模拟电路第四版课后答案(康华光版本).doc

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第二章

2.4.1电路如图题2.4.1所示。

（1）利用硅二极管恒压降模型求电路的ID和Vo的值；

（2）在室温（300K）的情况下，利用二极管的小信号模型求vo的变化范围。

解

（1）求二极管的电流和电压

（2）求vo的变化范围

图题2.4.1的小信号模型等效电路如图解2.4.l所示，温度T＝300K。

当rd1=rd2=rd时，则

的变化范围为，即1.406V～1.394V。

2.4.3二极管电路如图2.4.3所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压VAO。

设二极管是理想的。

解图a：

将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为－6V，阴极电位为－12V，故D处于正向偏置而导通，VAO=–6V。

图b：

D的阳极电位为－15V，阴极电位为－12V，D对被反向偏置而截止，VAO＝－12V。

图c：

对D1有阳极电位为0V，阴极电位为－12V，故D1导通，此后使D2的阴极电位为0V，而其阳极为－15V，故D2反偏截止，VAO=0V。

图d：

对D1有阳极电位为12V，阴极电位为0V，对D2有阳极电位为12V，阴极电位为

－6V．故D2更易导通，此后使VA＝－6V；D1反偏而截止，故VAO＝－6V。

2.4.4试判断图题2.4.4中二极管是导通还是截止，为什么？

解图a：

将D断开，以“地”为电位参考点，这时有

D被反偏而截止。

图b：

将D断开，以“地”为参考点，有

D被反偏而截止。

图c：

将D断开，以“地”为参考点，有

D被正偏而导通。

2.4.7电路如图题2.4.7所示，D1，D2为硅二极管，当vi＝6sinωtV时，试用恒压降模型和

折线模型（Vth＝0.5V，rD＝200Ω）分析输出电压vo的波形。

解

（1）恒压降等效电路法

当0＜|Vi|＜0.7V时，D1、D2均截止，vo＝vi；当vi≥0.7V时；D1导通，D2截止，vo＝

0.7V；当vi≤0.7V时，D2导通，D1截止，vo＝－0．7V。

vi与vo波形如图解2.4.7a所示。

（2）折线等效电路如图解2.4.7b所示，图中Vth＝0．5V，rD＝200Ω。

当0＜|Vi|＜0．5V时，D1，D2均截止，vo=vi；vi≥0．5V时，D1导通，D2截止。

vi≤－0.5V时，D2导通，D1截止。

因此，当vi≥0．5V时有

同理，vi≤－0.5V时，可求出类似结果。

vi与vo波形如图解2．4．7c所示。

2.4.8二极管电路如图题2．4．8a所示，设输入电压vI（t）波形如图b所示，在0＜t＜5ms的时间间隔内，试绘出vo（t）的波形，设二极管是理想的。

解vI（t）＜6V时，D截止，vo（t）＝6V；vI（t）≥6V时，D导通

2.4.13电路如图题2．4．13所示，设二极管是理想的。

（a）画出它的传输特性；（b）若输入电压vI=vi=20sinωtV，试根据传输特性绘出一周期的输出电压vo的波形。

解（a）画传输特性

0＜vI＜12V时，D1，D2均截止，vo＝vI；

vI≥12V时，D1导通，D2截止

－10V＜vI＜0时，D1，D2均截止，vo＝vI；

vI≤－10V时，D2导通，D1截止

传输特性如图解2．413中a所示。

（b）当vo＝vI=20sinωtV时，vo波形如图解2．4．13b所示。

2.5.2两只全同的稳压管组成的电路如图题2．5．2所示，假设它们的参数V2和正向特性的Vth、rD为已知。

试绘出它的传输特性。

解当|vI|＜（Vz＋Vth）时，Dzl、DZ2均截止，vo＝vI；

|vI|≥（Vz＋Vth）时，Dzl、DZ2均导通

传输特性如图解2．5．2所示。

第三章

3.1.1测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为VA＝－9V，VB＝一6V，Vc＝6．2V，试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c，并说明此BJT是NPN管还是PNP管。

解由于锗BJT的|VBE|≈0.2V，硅BJT的|VBE|≈0．7V，已知用BJT的电极B的VB＝一6V，电极C的Vc＝–6．2V，电极A的VA＝－9V，故电极A是集电极。

