模拟电子技术课后答案.docx
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模拟电子技术课后答案
《自测题、思考题与习题》参考答案
第1章
自测题
一、1.杂质浓度;温度。
2.减小;增大。
3.单向导电;最大整流电流IF;最大反向工作电压URM。
4.0.5;0.7;0.1;0.2。
5.15V;9.7V;6.7V;1.4V;6V;0.7V。
6.大;整流。
二、1.①;⑤;②;④。
2.②;①。
3.①。
4.③。
5.③。
6.③。
三、1、2、5、6对;3、4错。
思考题与习题
1.3.1由直流通路(图略)得ID=(10-0.7)/5.1×103≈1.82mA;则有rd≈26(mV)/ID(mA)=14.3Ω。
再由微变等效电路(图略)可得输出电压交流分量uo≈[14.3/(14.3+25)]ui≈3.6sinωt(mV)。
1.3.2(a)UD=-3V,VD截止,UAB=-12V。
(b)UD1=10V,UD2=25V,VD2优先导通,VD1截止,UAB=-15V。
1.3.3当ui≥1.7V时VD1导通,VD2截止,uo=1.7V;当ui≤-1.7V时VD2导通,VD1截止,uo=-1.7V;当-1.7V≤ui≤1.7V时VD1、VD2均截止,uo=ui。
故uo为上削顶下削底,且幅值为±1.7V的波形(图略)。
1.3.4在等效电路中,两二极管可由图1.3.2(c)来表示。
当-0.5V 当ui≥0.5V时VD1导通,VD2截止,uo=[(ui-Uth)/(R+rD)]rD+Uth,其最大值为Uom≈1.42V。 同理,当ui≤-0.5V时,Uom≈-1.42V。 图略。 1.3.5由分压公式分别求得UA=5V,UB=8V,UBC=5V。 因UCA=UC-UA=UCB+UB-UA=-2V。 截止。 1.4.1当ui>8V时,稳压管起稳压作用,uo=8V;-0.7V 图略。 1.4.2 (1)因RLUI/(RL+R)=18V>UZ,稳压管起稳压作用,UO=UZ=12V,IL=UO/RL=6mA,IR=(UI-UO)/R=12mA,IZ=IR-IO=6mA。 (2)当负载开路时,IZ=IR=12mA。 (3)IL=6mA,IR=(UI-UO)/R=14mA,IZ=IR-IL=8mA。 第2章 自测题 一、1.15;100;30。 2.(从左到右)饱和;锗管放大;截止;锗管放大;饱和;锗管放大;硅管放大;截止。 3. (1)6V; (2)1mA,3V;(3)3kΩ,3kΩ;(4)50,-50;(5)1V;(6)20μA;(7)30mV。 4. (1)1mA,6V; (2)14.1kΩ,3.6kΩ;(3)-1.5。 5.削底,削底,削底。 6.共集;共集;共集和共基;共集;共射。 二、1.②。 2.④。 3.③。 4.②;①;④。 5.②④。 6.④。 三、1、5对;2、3、4、6错。 思考题与习题 2.1.1(a)NPN硅管,1-e、2-b、3-c。 (b)PNP硅管,1-c、2-b、3-e。 (c)PNP锗管,1-c、2-e、3-b。 2.1.2(a)放大状态。 (b)截止状态。 (c)因JC零偏,管子处于临界饱和状态。 2.2.1图(a)电路不能放大,因为静态IB=0。 图(b)电路不能放大,因为VCC极性接反。 图(c)、电路具有放大功能。 2.3.1 (1)当S→A时,因Rb<βRc,管子处于饱和区,IC=ICS≈VCC/Rc=3(mA)。 (2)当S→B时,因Rb>βRc,管子处于放大区,IB=(VCC-UBE)/RbB=0.0228(mA),IC=βIB=1.824(mA)。 (3)当S→C时,截止,IC=0。 2.3.2 (1)由题图2.8(b)得VCC=10V,UCE=4V,IB=40μA,IC=2mA,所以Rb=(VCC-UCE)/IB=232.5kΩ,RC=(VCC-UCE)/IC=3kΩ。 又由图可知ICR'L=(6-4)=2V,故R'L=1kΩ。 据R'L=Rc//RL得RL=3/2kΩ。 (2)因ICR'L 由图知β=IC/IB=2/0.04=50,rbe=0.9kΩ。 Au=−βR'L/rbe=−55.5,故得Uim=Uom/Au=−36mV,即最大幅值为36mV。 (3)当Uim继续加大时电路先产生截止失真,需减小Rb直到消除失真为止。 2.3.3由图(b)A点得VCC=12V;B点得Rc+RE=12/2=6kΩ;C点得R'L=Rc//RL=3kΩ。 故Rc=4kΩ,RE=6-4=2kΩ。 因IB=10μA时IC=1mA,得β=100。 据图(a)知VCC=IBRB+0.7+(1+β)IBRE,得RB=930kΩ。 2.3.4 (1)由−UBE+IBRB−VCC=0得IB≈0.49mA,IC≈9.8mA。 