流可由下式算出

为显著提高|Au|，应在RS两端并联旁路电容。

【4-8】场效应管放大电路如图4.7.6所示，其中Rg1=300，Rg2=120，Rg3=10，Rs=Rd=10，CS的容量足够大，VDD＝16V，设FET的饱和电流，夹断电压Up=UGS（off）=－2V，求静态工作点，然后用中频微变等效电路法求电路的电压放大倍数。

若CS开路再求电压放大倍数。

[解]

1.求静态工作点

该放大电路采用耗尽型场效应三极管，分压偏置电路。

由于栅极回路无静态电流，所以Rg3中无电流。

所以，Rg1和Rg2分压点的电位与栅极电位相等，这种分压偏置可以提高放大电路的输入电阻。

由电路得：

上述方程组代入数据得两组解：

第一组：

ID=0.46mAUGS=-0.6V

第二组：

ID2=0.78mAUGS=-3.8V＜Up

第二组数据不合理，故工作点为：

ID=0.46mA，UGS=-0.6V

2.用微变等效电路求电压放大倍数

放大器的微变等效电路如图2-13（b）；

图2-13（b）2-13题的中频微变等效电路图2-13（c）无CS的微变等效电路

对转移特性曲线方程式求导数，可得

Au=－6.9

3.CS开路时的电压放大倍数

CS开路实际上就是电路出现电流串联负反馈，电压增益下降。

如果没有学习反馈，

仍然可以用微变等效电路法求解。

放大器微变等效电路如图2-13（c）。

因为rd>>Rd、Rs故

于是

第五章

【5-1】填空

1.为了放大从热电偶取得的反映温度变化的微弱信号，放大电路应采用耦

合方式。

2.为了使放大电路的信号与负载间有良好的匹配，以使输出功率尽可能加大，放大电路应采用耦合方式。

3.若两个放大电路的空载放大倍数分别为20和30，则将它们级连成两级放大电路，则其放大倍数为（a.600，b.大于600，c.小于600）

4.在三级放大电路中，已知|Au1|=50，|Au2|=80，|Au3|=25，则其总电压放大倍数|Au|=，折合为dB。

5.在多级放大电路中，后级的输入电阻是前级的；而前级的输出电阻则也可视为后级的。

6．功率放大电路的主要作用是。

7．甲类、乙类、甲乙类放大电路的是依据晶体管的大小来区分的，其中甲类放大；乙类放大；甲乙类放大。

8．乙类推挽功率放大电路的较高，这种电路会产生特有的失真现象称；为消除之，常采用。

9．一个输出功率为10W的扩音机电路，若用乙类推挽功率放大，则应选至少为

W的功率管个。

10．理想集成运算放大器的放大倍数Au＝，输入电阻Ri＝，输出电阻Ro＝。

11．通用型集成运算放大器的输入级大多采用电路，输出级大多采用电路。

1.直接

2.变压器

3.c小于600

4.105，100

5.负载，后级的信号源，信号源内阻

6.向负载提供足够大的功率；

7.导通角，导通角为360°，导通角为180°，大于180°而小于360°；

8.效率，交越失真，甲乙类工作状态；

9.2，2。

10.∞，∞，0

11.差分放大，互补功率输出

【5-2】电路如图5.12.1所示

1．写出及Ri，Ro的表达式，设β1、β2、rbe1、rbe2及电路中各电阻均为已知。

2．设输入一正弦信号时，输出电压波形出现了顶部失真。

若原因是第一级的Q点不合适，问第一级产生了什么失真？

如何消除？

若原因是第二级Q点不合适，问第二级产生了什么失真？

又如何消除？

解：

1．

2．输出电压波形出现了顶部失真。

若原因是第一级的Q点不合适，第一级产生了截止失真，可以通过减小Rb12或增加Rb11的方法消除；若原因是第二级Q点不合适，第二级产生了饱和失真。

可以通过增加Rb2的方法消除。

【5-3】某差分放大电路如图5.12.2所示，设对管的β=50，rbb′=300Ω,UBE=0.7V，RW的影响可以忽略不计，试估算：

1．VT1，VT2的静态工作点。

2．差模电压放大倍数Aud。

3．仿真验证上述结果。

图5.12.1题5-2电路图图5.12.2题5-3电路图

解：

1．静态工作点计算，令

2．

【5-4】在图5.12.3所示的差分放大电路中，已知两个对称晶体管的β=50，rbe=1.2kΩ。

1．画出共模、差模半边电路的交流通路。

2．求差模电压放大倍数。

3．求单端输出和双端输出时的共模抑制比KCMR。

解：

1.在共模交流通路中，电阻R开路，故其半边电路的射极仅接有电阻Re；在差模交流通路中，电阻R的中点电压不变，相当于地，故其半边电路的发射极电阻为Re和R/2的并联。

