《电子电路基础》习题解答第1章分析

第一章习题解答题1.1电路如题图1.1所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并求出ＡＯ两端的电压ＵＡＯ。设二极管是理想的。解：分析：二极管在外加正偏电压时是导通，外加反偏电压时截止。正偏时硅管的导通压降为0.6～0.8V。锗管的导通压降为0.2～0.3V。理想情况分析时正向导通压降为零，相当于短路；反偏时由于反向电流很小，理想情况下认为截止电阻无穷大，相当于开路。分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法”，即：先假设二极管所在支路断开，然后计算二极管的阳极（P端）与阴极（N端）的电位差。若该电位差大于二极管的导通压降，该二极管处于正偏而导通，其二端的电压为二极管的导通压降；如果该电位差小于导通压降，该二极管处于反偏而截止。如果电路中存在两个以上的二极管，由于每个二极管的开路时的电位差不等，以正向电压较大者优先导通，其二端电压为二极管导通压降，然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。一般情况下，对于电路中有多个二极管的工作状态判断为：对于阴极（N端）连在一起的电路，只有阳极（P端）电位最高的处于导通状态；对于阳极（P端）连在一起的二极管，只有阴极（N端）电位最低的可能导通。图（a）中，当假设二极管的VD开路时，其阳极（P端）电位PU为-6V，阴极（N端）电位NU为-12V。VD处于正偏而导通，实际压降为二极管的导通压降。理想情况为零，相当于短路。所以VUAO6；图（b）中，断开VD时，阳极电位VUP15，阴极的电位VUN12，∵NPUU∴VD处于反偏而截止∴VUAO12；图（c），断开VD1,VD2时∵VUP01VUN12111NPUUVUP152VUN12222NPUU∴VD1处于正偏导通，VD2处于反偏而截止VUAO0；或，∵VD1，VD2的阴极连在一起∴阳极电位高的VD1就先导通，则A点的电位VUAO0，而ANPUUVU2215∴VD2处于反偏而截止图（d），断开VD1、VD2，∵VUP121VUN0111NPUUVUP122VUN6222NPUU；∴VD1、VD2均处于反偏而截止。题1.2试判断题图1.2中的二极管是导通还是截止，为什么？解：分析：在本题的分析中应注意二个问题：（1）电位都是对固定的参考点之间的压差，参考点就是通常所称的接地点；（2）求电位时注意各电压的方向。图（a），设图中电阻25K与5K的连接点为C，则，当假设VD开路时，VUA1151014010VUUUBCCB5.315.2102182152555∵APUUBNUUNPUU∴VD处于反偏而截止图（b），同样设图中电阻25K与5K的连接点为C，假设VD断开，则：VUA1151014010VUUUBCCB5.115.2102182152555∵BAUU∴VD处于反偏而截止；图（c），设图中25K与5K的连接点为C，假设VD断开，则：VUA1151014010VUUUBCCB5.025.2202182152555∵BAUU∴VD处于正偏导通状态题1.3己知在题图1.3中，)(sin10VtuI,kRL1，试对应地画出二极管的电流、电压以及输出电压的波形，并在波形图上标出幅值。设二极管的正向压降和反向电流可以忽略。CBCB——解：分析：二极管在外加正偏电压时导通，外加反偏电压时截止。如果忽略二极管正向导通压降及反向漏电流，则二极管相当于一个理想的开关。即：正偏时相当于开关“闭合”，截止时相当于开关“断开”。tuisin10(1).在ui正半周，二极管正偏而导通，uD=0uO=tuisin10(V)iD=tRuLOsin10(mA)(2).在ui负半周，二极管反偏而截止，iD=0uO=0uD=tuisin10(V)题1.4电路如题图1.4所示，稳压管ＤＺ的稳定电压ＵＺ=8V，限流电阻Ｒ=k3，设)(sin15VtuI，试画出ou的波形。解：分析：稳压管的工作是利用二极管在反偏电压较高使二极管击穿时，在一定的工作电流限制下，二极管两端的的电压几乎不变。其电压值即为稳压管的稳定电压Uz。而稳压管如果外加正向偏压时，仍处于导通状态。设稳压管具有理想特性，即反偏电压只有达到稳压电压时，稳压管击穿。正偏时导通压降为零，则tuisin15(V)Uz=8V当iuUz时，稳压管击穿而处于稳定状态，uO=Uz；而0iu8V时，稳压管处于反偏而截止，uO=iu；当0iu时，稳压管将处于正偏而导通，uO=0。题1.5在题图1.5中，已知电源电压VV10，200R，kRL1，稳压管的VUZ6，试求∶①稳压管中的电流ZI？②当电源电压Ｖ升高到１２Ｖ时，ZI将变为多少？③当Ｖ仍为１０Ｖ，但LR改为k2时，ZI将变为多少？解：分析：由稳压管的特性可知，在稳压管处于反向击穿时，流过的电流可以有较大的变化，而其两端电压几乎不变。(1).∵VUUZO6∴∵VUUUZR4610∴mAkRUIRR200.24∴mAIIILRRZ14620(2).当U升高至12V时，∵VUUZO6不变，∴6mA16LRRRUILVUUUZR6612∴mAkRUIRR300.26∴mAIIILRRZ24630(3).当KRL2时，3mA26LRRRUIL∵VU10∴mAkRUUIZR202.0610∴mAIIILRRZ173206mA16LoRRUIL题1.6测得工作在放大电路中几个半导体三极管三个电极电位1U、2U、3U分别为下列各组数值，试判断它们是ＮＰＮ型还是ＰＮＰ型？