又根据BJT工作在放大区时，必须保证发射结正偏、集电结反偏的条件可知，电极B是发射极，电极C是基极，且此BJT为PNP管。

3.2.1试分析图题3．2．1所示各电路对正弦交流信号有无放大作用。

并简述理由。

（设各电容的容抗可忽略）

解图题3．2．la无放大作用。

因Rb=0，一方面使发射结所加电压太高，易烧坏管子；另一方面使输人信号vi被短路。

图题3．2．1b有交流放大作用，电路偏置正常，且交流信号能够传输。

图题3．2．lc无交流放大作用，因电容Cbl隔断了基极的直流通路。

图题3．2．id无交流放大作用，因电源Vcc的极性接反。

3.3.2测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域。

（a）VC＝6VVB＝0.7VVE＝0V

（b）VC＝6VVB＝2VVE＝1.3V

（c）VC＝6VVB＝6VVE＝5.4V

（d）VC＝6VVB＝4VVE＝3.6V

（。

）VC＝3.6VVB＝4VVE＝3.4V

解（a）放大区，因发射结正偏，集电结反偏。

（b）放大区，VBE＝（2—l．3）V＝0．7V，VCB＝（6－2）V＝4V，发射结正偏，集电结反偏。

（C）饱和区。

（d）截止区。

（e）饱和区。

3.3.5设输出特性如图题3．3．1所示的BJT接成图题3．3.3所示的电路，具基极端上接VBB＝3．2V与电阻Rb＝20kΩ相串联，而Vcc＝6V，RC＝200Ω，求电路中的IB、IC和VCE的值，设VBE＝0．7V。

解

由题3．3．1已求得β＝200，故

3.3.6图题3．3．6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线，试求：

（1）电源电压VCC，静态电流IB、IC和管压降VCE的值；

（2）电阻Rb、RC的值；（3）输出电压的最大不失真幅度；（4）要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅值是多少？

解

（1）由图3．3．6可知，直流负载线与横坐标轴的交点即Vcc值的大小，故Vcc=6V。

由Q点的位置可知，IB＝20µA，IC＝1mA，VCE＝3V。

（2）由基极回路得：

由集－射极回路得

（3）求输出电压的最大不失真幅度

由交流负载线与输出特性的交点可知，在输人信号的正半周，输出电压vCE从3V到0．8V，变化范围为2.2V；在输入信号的负半周，输出电压vCE从3V到4．6V，变化范围为1．6V。

