《模拟电子技术基础》典型习题解答

1半导体器件的基础知识1.1电路如图P1.1所示，已知ui＝5sinωt(V)，二极管导通电压UD＝0.7V。试画出ui与uO的波形，并标出幅值。图P1.1解图P1.1解：波形如解图P1.1所示。1.2电路如图P1.2（a）所示，其输入电压uI1和uI2的波形如图（b）所示，二极管导通电压UD＝0.7V。试画出输出电压uO的波形，并标出幅值。图P1.2解：uO的波形如解图P1.2所示。2解图P1.21.3已知稳压管的稳定电压UZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA，最大功耗PZM＝150mW。试求图P1.3所示电路中电阻R的取值范围。图P1.3解：稳压管的最大稳定电流IZM＝PZM/UZ＝25mA电阻R的电流为IZM～IZmin，所以其取值范围为k8.136.0ZZI～IUUR1.4已知图P1.4所示电路中稳压管的稳定电压UZ＝6V，最小稳定电流IZmin＝5mA，最大稳定电流IZmax＝25mA。（1）别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值；（2）若UI＝35V时负载开路，则会出现什么现象?为什么？图P1.4解：（1）当UI＝10V时，若UO＝UZ＝6V，则稳压管的电流小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故V33.3ILLOURRRU当UI＝15V时，若UO＝UZ＝6V，则稳压管的电流小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故LOIL5VRUURR当UI＝35V时，稳压管中的电流大于最小稳定电流IZmin，所以UO＝UZ＝6V。（2）RUUI)(ZIDZ29mA＞IZM＝25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。1.5电路如图P1.5（a）、（b）所示，稳压管的稳定电压UZ＝3V，R的取值合适，uI的波3形如图（c）所示。试分别画出uO1和uO2的波形。图P1.5解图P1.5解：波形如解图P1.5所示1.6测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.6所示。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。图P1.64解：晶体管三个极分别为上、中、下管脚，答案如解表P1.6所示。解表P1.6管号T1T2T3T4T5T6上ecebcb中bbbeee下ceccbc管型PNPNPNNPNPNPPNPNPN材料SiSiSiGeGeGe1.7电路如图P1.7所示，试问β大于多少时晶体管饱和？图P1.7解：取UCES＝UBE，若管子饱和，则CbCBECCbBECCRRRUVRUV所以，100CbRR时，管子饱和。1.8分别判断图P1.8所示的各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。5图P1.8解：（a）可能（b）可能（c）不能（d）不能，T的发射结会因电流过大而损坏。（e）可能6第二章基本放大电路2.1分别改正图P2.1所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信号。要求保留电路原来的共射接法和耦合方式。图P2.1解：（a）将－VCC改为＋VCC。（b）在＋VCC与基极之间加Rb。（c）将VBB反接，且在输入端串联一个电阻。（d）在VBB支路加Rb，在－VCC与集电极之间加Rc。2.2电路如图P2.2（a）所示，图（b）是晶体管的输出特性，静态时UBEQ＝0.7V。利用图解法分别求出RL＝∞和RL＝3kΩ时的静态工作点和最大不失真输出电压Uom（有效值）。图P2.2解：空载时：IBQ＝20μA，ICQ＝2mA，UCEQ＝6V；最大不失真输出电压峰值约为5.3V，有效值约为3.75V。7带载时：IBQ＝20μA，ICQ＝2mA，UCEQ＝3V；最大不失真输出电压峰值约为2.3V，有效值约为1.63V。如解图P2.2所示。解图P2.22.3电路如图P2.3所示，晶体管的＝80，'bbr=100Ω。分别计算RL＝∞和RL＝3kΩ时的Q点、uA、Ri和Ro。图P2.3解：在空载和带负载情况下，电路的静态电流、rbe均相等，它们分别为k3.1mV26)1(mA76.1Aμ22EQbb'beBQCQBEQbBEQCCBQIrrIIRURUVI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k593k3.1308V2.6cobesbebebebibeccCQCCCEQRRArRrArrRRrRARIVUuusu∥8RL＝5kΩ时，静态管压降、电压放大倍数分别为47115V3.2)(besbebe'LLcCQLcLCEQuusuArRrArRARRIRRRU∥k5k3.1cobebebiRRrrRR∥2.4电路如图P2.4所示，晶体管的＝100，'bbr=100Ω。（1）求电路的Q点、uA、Ri和Ro；（2）若电容Ce开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？图P2.4解：（1）静态分析：V7.5)(Aμ101mA1V2efcEQCEQEQBQefBEQBQEQCCb2b1b1BQRRRIVUIIRRUUIVRRRUCC动态分析：k5k7.3])1([7.7)1()(k73.2mV26)1(cofbeb2b1ifbeLcEQbb'beRRRrRRRRrRRAIrru∥∥∥（3）Ri增大，Ri≈4.1kΩ；uA减小，ef'LRRRAu≈－1.92。