电子电路基础(模电)北京邮电大学.林家儒.第2版.书后习题全解答

第一章思考题与习题1第一章思考题与习题1.1.半导体材料都有哪些特性？为什么电子有源器件都是由半导体材料制成的？1.2.为什么二极管具有单向导电特性？如何用万用表判断二极管的好坏？1.3.为什么不能将两个二极管背靠背地连接起来构成一个三极管？1.4.二极管的交、直流等效电阻有何区别？它们与通常电阻有什么不同？1.5.三极管的放大原理是什么？三极管为什么存在不同的工作状态？1.6.如图P1-1(a)所示的三极管电路，它与图P1-1(b)所示的二极管有何异同？1.7.稳压二极管为何能够稳定电压？1.8.三极管的交、直流放大倍数有何区别？共射和共基电流放大倍数的关系是什么？1.9.三极管的输入特性和输出特性各是什么？1.10.如图P1-2所示，设IS＝10－11A，UT＝26mV，试计算ui=0，0.3V，0.5V，0.7V时电流I的值，以及ui=0.7V时二极管的直流和交流等效电阻。解：由I=IS*(exp(Ui/UT)-1)当Ui=0时，I=0；当Ui=0.3V时，I=1.026×10－6A；当Ui=0.5V时，I=2.248×10－3A；当Ui=0.7V时，I=4.927A；直流等效电阻R=Ui/I=0.7V/4.927A=0.142Ω∵exp(Ui/UT)1∴交流等效电阻Rd=26/I=26/4927=5.277×10－3Ω(a)(b)图P1-1图P1-2＋－uiDi第一章思考题与习题21.11.电路如图P1-3所示，二极管导通电压UD＝0.7V，UT＝26mV，电源U＝3.3V，电阻R＝1kΩ，电容C对交流信号可视为短路；输入电压ui为正弦波，有效值为10mV。试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？解：U＝3.3V100mV，I＝（U－UD）/R＝(3.3－0.7)/1k=2.6mA交流等效电阻：Rd=26/I=10Ω交流电流有效值：Id=Ui/Rd=1mA1.12.图P1-4(a)是由二极管D1、D2组成的电路，二极管的导通电压UD＝0.3V、反向击穿电压足够大，设电路的输入电压u1和u1如图P1-4(b)所示，试画出输出uo的波形。解：1.13.如图P1-5所示电路，设二极管为理想二极管(导通电压UD=0，击穿电压UBR=∞)，试画出输出uo的波形。解：5Vu1t0u2t05V图P1-4(a)图P1-4(b)＋D1u1uoRu2D2P1-5R＋－uoD2D1D3D4图P1-3＋－uiDRCU4.7Vu0t0uot第一章思考题与习题31.14.如图P1-6所示电路，设稳压二极管导通电压UD=0.7V，D1稳压值UZ1＝6.3V，D2稳压值UZ2＝3.3V，试计算：1.当输入电压Ui＝12V时，输出Uo的值。2.当输入电压Ui＝6V时，输出Uo的值。3.当输入电压Ui＝3V时，输出Uo的值。解：(a)1．D2反向导通，D1正向导通，Uo=UZ2＋UD＝4V2.Uo=UZ2＋UD＝4V3.Ui＝3V时，D2反向不导通，Uo=3V(b)1.D1、D2均反向导通，Uo=UZ2＋UZ1＝9.6V2.反向不导通，Uo=6V3.Uo=3V(c)1.D1、D2均正向导通，Uo=UD＋UD＝1.4V2.Uo=UD＋UD＝1.4V3.Uo=UD＋UD＝1.4V(d)1.D2反向导通，D1不导通，Uo=3.3V2.D2反向导通，D1不导通，Uo=3.3V3．D1、D2均不导通，Uo=3V1.15.如图P1-7(a)所示电路，设稳压二极管导通电压UD=0.7V，稳压值UZ＝3.3V，输入电压波形如图P1-7(b)所示，试画出输出uo的波形。图P1-7(a)uit(ms)06V-6Vuo+RD1D2＋ui图P1-7(b)图P1-6Uo+RD1D2＋UiUo+RD1D2＋UiUo+RD1D2＋UiRD1＋UiUo+D2(a)(d)(c)(b)第一章思考题与习题4解：1.16.