是硅管还是锗管？并确定e、b、c。①VU5.31，VU8.22，VU123；②VU31，VU8.22，VU123；③VU61，VU3.112，VU123；④VU61，VU8.112，VU123解：分析：工作在放大电路中的三极管应满足发射结正偏，集电结反偏的条件。且有PN节正偏特性可知，其正偏结电压不会太大。硅管的5.0BEU～V0.7，锗管的1.0BEU～V0.3。所以首先找出电位差在0.1～0.3V或0.5～0.7V的两个电极，则其中必定一个为发射极，一个为基极，另一个电位相差较大的必定为集电极。由PN结反偏特性可知，若集电极电位最高，则该管必定为NPN型三极管；若集电极电位最低，则该管必定为PNP型三极管。若为NPN型三极管，则发射极电位必定为最低电位；若为PNP型三极管，则发射极电位必定为最高电位。由此即可确定发射极。电位值处于中间的一个电极必定为基极。由此可知：(1).,5.31VUVU8.22,VU123，结论：硅NPN型三极管（VUUU7.08.25.32112）bU1，eU2，cU3(2).,31VUVU8.22,VU123，结论：锗NPN型三极管（VUUU2.08.232112）bU1，eU2，cU3(3).,61VUVU3.112，VU123结论：硅PNP型三极管（VUUU7.0123.113223）cU1，bU2，eU3(4).,61VUVU8.112，VU123结论：锗PNP型三极管（VUUU2.0128.113223）cU1，bU2，eU3题1.7测得某电路中几个三极管的各极电位如题图1.7所示，试判断各三极管分别工作在放大区、截止区还是饱和区。解：分析：根据不同的偏置特征，三机管将工作在不同的区域：放大区：发射结正偏，集电结反偏；饱和区：发射结正偏，集电结正偏或者零偏；截止区：发射结反偏或偏压小于开启电压，集电结反偏。如以NPN型三极管为例，其偏压方式与工作状态的关系如图所示：对图（a），NPN型三极管∵07.0VUBE,03.457.0BCU∴工作在放大区；图（b），NPN管，010122VUBE,01212BCU，∴工作在截止区图（c），NPN管，07.0)6(3.5VUBE，03.503.5BCU∴工作在放大区；图（d），NPN管，075.01075.10VUBE，045.03.1075.10BCU∴工作在饱和区；图（e），PNP管，03.003.0VUBE，03.5)5(3.0BCU∴工作在截止区图（f），PNP管，,03.057.4VUBE07.47.4BCU∴工作在饱和区图（g），PNP管，03.0)1(3.1VUBE，07.8)10(3.1BCU∴工作在放大区；图（h），PNP管，03.0127.11VUBE07.387.11BCU∴工作在放大区；题1.8已知题图1.8(a)—(f)中各三极管的均为50，VUBE7.0，试分别估算各电路中三极管的CI和CEU，判断它们各自工作在哪个区(放大区，截止区或饱和区)，并将各管子的工作点分别画在题图1.8(g)的输出特性曲线上。解：分析：三极管在发射结正偏时，管子可能工作在放大区或者饱和区，取决于其基极电流是否超过基极临界饱和电流BSI，若BSBII，则三极管工作在饱和区；若BSBII，则三极管工作在放大区，且BCII。若三极管发射结反偏或者零偏，则该三极管一定工作在截止区。对图（a），发射结正偏，且AmAKIB65065.0207.02∵BSBII∴三极管工作在放大区且mAIIBC3.3065.050VKIUCCE4.323.310210AmAKUICESBS1001.025010210图（b），∵AmAUICESBS1001.025010210AmAIB5.460465.02007.010∵BSBII∴三极管工作在放大区且：mAIIBC3.20465.050VUCE4.523.210图（c），∵AmAUICESBS1001.025010210AmAIB465465.0207.010∵BSBII∴三极管工作在饱和区mAIIIBSCSC5VUUCESCE0图（d），∵发射结反偏，∴三极管处于截止状态VVUICCCEC100图（e），∵三极管发射结零偏，0BI∴三极管处于截止状态VVUICCCEC100图（f），∵BSI,AmAIB5.460465.02007.010∴三极管工作在放大区且VVUmAIICCCEBC103.2题1.9一个ＪＦＥＴ的转移特性曲线如题图1.9所示，试问∶①它是Ｎ沟道还是Ｐ沟道的ＦＥＴ？②它的夹断电压)(offGSU和饱和漏极电流DSSI各是多少？解分析：JFET是一种耗尽型器件，在栅源之间没有外加电压时，其沟道已经存在，且此时加上一特定的外加漏源电源时，所形成的电流即为IDSS，饱和漏极电流。当栅源加反偏电压时，沟道变窄，使同样的漏源电压而漏极电流变小。而当栅源反偏电压大到一特定值UGS（off）时，沟道夹断，漏源电流为零。（1）有图可以看出，转移特性曲线在UGS0区域，而uGS又处于反偏，所以栅极一定为P型材料，即该特性曲线描述的是N沟道JFET。（2）UGS（off）=-4V，IDSS=3mA题1.10已知一个Ｎ沟道增强型Ｍ０Ｓ场效应管的漏极特性曲线如题图1.10所示，试作出VUDS15时的转移特性曲线，并由特性曲线求出该场效应管的开启电压)(thGSU和DOI值，以及当时的跨导mg。解分析：转移特性曲线是指在一定的UDS下，uGS与iD的关系，只要在输出特性曲线上以UDS=15V作一条垂线，与各条不同的uGS值下的iD曲线相交，对应的画在uGS与iD的坐标中。由转移特性曲线可以看出，其开启电压UGS（th）约为2V，