模电练习题整理.docx
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模电练习题整理
1.8图P1.8所示电路中,设ui=1.5sinωt(V),二极管具有理想特性,试分别画出开
关S处于A、B、C时,输出电压uo的波形。
2.1图P2.1所示电路中的三极管为硅管,试判断其工作状态。
解:
(a)UBE=0.7-0V=0.7V,UBC=0.7V-3V<0,故该NPN管发射结正偏,集电结反
偏,工作在放大状态。
(b)UBE=2V-3V<0,UBC=2V-5V<0,故该NPN管发射结与集电结均反偏,工作在
截止状态。
(c)UBE=3V-2.3V=0.7V,UBC=3V-2.6=0.4V,故该NPN管发射结与集电结均正偏,
工作在饱和状态。
(d)UBE=-2.7V-(-2V)=-0.7V,UBC=-2.7-(-5V)>0,故该PNP管发射结正
偏,集电结反偏,工作在放大状态。
(e)UBE=-3.7V-(-5V)>0,UBC=-3.7V-(-3V)=-0.7V,
故该PNP管发射结反偏,集电结正偏,工作在倒置状态。
2.3对图P2.3所示各三极管,试判别其三个电极,并说明它是NPN管还是PNP管,估算β值。
解:
(a)因为iB 由电流流向可知是NPN管: (b)①、②、③脚分别为基极、集电极和发射极。 由电流流向知是PNP管 2.7图P2.7所示三极管放大电路中,电容对交流信号的容抗近似为零,us=sinωt(mV),三极管参数为β=80,UBE(ON)=0.7V,rbb′=200Ω,试分析: (1)计算静态工作点参数IBQ、ICQ、UCEQ; (2)画出交流通路和小信号等效电路;(3)求uBE、iB、iC、uCE。 解: (1)计算电路的静态工作点 (2)画出放大电路的交流通路和小信号等效电路如图解P2.7(a)、(b)所示 (3)动态分析,求交流量ube、ib、ic、uc由于IEQ≈1.92mA,故可求得 2.11场效应管的转移特性曲线如图P2.11所示,试指出各场效应管的类型并画出电路符号;对于耗尽型管求出UGS(off)、IDSS;对于增强型管求出UGS(th)。 解: (a)由于uGS可为正、负、零、故为耗尽型MOS管;由于uGS(off)=-8<0,故为N沟道耗尽型MOS管,其电路符号如图解P2.11(a)所示。 由图P2.11(a)可得IDSS=4mA。 (b)由于uGS≤0,故为N沟道结型场效应管,其电路符号如图解P2.11(b)所示。 由图P2.11(b)可得UGS(off)=-5V,IDSS=5mA。 (c)由于uGS可为正、负、零,且UGS(off)=2V,故为耗尽型PMOS管,电路符号如图解P2.11(c)所示。 由图P2.11(c)可得UGS(off)=2V,IDSS=2mA. (d)由于uGS>0,故为增强型NMOS管,电路符号如图解P2.11(d)所示,由图P2.11(c)可得UGS(th)=1V。 2.12场效应管的输出特性曲线如图P2.12所示,试指出各场效应管的类型并画出电路 符号;对于耗尽型管求出UGS(off)、IDSS;对于增强型管求出UGS(th)。 解: (a)由于uGS可为正、负、零,UGS(off)=-1.5V,故为耗尽型NMOS管,电路符号如图解P2.12(a)所示。 由图P2.12(a)可得,uGS=0V时的漏极饱和电流值为IDSS≈0.8mA. (b)由于uGS>0,故为增强型NMOS管,电路符号如图解P2.12(b)所示。 由图P2.12(b)可得UGS(th)=2V (C)由于UGS≤0,故为N沟道结型场效应管,电路符号如图解P2.12(c)所示。 由图2.12(c)可得UGS(Off)=-4V,IDSS=4mA (d)由于uGS<0,故为增强型PMOS管,电路符号如解图P2.12(d)所示。 