综合起来考虑，输出电压的最大不失真幅度为1．6V。

（4）基极正弦电流的最大幅值是20µA。

3.4.1画出图题3.4.1所示电路的小信号等效电路，设电路中各电容容抗均可忽略，并注意标出电压、电流的正方向。

解图题3.4.1所示各电路的小信号等效电路如图解3.4.1所示。

3.4.2单管放大电路如图题3.4.2所示已知BJT的电流放大系数β＝50。

（1）估算Q点；

（2）画出简化H参数小信号等效电路；（3）估算BJT的朝人电阻rbe；（4）如输出端接入4kΩ的电阻负载，计算及。

解

（1）估算Q点

（2）简化的H参数小信号等效电路如图解3.4.2所示。

（3）求rbe

（4）

3.4.5在图题3.4.5所示电路中设电容C1、C2、C3对交流信号可视为短路。

（1）写出静态电流Ic及电压VCE的表达式；

（2）写出电压增益、输人电或Ri．和输出电阻Ro的表达式；（3）若将电容C3开路，对电路将会产生什么影响？

解

（1）Ic及VCE的表达式

（2）、Ri．和Ro的表达式

（3）C3开路后，将使电压增益的大小增加

同时Ro也将增加，。

3.5.2如图题3.5.2所示的偏置电路中，热敏电阻Rt具有负温度系数、问能否起到稳定工作点的作用？

解图题3.5.2a所示电路能稳定Q点，过程如下：

图题3.5.2b所示电路不能稳定Q点，因为

3.5.4电路如图3.5.4所示，设β＝100，试求：

（1）Q点；

（2）电压增益和；（3）输入电阻Ri；（4）输出电阻RO1和RO2、

解

（1）求Q点

（2）求rbe及Ri

（3）

（4）求RO1和RO2、

3.6.3共基极电路如图题3.6.3所示。

射极电路里接入一恒流源，设。

试确定电路的电压增益、输入电阻和输出电阻。

解

其中IE＝1.01mA。

。

3.7.1某放大电路中AV的数幅频特性如图题3．7．1所示。

（1）试求该电路的中频电压增益，上限频率fH，下限频率fL；

（2）当输人信号的频率f＝fL或f＝fH时，该电路实际的电压增益是多少分贝？

解

（1）由图题3．7．1可知，中频电压增益＝1000，上限频率人fH＝108HZ，下限频率fL＝102HZ。

（2）当f＝fL或f＝fH时，实际的电压增益是57dB。

3.7.3一放大电路的增益函数为

试绘出它的幅频响应的波特图，并求出中频增益、下限频率fL和上限频率fH以及增益下降到1时的频率。

解对于实际频率而言，可用代人原增益传递函数表达式，得

由此式可知，中频增益|AM|＝10，f＝10HZ，fH＝106HZ。

其幅频响应的波特图如图解3.7.3所示。

增益下降到1时的频率为IHZ及10MHZ。

3.7.6一高频BJT，在Ic＝1.5mA时，测出其低频H参数为：

rbe＝1.1KΩ，βo＝50，特征频率＝100MHz，，试求混合型参数。

3.7.8电路如图3．5．1所示（射极偏置电路），设在它的输人端接一内阻Rs=5KΩ的信号源．电路参数为：

Rb1=33KΩ，Rb2＝22KΩ。

Re＝3．9KΩ，Rc＝4．7KΩ，RL＝5．1KΩ，

Ce＝50μF（与Re并联的电容器）．

Vcc＝5V．IE≈0.33mA，β0＝120，

rce＝300KΩ，，fT=700MHZ及。

求：

（1）输入电阻Ri;

（2）中频区电压增益|AVM|

（3）上限频率fH。

解

（1）求Ri

（2）求中频电压增益

因

故

（3）求上限频率fH

其中。

第四章

4.1.3一个JFET的转移特性曲线如图题4.1.3所示，试问：

（1）它是N沟道还是P沟道FET？

（2）它的夹断电压VP和饱和漏极电流IDSS各是多少？

解由图题4．1．3可见，它是N沟道JFET，

其VP＝–4V，IDSS＝3mA。

4.3.3一个MOSFET的转移特性如图题4．3．3所示（其中漏极电流iD的方向是它的实际方向）。

试问：

（1）该管是耗尽型还是增强型？

（2）是N沟道还是P沟道FET？

（3）从这个转移特性上可求出该FET的夹断电压VP，还是开启电压VT？

其值等于多少？

解由图题4.3.3可见，它是P沟道增强型MOSFET，其VT＝－4V。

4.4.l增强型FET能否用自偏压的方法来设置静态工作点？

试说明理由。

解由于增强型MOS管在vGS=0时，vD=0（无导电沟道），必须在|vGS|＞|VT|（VT为开启电压）时才有iD，因此，增强型的MOS管不能用自偏压的方法来设置静态工作点。

4.4.4已知电路参数如图题4．4．4所示，FET工作点上的互导gm＝1ms，设rd>>Rd。

（1）

画出小信号等效电路；

（2）求电压增益Av；（3）求放大电路的输人电阻Ri。

解

（1）画小信号等效电路忽略rd，可画出图题4.4.4的小信号等效电路，如图解4.4.4所示。

（2）求Av

（3）求Ri

4.5.1电路参数如图题4.5.1所示。

设FET的参数为gm＝0.8ms，rd＝200kΩ；3AG29（T2）的β＝40，rbe＝1kΩ。

试求放大电路的电压增益Av和输入电阻Ri。

解

（1）求

由于rd＞＞Rd，故rd可忽略，图题4.5.1的小信号等效电路如图解4.5.1所示。

由图有

（2）求Ri

4.5.4电路如图题4.5.4所示，设FET的互导为gm，rd很大；BJT的电流放大系数为β，

输人电阻力rbe。

试说明T1、T2各属什么组态，求电路的电压增益Av、输人电阻Ri；及输出电阻Ro的表达式。

解

（1）T1、T2的组态

T1为源极输出器，T2为共射极电路。

（2）求Av

（3）求Ri和Ro

第五章

5.1.1在甲类、乙类和甲乙类放大电路中，放大管的导通角分别等于多少？

它们中哪一类放大电路效率最高？

解在输入正弦信号情况下，通过三极管的电流ic不出现截止状态（即导通角θ＝2π）的称为甲类；在正弦信号一个周期中，三极管只有半个周期导通（θ＝π）的称为乙类；导通时间大于半周而小于全周（π＜θ＜2π）的称为甲乙类。