根据图P1-8各电路中所测的电压值判断三极管的工作状态（放大、饱和、截止和损坏）。解：(a)发射极正偏压，集电极反偏压，IC不为零，是放大状态；(b)发射极正偏压，集电极正偏压0.4V，为饱和状态；(c)发射极正偏压，集电极反偏压，IC为零，而IE和IB不为零，损坏状态；(d)发射极正偏压，集电极反偏压，但IC和IB为零，损坏状态；(e)发射极无偏压，集电极反偏压，为截止状态；(f)发射极正偏压，集电极反偏压，为放大状态。1.17.某三极管的输出特性曲线如图P1-9所示，试确定该三极管的直流和交流放大倍数。解：直流放大倍数=IC/IB=100交流放大倍数=iC/iB=100(a)(b)RC2VRb0.7V6V12VRC6VRb1.2V12V12VRE0.5VRC-6VRb-5.7V-5.3V-12VRE-5V(c)图P1-8RC-2VRb-0.3V-6V-12VRC2VRb0V12V12VRC-2VRb-2V-12V-12V(d)(e)(f)0UCE(V)IC(mA)20uA3IB=010uA30uA40uA69121234图P1-9t(ms)04V-4Vuo第一章思考题与习题51.18.根据图P1-10电路中所测的电压值，试分别计算三极管的基极电流IB、集电极电流IC和放大倍数β值。解：(a)IB=(2-0.7)V/43K=30uAIC=(12-6)/2=3mAβ=IC/IB=100(b)IE=(0+1.01)/1=1.01mAIC=(-5+10)/5=1mAβ=IC/IB=IC/(IE–IC)=1002k2V43k0.7V6V12V5k-3VRb-1.7V-5V-10V1k-1.01V(a)(b)图P1-10第二章思考题与习题6第二章思考题与习题2.1什么是放大？电子电路中为什么要放大？2.2什么是共射、共基、共集放大电路？它们之间有何不同？2.3什么是直流等效电路？什么是交流等效电路？二者有何区别？2.4什么是放大电路的图解分析法？什么是等效电路分析法？它们各适用何种情况？2.5放大电路的分析原则是什么？为什么必须先分析放大电路的静态工作特性？2.6放大电路的为什么要设置静态工作点？它对放大电路的特性有何影响？2.7什么是直流负载线？什么是交流负载线？二者有何区别？2.8什么是直接耦合放大电路？什么是阻容耦合放大电路？它们各有什么特点？2.9什么是截止失真？什么是饱和失真？主要原因是什么？2.10图图P2-1(a)所示电路(β值、各电容足够大),当Rb1=15.6kΩ、Rb2=5kΩ、Rb3=3.4kΩ、RE=500Ω、RC=2.5kΩ时，其工作点如图P2-1(b)中Q1所示，如何调整Rb1和RC使工作点由Q1变到Q2，调整后的Rb1和RC各为多少？解：Q2:UEQ=RE*IE=500Ω*4mA=2VUBQ=UEQ+0.7V=2.7VUBQ=12V*Rb3/(Rb1+Rb2+Rb3)=3.4*12/(Rb1+5+3.4)=2.7V故Rb1=6.7kΩ又UCEQ=6V=12-4*(RC+0.5)得RC=1(KΩ)2.11基本阻容耦合放大电路及三极管输出特性曲线如图P2-2所示，三极管发图P2-1(a)图P2-1(b)~+－uSRE12VRSRb2Rb3+－uoRCCEC1C2Rb10uCE(V)iC(mA)40uA3iB=020uA60uA80uA69122468Q1Q2第二章思考题与习题7射极的导通电压UD=0.7V、β＝100，VCC=12V，Rb=282k，RC=RL=1.5k，各电容值足够大，试计算工作点、画出直、交流负载线。解：IBQ＝(VCC－UBE)/RB=(12-0.7)/282k=40uAICQ=β*IBQ=4mAUCEQ=VCC-ICQ*RC=12–4*1.5=6V直流负载线:UCE=VCC-IC*RC交流负载RL＝RC‖RL=1.5/2=750Ω交流负载线:uCE=UCEQ+ICQ*RL-iC*RL如图，斜率大的为交流负载线。2.12如图P2-3(a)所示的电路，试问1.