由图2.12(d)可得UGS(th)=-1V。 3.2放大电路如图P3.2所示,已知三极管β=100,rbb′=200Ω,UBEQ=0.7V,试 (1)计算静态工作点ICQ、UCEQ、IBQ; (2)画出H参数小信号等效电路,求Au、Ri、Ro;(3)求源电压增益Aus。 解: (1)求静态工作点 3.4放大电路如图P3.4所示,已知三极管的β=100,rbb’=200Ω,UBEQ=0.7V,试: (1)求静态工作点ICQ、UCEQ; (2)画出H参数小信号等效电路,求Au、Ri、Ro;(3)求源电压增益Aus。 3.10共集电极放大电路如图P3.10所示,已知β=100,rbb’=200Ω,UBEQ=0.7V。 试: (1)估算静态工作点ICQ、UCEQ; (2)求Au=uo/ui和输入电阻Ri、输出电阻Ro。 解: (1)估算静态工作点由图可得 3.31电路如图P3.31所示,UCES≤2V,试回答下列问题: (1)ui=0时,流过RL的电流有多大? (2)R1、R2、V3、V4各起什么作用? (3)为保证输出波形不失真,输入信号ui 的最大振幅为多少? 管耗为最大时,求Uim。 解: (1)因电路对称,V1与V2的静态电流 相等,所以静态(ui=0)时,流过RL的 电流等于零。 (2)R1、R2、V3、V4构成功率管V1、V2的正向偏压电路,当二极管V3、V4两端压降合适时,可使V1、V2管有小的正向偏置电压而处于临界导通状态,从而可消除交越失真。 (3)为保证输出波形不产生饱和失真,则要求输入信号最大振幅为Uimm≈Uomm=VCC-UCES=12-2=10V管耗最大时,输入电压的振幅为 3.33电路如图P3.33所示,为使电路正常工作,试回答下列问题: (1)静态时电容C上的电压是多大? 如果偏离此值,应首先调节RP1还是RP2? (2)设RP1=R=1.2kΩ,三极管β=50,V1、V2管的PCM=200mW,若RP2或二极管断开时是否安全? 为什么? (3)调节静态工作电流,主要调节RP1还是RP2? (4)设管子饱和压降可以略去,求最大不失真输出功率、电源供给功率、管耗和效率。 解: (1)静态时电容C两端电压应等于电源电压的1/2,即UC=6V。 如果偏离此值,应调节RP1。 (2)当RP2或二极管断开后,VCC将通过RP1、R给V1、V2发射结提供正向偏置,可写出 V1、V2管所受的集电极功耗为PC1=PC2=220×6mW=1320mW由于PC1=PC2》PCM(220mW),因此V1、V2功耗过大损坏。 (3)欲调节V1、V2管静态工作点电流,则主要应调节RP2。 因改变RP2的大小,将改变加在V1、V2基极与发射极之间的正向偏压的大小,从而可调节两管的静态工作点电流。 (4)求最大不失真输出功率、直流电源供给功率、管耗及效率因为 4.4分析图P4.4所示各电路中的交流反馈(若为多级电路,只要求分析级间反馈): (1)是正反馈还是负反馈; (2)对负反馈放大电路,判断其反馈类型。 解: (a)图(a)中,R4为反馈元件,引入串联反馈,故反馈信号为uf,可标出uf、净输入电压uid如图解P4.4(a)所示。 设该图中的ui瞬时极性为正,并用表示,则可得'iu、uf的瞬时极性也为正,而 若令uo=0,该反馈仍将存在,故为电流反馈。 因此,该电路为电流串联负反馈放大电路。 若令uo=0,该反馈仍将存在,故为电流反馈。 因此,该电路为电流串联负反馈放大电路。 (b)图(b)中RS为反馈元件,引入串联反馈,可标出反馈电压uf、净输入电压uid如图解P4.4(b)所示。 设ui的瞬时极性为正,则可得uf的瞬时极性也为正,而uid=ui-uf,故引入的是负反馈。 