其中工作于乙类的放大电路效率最高，在双电源的互补对称电路中，理想情况下最高效率可达78．5％。

5.2.2一双电源互补对称电路如图题5．2．2所示，设已知Vcc＝12V，RL＝16Ω，vI为正弦波。

求：

（1）在BJT的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，负载上可能得到的最大输出功率Pom；

（2）每个管子允许的管耗PCM至少应为多少？

（3）每个管子的耐压|V（BR）CEO|应大于多少？

解

（1）输出功率

（2）每管允许的管耗

（3）每管子的耐压

5.2.4设电路如图题5.2.2所示，管子在输人信号vI作用下，在一周期内T1和T2轮流导电约180o，电源电压Vcc＝20V，负载RL＝8Ω，试计算：

（1）在输人信号Vi＝10V（有效值）时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率；

（2）当输人信号vi的幅值为Vim＝Vcc＝20V时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率。

解（l）Vi＝10V时

输出功率

每管的管耗

两管的管耗

电源供给的功率

效率

（2）

5.3.1一单电源互补对称功放电路如图题5．3．1所示，设vi为正弦波，RL＝8Ω，管子的饱和压降VCES可忽略不计。

试求最大不失真输出功率Pom（不考虑交越失真）为9W时，电源电压Vcc至少应为多大？

解由

则有

5.3.3一单电源互补对称电路如图题5．3．3所示，设T1、T2的特性完全对称，vi为正弦波，Vcc＝12V，RL＝8Ω。

试回答下列问题：

（1）静态时，电容C2两端电压应是多少？

调整哪个电阻能满足这一要求？

（2）动态时，若输出电压vo出现交越失真，应调整哪个电阻？

如何调整？

（3）若R1＝R2＝1.1KΩ，T1和T2的β＝40，|VBE|=0．7V，PCM＝400mw，假设D1、D2、R2中任意一个开路，将会产生什么后果？

解

（1）静态时，C2两端电压应为Vc2＝Vcc/2=6V，调整R1或R2可满足这一要求。

（2）若vo出现交越失真，可增大R2。

（3）若D1、D2或R2中有一个开路，则由于T1、T2的静态功耗为

即，所以会烧坏功放管。

第六章

6.1.2电路如图题6.1.2所示，所有BJT的β均很大，VBE＝0.7V，且T2、T3特性相同，电路参数如图。

问：

（1）T2、T3和R组成什么电路？

在电路中起什么作用？

（2）电路中T1、Re1起电平移动作用，保证vi＝0时，vo＝0。

求IREF、Ic3和Re1的值。

解

（1）T2、T3和R组成镜像电流源电路，在电路中作为BJTT1的恒流源负载，提高带负载能力。

（2）当vi＝0时，vo＝0

6.2.2双端输人、双端输出理想的差分式放大电路如图题6.2.2所示。

求解下列问题

（1）

若vi1=1500μV。

vi2=500μV，求差模输人电压vid，共模输入电压vic的值；

（2）若AVD＝100，求差模输出电压vod；（3）当输入电压为vid时，若从C2点输出，求vc2与vid的相位关系；（4）若输出电压vo＝1000vi1－999vi2时，求电路的从AVD、Avc和KCMR的值。

解

（1）差模输人电压为

共模输人电压为

（2）AVD＝100，差模输出电压为

（3）同相。

（4），求AVD、AVD和KCMR

所以

则

6.2.5电路如图题6.2.5所示，JFET的gm＝2mS，rDS＝20kΩ，求：

（1）双端输出时的差模电压增益AVD＝（vo1-vo2）／vid的值；

（2）电路改为单端输出时，AVD1、Avc1和KCMR的值。

解

（1）差模电压增益

（2）单端输出时，差模电压增益

共模电压增益

共模抑制比

6.2.7电路如图题6.2.7所示，已知BJT的β1=β2=β3=50，rce=200kΩ，VBE=0.7V，试求单端输出时的差模电压增益AVD2、共模抑制比KCMR、差模输人电阻Rid和输出电阻Ro。

