查丽斌模拟电子技术答案习题2

第4章半导体二极管及其基本电路·101·习题22.1电路如图2.1所示，1kΩR，测得D5VU，试问二极管VD是否良好（设外电路无虚焊）？解：内部PN结或电极已开路，D已损坏。2.2电路如图2.2所示。已知直流电源的端电压5VU，测得1mAI，若将直流电源的电压U提高到10V，试问这时的I是等于、大于还是小于2mA？图2.1习题2.1电路图图2.2习题2.2电路图解：由于二极管是非线性元件，当U增大时，I将大于2mA2.3分析判断图2.3所示各电路中二极管是导通还是截止，并计算电压abU，设图中的二极管都是理想的。图2.3习题2.3电路图解：（a）断开VD，UD=5+5=10V0，VD导通，ab5VU；第4章半导体二极管及其基本电路·102·（b）断开VD，D2151V23U，VD截止ab252V23U；（c）断开VD1VD2，D1D212V,5127VUU，所以VD优先导通，D15VU，VD2截止，Uab=0V；(d)）断开VD1VD2，D1D212V,12517VUU所以VD2优先导通，D15VUVD1截止，ab5VU2.4一个无标记的二极管，分别用a和b表示其两只引脚，利用模拟万用表测量其电阻。当红表笔接a，黑表笔接b时，测得电阻值为500。当红表笔接b，黑表笔接a时，测得电阻值为100k。问哪一端是二极管阳极?解：b端是阳极2.5用指针式万用表的不同量程测同一只二极管的正向电阻值，其测试结果不一样，为什么？解：因为二极管的正向特性是非线性的，外加不同电压，直流电阻不同，万用表量程不同，加在二极管上的电压不同。2.6二极管电路如图2.4(a)所示，设输入电压i()ut波形如图2.4(b)所示，在05mst的时间间隔内，试绘出输出电压o()ut的波形，设二极管是理想的。图2.4习题2.6电路图解：i()2tut，断开VD，D6iuu，当D0u时，VD导通，即3st，60.2630.20.2iouut当D0u时，VD截止，即3st，6Vou第4章半导体二极管及其基本电路·103·()out805/Vt/ms631242.7电路如图2.5所示，二极管导通电压D(on)U约为0.7V，试分别估算开关断开和闭合时输出电压OU的数值。+-SV2V112V5VRUoVDR图2.5习题2.7电路图解：S断开：断开VD，D5VU。所以VD导通，o50.74.3VUS闭合：断开VD，D5127VU，所以VD截止，o6VU2.8在图2.6所示的电路中，设二极管为理想的，已知i30sin(V)ut，试分别画出输出电压ou的波形，并标出幅值。++_VD(a)+_+_(b)VDiuiuououRR_++_VD(c)+_+_(d)VDiuiuououRR_RR图2.6习题2.8电路图第4章半导体二极管及其基本电路·104·解：(a)正半波，VD导通，uo=ui，负半波，VD截止，uo=0(b)正半波，VD导通，uo=0，负半波，VD截止，uo=ui(c)正半波，VD导通，uo=0，负半波，VD截止，uo=0.5ui(d)正半波，VD截止，uo=0.5ui，负半波，VD导通，uo=02.9在图2.7所示电路中，输入电压i10sin(V)ut，设二极管的导通电压D(on)U0.7V，试画出输出电压ou的波形。+_+_VD(a)3ViuouR+_+_VD(b)3ViuouR+_+_VD(c)3ViuouR+_+_VD(d)3ViuouR图2.7习题2.9电路图解：（a）断开VD，D3iuuoo0,VD3V,0,VD3V,3Viiiuuuuu导通，即截止，即(b)断开VD，D3iuuoo0,VD3V,0,VD3V,3Viiiuuuuu导通，即截止，即第4章半导体二极管及其基本电路·105·(c)断开VD，D3iuuoo0,VD3V,3V0,VD3V,iiiuuuuu导通，即截止，即图同（b）(d)断开VD，D3iuuoo0,VD3V,3V0,VD3V,iiiuuuuu导通，即截止，即图同（a）ot23o23t103(a)o/Vui/Vu3102.10图2.8所示电路中，设二极管为理想的，i6sin(V)ut，试画出输出电压ou的波形以及电压传输特性。图2.8习题2.10电路图解：断开VD1VD2，D1D24,3iiuuuu所以3Viu时，D10u，D20uVD1截止，VD2导通，o3Vu4V3Viu时，D10u，D20uVD1、VD2均截止，oiuu4Viu时，D10u，D20uVD1导通，VD2截止，o4Vu第4章半导体二极管及其基本电路·106·ot23o23t633i/Vu-4-4o/Vu2.11图2.9所示电路中，设二极管是理想的，求图中标记的电压和电流值。VD1VD2R(a)+1V+3VI1KΩVO-5VVD1VD2R+1V+3VI1KΩVO+5V(b)图2.9习题2.11电路图解：(a)高电平选择电路，VD1截止，VD2导通，O3VV，O(5)3(5)8mA1VIR(b)低电平选择电路，VD1导通，VD2截止，O1VV，O5514mA1VIR2.12电路如图2.10所示，输入电压i10sin(mV)ut，设二极管的正向导通电压为0.7V，电容C1和C2的容量足够大，对信号可视为短路。（1）画出直流等效电路和交流等效电路；（2）求输出电压ou。