图3-5（a）共模（b）差模

2．

3．双端输出条件下：

，，

单端输出条件下：

，

【5-5】分析图5.12.4中的电路，在三种可能的答案（a：

增大；b：

减小；c：

不变）中选择正确者填空，设元件参数改变所引起的工作点改变不致于造成放大管处于截止或饱和状态。

1．若电阻Re增大，则差模电压放大倍数，共模电压放大倍数。

2．若电阻R增大，则差模电压放大倍数；共模电压放大倍数。

3．若两个RC增大同样的数量，则差模电压放大倍数；共模电压放大倍数。

图5.12.3题5-4电路图图5.12.4题5-5电路图

解：

提示：

增加，导致减少，增加，故减少，切记不要简单的从的表达式中无确定增加不变。

1.b，b；2.c，a；3.a，a。

【5-6】在图5.12.5所示的放大电路中，各晶体管的β均为50，UBE=0.7V，rbe1=rbe2=3kΩ，rbe4=rbe5=1.6kΩ，静态时电位器RW的滑动端调至中点，测得输出电压Uo=+3V，试计算：

1．各级静态工作点：

IC1、UC1、IC2、UC2、IC4、UC4、IC5、UC5（其中电压均为对地值）以及Re的阻值。

2．总的电压放大倍数（设共模抑制比极大）。

图5.12.5题5-6电路图

解：

1．静态工作点计算：

=20μA

=0.52mA

2.6V

因为

所以,3.9kΩ

2.在不考虑共模输出的条件下，第一级差分电路单端输入，双端输出。

定义的参考方向端为+。

＝－9.83

第二级为双端输入，单端输出

＝46.88

＝－460.8

【5-7】在图5.12.6功放电路中，已知VCC=12V，RL=8Ω。

ui为正弦电压，求：

1．在UCES=0的情况下，负载上可能得到的最大输出功率；

2．每个管子的管耗PCM至少应为多少？

3．每个管子的耐压至少应为多少？

解：

1.POmax=VCC2/2RL=9W；

2.PCM≥0.2Pomax=1.8W，|U＜BR＞CEO|≥2VCC=24V。

【5-8】电路如图5.12.7所示，已知VT1，VT2的饱和压降为2V，A为理想运算放大器且输出电压幅度足够大，且能提供足够的驱动电流。

ui为正弦输入电压。

1．计算负载上所能得到的最大不失真功率；

2．求输出最大时输入电压幅度值Uim；

3．说明二极管VD1，VD2在电路中的作用。

图5.12.6题5-7电路图图5.12.7题5-8电路图

解：

1.Uom=[VCC-UCE（sat）]RL/（Re+RL）=12.48V

Pomax=≈3.2W；

2.Au≈-RF/R1=-12，

故Uim=Uom/|Au|=1.04V；

3.为T1、T2提供一定的静态偏置电压，以克服输出信号的交越失真。

【5-9】单电源乙类互补OTL电路如图5.12.8所示，已知VCC=12V，RL=8Ω，Ui为正弦电压。

1.求UCES=0的情况下，电路的负载上可能得到的最大输出功率Pom是多少？

2.如何选择图中晶体管？

3.在负载电阻不变的情况下，如果要求Pom=9W，试问VCC至少应该多大？

图5.12.8例5-9电路图

[解]

1.求最大输出功率Pom、效率η和管耗PT

最大输出功率Pom为:

2.晶体管必须满足的条件

最大集电极电流

反向击穿电压

最大管耗

3.由，可求得

【5-10】OTL互补对称式功率放大电路如图5.12.9所示，试分析与计算

1.该电路VT1、VT2管的工作方式为哪种类型？

2.静态时VT1管射极电位UE是多少？

负载电流IL是多少？

3.电位器RW的作用？

4.若电容C足够大，VCC=15V，晶体管饱和压降UCES=1V，RL=8Ω，则负载RL上得到的最大不失真输出功率Pom为多大？

图5.12.9例5-10电路图

[解]

1.功率放大电路按其晶体管导通时间的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类和丁类。

该电路中在输入信号周期内，管子导通时间大于半个周期而小于整个周期，属于甲乙类工作方式。

2.二级管