提示：

AB两端的交流电阻

解R2两端的电压为

单端输出差模电压增益

AB两端交流电阻为

单端输出的共模电压增益

共模抑制比

差模输人电阻

输出电阻

6.2.9电路如图题6.2.9所示，设所有BJT的β＝20，rbe＝2.5KΩ，rce＝200KΩ，FET的gm＝4mS，其它参数如图所示。

求：

（1）两级放大电路的电压增益Av＝Av1·Av2；

（2）Rid和Ro；（3）第一级单端输出时的差模电压增益、共模电压增益Avc1和共模抑制比KCMR

注：

源极恒流源交流等效电阻为

解

（1）两级放大电路的电压增益

（2）输入电阻

输出电阻

（3）第一级单端输出时的差模电压增益

T1、T2源极恒流源交流等效电阻

第一级单端输出的共模电压增益

共模抑制比

第七章

7.1.1在图题7.1.1所示的各电路中，哪些元件组成了级间反馈通路？

它们所引人的反馈

是正反馈还是负反馈？

是直流反馈还是交流反馈？

（设各电路中电容的容抗对交流信号均可忽略）

解图题7.1.la中，由电阻R1、R2组成反馈通路，引人负反馈，交、直流反馈均有；b图中，由Re1且人负反馈，交、直流反馈均有，由Rf1、Rf2引人直流负反馈；c图中，由Rf、Re2引人负反馈，交、直流反馈均有；d图中，由R1、R2引人负反馈，交、直流反馈均有；e图中，由A2、R3引人负反馈，交、直流反馈均有；f图中，由R6引人负反馈，交、直流反馈均有。

7.1.2试判断图题7.1.1所示各电路的级间交流反馈的组态。

解图题7.1.1a中，R2、R1引入电压并联负反馈；

b图中，Re1引入电流串联负反馈；

c图中，Rf、Re2引入电流并联负反馈；

d图中，R2、R1引入电压串联负反馈；

e图中，A2、R3引入电压并联负反馈；

f图中，R6引入电流串联负反馈；

7.1.4电路如图7.1.4所示，

（1）分别说明Rf1，Rf2引入的两路反馈的类型及各自的主要作用；

（2）指出这两路反馈在影响该放大电路性能方面可能出现的矛盾是什么？

（3）为了消除上述可能出现的矛盾，有人提出将Rf2断开，此方法是否可行？

为什么？

你认为怎样才能消除这个矛盾？

解

（1）Rf1在第一、三级间引入交、直流负反馈，此直流负反馈能稳定前三级的静态工作点，其交流反馈为电流串联负反馈，可稳定第三级的输出电流，同时提高整个放大电路的输人电阻；Rf2在第一、四级间引入交、直流负反馈，其中直流负反馈为T1；提供直流偏置，且稳定各级的静态工作点，而其交流反馈为电压并联负反馈，可稳定该电路的输出电压，即降低电路的输出电阻，另外也降低了整个电路的输人电阻。

（2）Rf1的引入使Rif上升，而Rf2的引入使Rif下降，产生矛盾。

（3）不能断开Rf2，因Rf2是T1的偏置电阻，否则电路不能正常工作。

消除上述矛盾的方法是在的两端并一容量足够大的电容器，去掉Rf2上的交流负反馈，这对输出电压的稳定不会有很大影响，因为T4是射极输出器。

7.1.6设图题7.1.6所示电路中的开环增益很大。

（1）指出所引反馈的类型；

（2）写出

输出电流的表达式；（3）说明该电路的功能。

解

（1）由R2、R3引入了电流并联负反馈。

（2）在深度负反馈条件下（因开环增益很大），由“虚短”、“虚断”可知

已知，则

（3）此电路可视为压控电流源。

7.2.2某反馈放大电路的方框图如图题7.2.2所示。

试推导其闭环增益的表达式。

解设该放大电路的开环增益为

7.3.2负反馈放大电路的反馈系数,试绘出闭环电压增益与开环电压增益AVO之间的关系曲线。

设AVO在1与1000之间变化。

解依据式

及，可画出与AVO的关系曲线如图解7.3.2所示。

7.3.7一运放的开环增益为106，其最低的转折频率为5Hz。

若将该运放组成一同相放大电路，并使它的增益为100，问此时的带宽和增益－带宽积各为多少？

解因开环与闭环时的增益一带宽积相等，故增益一带宽积为A·BW≈A·fH＝5×106Hz，闭环时的带宽

7.3.9图题7.1.1所示各电路中，哪些电路能稳定输出电压？

哪些电路能稳定输出电流？

哪些电路能提高输入电阻？

哪些电路能降低输出电阻？

解图题7.1.1所示各电路中：

稳定输出电压的有：

a，d，e

稳定输出电流的有：

b，c，f

提高输入电阻的有：

b，d，f

降低输出电阻的有：

a，d，e

7.4.4在图题7.1.1a、b、c、e所示各电路中，在深度负反馈的条件下，试近似计算它的闭环增益。

解图