由于uf=uo,反馈取样于输出电压,故为电压反馈。 因此,这是电压串联负反馈放大电路。 (c)图(c)中,R7为级间反馈元件,引入级间串联反馈,可标出uf、uid如图解P4.4(c)所示。 设ui对地的瞬时极性为正,则可得iu'对地的瞬时极性为正、uo1对地的瞬时极性为负,uo2对地的瞬时极性为正,由于 故uf的瞬时极性也为正,而uid=ui−uf',故引入的是负反馈。 若令uo=0,由图可见反馈仍存在,故为电流反馈。 因此,这是电流串联负反馈放大电路。 (d)图(d)中,由连线NA引入并联反馈,可标出ii、if、iid如图解P4.4(d)所示。 设ui对地的瞬时极性为正,则可得ii的瞬时极性为正,uo’对地的瞬时极性为负,输出电流io的实际流向如图所示,而if=io,故if的瞬时极性也为正,而iid=ii-if,故引入的是负反馈。 由于if=io,反馈信号取样于io,故为电流反馈。 因此,这是电流并联负反馈放大电路。 (e)图(e)中,级间反馈元件为R5,引入并联反馈,可标出ii、if、iid如图解P4.4 (e)所示。 设ui对地的瞬时极性为正,则可得ii、uo1的瞬时极性均为正,uo的瞬时极性为负,故if的瞬时极性也为正,而iid=ii-if,故引入的是负反馈。 令uo=0时,反馈将消失,故为电压反馈。 因此,这是电压并联负反馈放大电路。 (f)图(f)中,级间反馈元件为R3、RE,引入并联反馈,可标出ii、if、iid如图解 P4.4(f)所示。 设ui对地的瞬时极性为正,则可得ii极性为正,uo1对地极性为负,uo3对地极性为正,故if的瞬时极性为负,而iid=ii-if,故引入的是正反馈。 4.7分析图P4.7所示各深度负反馈放大电路; (1)判断反馈类型; (2)写出电压放大倍数 的表达式。 解: (a)图(a)中,R4、R6构成级间交流反馈网络,引入串联反馈,可标出反馈电压uf如图解P4.7(a)所示。 若令uO=0,这种反馈将会消失,故为电压反馈。 由于是深度串联负反馈放大电路,有uf≈ui。 (b)图(b)中,R3、R4、A3电路和R7、R8共同构成级间反馈网络,引入串联反馈,可标出反馈电压uf如图解P4.7(b)所示。 若令uo=0,则反馈消失,故为电压反馈。 由于电路构成深度串联负反馈放大电路,故有uf≈ui。 由图解P4.7(b)可得 4.8分析图P4.8所示各反馈电路: (1)标出反馈信号和有关点的瞬时极性,判断反馈性质与类型; (2)设其中的负反馈放大电路为深度负反馈,估算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 解: (a)图(a)中,R1、R3构成级间反馈网络,引入串联反馈,可标出反馈信号uf如图解P4.8(a)所示。 设ui的瞬时极性为正,则得uo1对地极性为负,uo的对地极性为正, ,故uf极性也为正,而uid=ug-u1g2=ui-uf,故uf削弱了净输入信号,引 入的是负反馈,由于uf取样于uo,故为电压反馈。 由于电路构成深度电压串联负反馈放大电路,故uf≈ui,Rif→∞,Rof≈0。 因此闭环电压放大倍数为 输入电阻为Ri=R1+Rif→∞ 输出电阻为Ro=Rof≈0 (b)图(b)中,R2引入了级间反馈,为并联反馈,可标出if、ii、iid如图解P4.8(b)所示。 设ui的瞬时极性为正,则得ii的极性为正,uo1的对地极性为负,uo的对地极性也为负,故if的极性为正。 由于iid=ii-if,if削弱了净输入信号,故为负反馈。 若令uo=0,则反馈消失,故为电压反馈。 由于电路构成深度电压并联负反馈放大电路,故if≈ii,Rif≈0,Rof≈0。 由于Rif≈0,故uA≈0 5.9已知某放大电路的幅频波特图如图P5.9所示。 