如果观测到的输出电压波形如图(b)所示，则该失真为何种失真？主要由何种原因造成的？如何调整Rb1来解决？2.如果观测到的输出电压波形如图(c)所示，则该失真为何种失真？主要由何种原因造成的？如何调整Rb1来解决？解：图(b)中电压顶部削平，相当于电流底部削平，是截止失真。原因是静态工作点太低，应增大IB，即减小Rb1；图(c)中电压底部削平，相当于电流顶部削平，是饱和失真。原因是静态工作点太高，应减小IB，即增大Rb1；图P2-2(a)(b)+－ui~uoRC+－RbVCCRLC1C20uCE(V)iC(mA)40uA3iB=020uA60uA80uA69122468Q第二章思考题与习题82.13设如图P2-4(a)所示的放大电路，Rb=200k，RC=2k，UD=0.7V，β＝100，VCC=12V，VBB=2.7V，各电容值足够大，输入、输出特性曲线分别如图P2-4(c)、(d)所示，试1.计算静态工作点，画出负载线2.画出中频交流等效电路3.设输入电压ui如图P2-4(b)所示，试用图解法画出输出uo的波形4.输出主要产生何种失真，如何改善解：1.IBQ＝(VBB－UBQ)/Rb＝(2.7－0.7)/2＝10uAICQ=β*IBQ=1mAUCEQ=VCC-ICQ*RC=12–1*2=10V2.中频交流等效电路(b)(c)图P2-3－~+－uiuoRC+Rb1Rb2VCCuotuot(a)+－ui~uoRC+－RbVCCC1C2VBB图P2-4(a)-0.11V0t0.11Vui图P2-4(b)+－ui~uoRC+－Rb第二章思考题与习题93.4.输出主要产生截止失真，应增大静态工作电流IBQ，即增大VBB，或减小Rb。2.14设在图P2-5(a)所示电路中，三极管的输出特性曲线如P2-5(b)所示，RS=500，Rb1=9.3k，Rb2=2.7k，rbb=100，VCC=12V，RE1=100，RE=400，RC=1.5k；三极管的导通电压UD=0.7V、=100。试1.计算静态工作点、画出直、交流负载线。2.画出该电路的h参数等效电路3.计算电压放大倍数Au、源电压放大倍数AS、输入电阻Ri、输出电阻Ro解：1.UBQ＝VCC*Rb2/(Rb1+Rb2)＝12*2.7/(9.3+2.7)＝2.7VUEQ＝UBQ－UBEQ＝2VICQ≈IEQ=UEQ/(RE1+RE2)=2/(100+400)=4mAIBQ＝ICQ/β=40uAuce(V)Q点tic(mA)602424681012IB=60uA50uA40uA30uA20uA10uAiCuOuBE(V)0.70.810.66030iB(uA)010tiB图P2-5(a)图P2-5(b)~+－uSRE1VCCRLRSRb1Rb2+－uoRCC1C2CERE20uCE(V)iC(mA)40uA3iB=020uA60uA80uA69122468Q第二章思考题与习题10UCEQ＝VCC－ICQ*RC－UEQ=12－4*1.5－2=4V直流负载线:UCE=VCC-IC*(RE1+RE2+RC)交流负载RL＝RC+RE1=1.5+0.1=1.6kΩ交流负载线:uCE=UCEQ+ICQ*RL-iC*RL如图，斜率大的为交流负载线。2.h参数等效电路3.Rb=Rb1||Rb2=9.3||2.72.09krbe=rbb+26/IBQ=100+26/0.04=750Ri=Rb||{rbe+(1+β)RE1}=2.09||{0.75+101*0.1}=1.75kRo=RC=1.5kAu=uo/ui=－βRC/[rbe+(1+β)RE1]=－100*1.5/10.85-13.8ui=uS*Ri/(Rs+Ri)AS=uo/uS=uo/ui*ui/uS=Au*Ri/(Rs+Ri)=-13.8*1.75/(0.5+1.75)=-10.752.15在图图P2-6所示的直接耦合放大电路中，三极管发射极的导通电压UD=0.7V、β＝100，rbb=100，VCC=12V，Rb1=15.91k，