92.5设图P2.5所示电路所加输入电压为正弦波。试问：（1）1uA=o1U/iU≈?2uA=o2U/iU≈?（2）画出输入电压和输出电压ui、uo1、uo2的波形。图P2.5解：（1）因为通常β＞＞1，所以电压放大倍数分别应为1)1()1(1)1(ee2ecebec1RrRARRRrRAbeuu－（2）两个电压放大倍数说明uo1≈－ui，uo2≈ui。波形如解图P1.5所示。解图P1.52.6电路如图P2.6所示，晶体管的＝80，rbe=1kΩ。（1）求出Q点；（2）分别求出RL＝∞和RL＝3kΩ时电路的uA、Ri、Ro。10图P2.6解：（1）求解Q点：V17.7mA61.2)1(Aμ3.32)1(eEQCCCEQBQEQebBEQCCBQRIVUIIRRUVI（2）求解输入电阻和电压放大倍数：RL＝∞时996.0)1()1(k110])1([ebeeebebiRrRARrRRu∥RL＝3kΩ时992.0))(1())(1(k76)])(1([LebeLeLebebiRRrRRARRrRRu∥∥∥∥371bebseorRRRR∥∥2.7电路如图P2.7所示，晶体管的＝60，'bbr=100Ω。（1）求解Q点、uA、Ri和Ro；（2）设sU＝10mV（有效值），问iU＝？oU＝？若C3开路，则iU＝？oU＝？图P2.711解：（1）Q点：V56.4)(mA86.1Aμ31)1(ecEQCCCEQBQCQebBEQCCBQRRIVUIIRRUVIuA、Ri和Ro的分析：k395)(952952mV26)1(cobeLcbebiEQbb'beRRrRRArRRIrru∥∥（2）设sU＝10mV（有效值），则mV304mV2.3iosisiiUAUURRRUu若C3开路，则mV4.14mV6.95.1k3.51])1([ioisiieLcebebiUAUURRRURRRARrRRusu∥∥2.8已知图P2.8（a）所示电路中场效应管的转移特性如图（b）所示。求解电路的Q点和uA。图P2.8解：（1）求Q点：根据电路图可知，UGSQ＝VGG＝3V。从转移特性查得，当UGSQ＝3V时的漏极电流IDQ＝1mA12因此管压降UDSQ＝VDD－IDQRD＝5V。（2）求电压放大倍数：20VmA22DmDODQGS(th)mRgAIIUgu2.9图P2.9中的哪些接法可以构成复合管？标出它们等效管的类型（如NPN型、PNP型、N沟道结型……）及管脚（b、e、c、d、g、s）图P2.9解：（a）不能。（b）不能。（c）构成NPN型管，上端为集电极，中端为基极，下端为发射极。（d）不能。（e）不能。（f）PNP型管，上端为发射极，中端为基极，下端为集电极。（g）构成NPN型管，上端为集电极，中端为基极，下端为发射极。2.10设图P2.10所示各电路的静态工作点均合适，分别画出它们的交流等效电路，并写出uA、Ri和Ro的表达式。图P2.1013解：（1）图示各电路的交流等效电路如解图P2.10所示。（2）各电路uA、Ri和Ro的表达式分别为图（a）22be23obe11i32be232be1132be2211)1()1(])1([RrRRrRRRrRrRRrRAu∥∥图（b）4obe2321be11ibe242be2321be1be2321)])(1([)())(1())(1(RRrRRrRRrRrRRrrRRAu∥∥∥∥∥∥∥图（c）3obe11id2be232be11d2be221])1([])1([RRrRRrrRrRrrRAu∥图（d）8o213i2be82be2764m)()]([RRRRRRrRrRRRgAu∥∥∥∥解图P2.10142.11已知某基本共射电路的波特图如图P2.11所示，试写出uA的表达式。图P2.11解:)10j1)(10j1(3.2j)10j1)(j101(3255fffAffAuu或2.12已知某共射放大电路的波特图如图P5.3所示，试写出uA的表达式。图P2.12解：观察波特图可知，中频电压增益为40dB，即中频放大倍数为－100；下限截止频率为1Hz和10Hz，上限截止频率为250kHz。故电路uA的表达式为)105.2j1)(10j1)(j1(10)105.2j1)(j101)(j11(100525ffffAfffAuu或152.13已知某电路的幅频特性如图P2.13所示，试问：（1）该电路的耦合方式；（2）该电路由几级放大电路组成；（3）当f＝104Hz时，附加相移为多少？当f＝105时，附加相移又约为多少？图P2.13解:（1）因为下限截止频率为0，所以电路为直接耦合电路；（2）因为在高频段幅频特性为－60dB/十倍频，所以电路为三级放大电路；（3）当f＝104Hz时，φ'＝－135o；当f＝105Hz时，φ'≈－270o。2.14已知某电路电压放大倍数)10j1)(10j1(j105fffAu试求解：（1）muA＝？fL＝？fH＝?（2）画出波特图。解：（1）变换电压放大倍数的表达式，求出muA、fL、fH。5mLH5100j1010010Hz10Hz(1j)(1j)1010uufAAffff（2）波特图如解图P2.14所示。解图P2.14162.15已知两级共射放大电路的电压放大倍数105.2j110j15j1j20054ffffAu（1）muA＝？fL＝？fH＝?（2）画出波特图。解：（1）变换电压放大倍数的表达式，求出muA、fL、fH。Hz10Hz510)105.2j1)(10j1)(5j1(5j104HL3m543ffAffffAuu（2）波特图如解图P2.15所示。解图P2.152.16已知一个两级放大电路各级电压放大倍数分别为52o25o1110j150j1j210j14j1j25fffUUAfffUUAiuiu