试问: (1)该放大电路的耦合方式? (2)该电路由几级放大电路组成? (3)中频电压放大倍数和上限频率为多少? (4)f=1MHz、10MHz时附加相移分别为多大 解: (1)由于低频段没有转折频率,所以该放大电路为直接耦合方式。 (2)由于幅频特性高频段有两个转折频率,f1=1MHz、f2=10MHz。 在1~10MHz 频率之间波特图斜率为-20dB/+倍频,当频率大于10MHz后曲线按斜率为-40dB/+倍频变化,说明有两个三极管的等效结电容影响高频段特性,故该放大电路由两级组成。 (3)中频电压放大倍数即为低频电压放大倍数,由于20lgusmA=60dB所以Ausm=1000倍。 由于fH2=10fH1,所以放大电路的上限频率为fH≈fH1=1MHz (4)f1=1MHz时,附加相移 f1=10MHz时,附加相移 5.10已知某放大电路的频率特性表达式为 试问该放大电路的中频增益、下限和上限频率各为多大? 解: 将给出的频率特性表达式变换成标准形式,即 5.11已知负反馈放大电路的环路增益幅频波特图如图P5.11所示,试判断该反馈放大电路是否稳定。 6.1运算电路如图P6.1所示,试分别求出各电路输出电压的大小。 6.7反相加法电路如图P6.7(a)所示,输入电压uI1、uI2的波形如图P6.7(b)所示,试画 出输出电压uo的波形(注明其电压变化范围)。 6.9在图P6.9所示的积分电路中,若R1=10kΩ,CF=1μF,uI=-1V,求uo从起始值0V达到+10V所需的积分时间。 解: (1)由图(a)所示的积分电路可得 可见,在uI=-3V时,uo线性增大,最大值为10V;在uI=3V时,uo线性减小,最小值为-10V。 由于uo值小于集成运放最大输出电压值(15V),故输出电压与输入电压间为线性积分关系。 由于uI为对称方波,故可作出uo波形如图解P6.10所示,为三角波。 (2)由图(b)所示的微分电路可得 6.11图P6.11所示电路中,当t=0时,uC=0,试写出uO与uI1、uI2之间的关系式。 解: 根据虚地,可得 6.13由理想运放构成的放大电路如图P6.13所示,试分别求出各电路的中频电压放大 倍数及下限截止频率。 6.17有源低通滤波器如图P6.17所示,已知R=1kΩ、C=0.16μF,试求出各电路的截 止频率,并画出它们的幅频特性波特图。 8.11迟滞电压比较器如图P8.11所示,试画出该电路的传输特性;当输入电压为usint(V)I=4ω时,试画出输出电压uO的波形。 8.12迟滞比较器如图P8.12所示,试计算门限电压UTH、UTL和回差电压,画出传输特性;当u6sint(V)I=ω时,试画出输出电压uO的波形。 8.13迟滞比较器如图P8.13所示,试分别画出UREF=0V和UREF=2V时的传输特性。 解: 当uP略大于或小于UREF时,比较器输出电平发生跳变。 当uP>UREF时,输出为高电平UOH≈6V,则 9.1图P9.1所示桥式整流电容滤波电路中,已知RL=50Ω,C=2200μF,交流电压有效值U2=20V,f=50HZ,试求输出电压UO(AV),并求通过二极管的平均电流ID(AV)及二极管所承受的最高反向电压URM。 9.2已知桥式整流电容滤波电路中负载电阻RL=20Ω,交流电源频率为50Hz,要求输出电压UO(AV)=12V,试求变压器二次电压有效值U2,并选择整流二极管和滤波电容。 解: 变压器二次电压的有效值为 9.7三极管串联型稳压电路如图P9.7所示。 已知R1=1kΩ,R2=2kΩ,Rp=1kΩ,RL=100 Ω,UZ=6V,UI=15V,试求输出电压的调节范围以及输出电压为最小时调整管所承受的功 耗。
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