第4章半导体二极管及其基本电路·107·+_+_5.1kΩVD10Viuou2RC125Ω1RC2图2.10习题2.12电路图解：（1）5.1kΩVD10V2RID+_+_5.1kΩrdiu'ou2R25Ω1R(a)直流等效电路(b)交流等效电路（2）由直流等效电路可得100.71.82mA5.1I二极管交流等效电阻TdD26mV=14.3()1.82mAUrI由交流等效电路得'id21d210sin//14.3//51003.63sin(mV)//2514.3//5100outurRtRrR由于C2的隔直作用，'oo3.63sin(mV)uut2.13在图2.11所示电路中，已知输出电压平均值o(AV)9VU，负载100LR。（1）输入电压的有效值为多少？（2）设电网电压波动范围为10%。选择二极管时，其最大整流平均电流IF和最高反向工作电压UR的下限值约为多少？第4章半导体二极管及其基本电路·108·图2.11习题2.13电路图解：半波整流，O(AV)I20(V)0.45UU，O(AV)O(AV)L90(mA)UIRDo(AV)90(mA)II，FD1.199(mA)IIRI1.1231.1(V)UU2.14在图2.12所示的电路中，电源i100sin(V)ut，1kLR，二极管为是理想二极管。求：（1）RL两端的电压平均值；（2）流过RL的电流平均值；（3）选择二极管时，其最大整流平均电流IF和最高反向工作电压UR为多少？图2.12习题2.14电路图解：全波整流，O(AV)i1000.90.963.6(V)2UU，O(AV)O(AV)L63.6(mA)UIRFD(AV)O(AV)131.82(mA)2IIIRI2100(V)UU第4章半导体二极管及其基本电路·109·2.15全波整流电路如图2.13所示，212222sinuuUt，变压器和二极管均为理想元器件。（1）画出输出电流oi、输出电压ou和二极管电压Du的波形；（2）设2U为已知，求直流分量o(AV)U、o(AV)I和二极管的平均电流D(AV)I、承受的反向电压峰值D(RM)U。图2.13习题2.15电路图解：O(AV)20.9UU，2O(AV)L0.9UIR2D(AV)O(AV)L10.452UIIRR222UUot23ouiuooioDuottt22U22U22U2223334444VD1导通VD1导通VD2导通VD2导通2.16在桥式整流电容滤波电路中，已知120LR，o(AV)30VU，交流电源频率50Hzf。选择整流二极管，并确定滤波电容的容量和耐压值。解：O(AV)I25(V)1.2UU，D(RM)I1.1238.9(V)UU第4章半导体二极管及其基本电路·110·FD(AV)D(AV)1301.11.11.1137.5(mA)22120IIIL1420.04250TRCs，0.040.04333.3μF120LCR2.17已知稳压管的稳压值Z6VU，稳定电流的最小值min4mAZI。求图2.14所示电路中O1U和O2U。R500ZDV10o1URV10o2U)(a)(b2k2k2kZDLRLR图2.14习题2.17电路图解：（a）断开Dz，LDZZL108(V)RUURR假设DZ稳压，ZZmin10835(mA)ZZLUUIIRR，所以DZ处于稳压状态，O16(V)U（b））断开Dz，LDZZL105(V)RUURR所以DZ处于截止状态，O25(V)U2.18图2.15中各电路的稳压管VDZ1和VDZ2的稳定电压值分别为8V和12V，稳压管正向导通电压为0.7V，最小稳定电流是5mA。试判断VDZ1和VDZ2的工作状态并求各个电路的输出电压abU。第4章半导体二极管及其基本电路·111·图2.15习题2.18电路图解：（a）假设VDz1处于反向击穿状态，VDz2正向导通，Z408.715.65(mA)5(mA)2I所以VDz1处于稳压状态，VDz2处于正向导通状态ab8.7(V)U（b））假设VDz1处于反向击穿状态，VDz2处于反向截止Z40816(mA)5(mA)2I所以VDz1处于稳压状态，VDz2处于反向截止状态ab8(V)U2.19在图2.16中，i16sin(V)ut，所有稳压管均为特性相同的硅稳压管，且稳定电压UZ=8V。试画出o1u和o2u的波形。图2.16习题2.19电路图解：（a）断开VDZ，DziuuZo1Zo1Zo18V,VD,8V-0.7V8V,VD=0.7V,VD-0.7Viiiiuuuuuuu反向击穿处于稳压状态，（）反向截止，正向导通，（）第4章半导体二极管及其基本电路·112·ot23o23t168(a)o1/Vui/Vu-16-0.78-0.7（b）8.7Viu时，，VDZ1导通，VDZ2稳压，o28.7Vu8.7V8.7Viu时，VDZ1、VDZ2均截止，o2iuu8.7Viu时，，VDZ1截止，VDZ2导通，o8.7Vuot23o23t168.7(b)o2/Vui/Vu-16-8.78.7-8.72.20已知稳压管稳压电路如图2.17所示，稳压二极管的特性为：稳压电压z6.8UV，maxmin10mA,0.2mAzzII，直流输入电压I10VU，其不稳定量I1VU，IL=0～4mA。试求：（1）直流输出电压0U；（2）为保证稳压管安全工作，限流电阻R的最小值；（3）为保证稳压管稳定工作，限流电阻R的最大值。第4章半导体二极管及其基本电路·113·图2.17习题2.20电路图解：（1）直流输出电压0U等于稳压管的稳压电压，即Oz6.8VUU。（2）minR当IU最大，LR开路时，通过R的电流，即通过稳压管的电流为最大。因此，为保证稳压管安全工作，maxzzII，由此可求得限流电阻的最小值为Imminmaxmin11V6.8V0.42k10mAaxzzLUURII