由−UCE+ICRc−VCC=0得UCE=−7.1V。 PC=|ICUCE|≈69.6mW (2)若基极开路,UCE≈−12V,管子可能被击穿。 2.3.5 (1)IC≈βIB=β(VCC-UBEQ)/R1,UCE≈VCC-IC(R2+R3)。 (2)Au=−β(R2//RL)/rbe,Ri=R1//rbe;Ro≈R2。 (3)若将C3开路,rbe和Ri不变,此时Au=−β[(R2+R3)//RL]/rbe,Ro≈R2+R3。 2.3.6 (1)IB=(VCC-0.7)/[RB1+RB2+(1+β)Rc],IC=βIB,UCE=VCC-(1+β)IBRc。 (2)Au=−β(RB2//Rc//RL)/rbe,Ri=RB1//rbe,Ro=RB2//Rc。 2.4.1 (1)UB≈4V,IC≈1.65mA,IB=IC/β≈28μA,UCE≈7.75V。 (2)rbe≈1.2KΩ。 (3)Au=−100。 (4)Uom=IC(Rc//RL)=3.3V。 (5)若UCE=4V,则IC=(VCC-UCE)/(Rc+Re)=2.4V,UB=0.7+ICRe=5.5V,Rb1≈38.2kΩ。 2.4.2 (1)Q点在交流负载线的中点上时输出幅度最大,由此可得ICR'L=UCE,且UCE=VCC-IC(Rc+Re),故解得IC=1.5mA,UCE=3V。 于是得UE=3V,UB=3.7V,Rb1≈11.4kΩ。 (2)rbe=1.85kΩ,Au=−108。 2.4.3因UB=3.43V,UE=2.73V,IE=UE/(Re1+Re2)≈1.82mA,故rbe=0.951kΩ。 Ri=Rb1//Rb2//[rbe+(1+β)Re1]≈5.19kΩ。 Au=−β(Rc//RL)/[rbe+(1+β)Re1]≈-9.14,Aus=-7.66。 Ro≈Rc=3.3kΩ。 当Re并一大电容,Ri=Rb1//Rb2//rbe=0.856kΩ。 Au=−β(Rc//RL)/rbe≈-126.54。 结果表明,Re被大电容短路后,Ri减小而Au提高了。 2.4.4 (1)IC≈IE=(VCC-UE)/(Re1+Re2)≈1.35mA,UCE=−[10−IC(RC+RE1+RE2)]=−3.5V。 (2)图略。 (3)因rbe≈1.2kΩ,故Au=−βRc/[rbe+(1+β)RE1]≈−14.5,Ri=RB1//RB2//[rbe+(1+β)RE1]=4.6kΩ,Ro=Rc=3.3kΩ。 (4)因Au=−β(Rc//RL)/[rbe+(1+β)RE1]≈−11.4,故Aus=-7.76。 (5)当RB1调大时,Au减小、Ri增大,而Ro将保持不变。 2.4.5 (1)由图得IC=1.5mA,UCE=7.5V,VCC=15V;UCE+IC(Rc//RL)=10.5V得Rc=3KΩ;VCC/(Rc+Re)=3mA得Re=2KΩ。 (2)Rb2=UB/IRb2=(ICRe+0.7)/IRb2=10KΩ;Rb1=(VCC-UB)/(IRb2+IB)=28KΩ。 (3)Pom=UcemIcm/2=2.25mW,PVcc=VCCIC=22.5mW,η=Pom/PVcc=10%,Pc=PVcc-Pom=20.25mW。 2.4.6 (1)IC≈(UB-UBE)/Re≈1.8mA,IB=IC/β=18μA,UCE≈VCC-IC(Rc+Re)=2.8V。 (2)因rbe≈1.66kΩ,故Au1≈−0.79;Au2≈0.8。 (3)Ri=Rb1//Rb2//[rbe+(1+β)Re]≈8.2kΩ。 (4)Ro1≈Rc=2kΩ;Ro2=Re//[rbe+(Rb1//Rb2//Rs)]/(1+β)≈31Ω。 2.4.7 (1)IB=28μA,IC=1.4mA,UCE≈6.4V。 (2)rbe=1.25kΩ,Au=0.99,Ri=76kΩ,Ro≈22Ω。 2.4.8 (1)由于基极电流较大,故用戴维南定理得IB≈0.2mA,IC≈10mA,UCE≈10V。 (2)Au=25,Ri=19Ω,Ro≈500Ω。 第3章 自测题 一、1.结型和绝缘栅型;电压控制;输入电阻高;不参与导电。 2.漏;源;源;漏;源。 3.4mA;-3V。 4.16mA;+4V;8ms。 5.减小;减小;减小。 6.gm和RS。 二、1.②。 2.③。 3.④。 4.④。 5.③。 6.②。 三、3、4、5对;1、2、6错。 思考题与习题 3.1.1图(a)为N-DMOS,UP=-2V,IDSS=2mA;图(b)为P-JFET,UP=2V,IDSS=3mA;图(c)为P-DMOS,UP=2V,IDSS=2mA;图(d)为N-EMOS,UT=1V。 3.1.2图(a)为N-EMOS,UT=3V;图(b)为P-EMOS,UT=-2V;图(c)为P-DMOS,UP=2V,IDSS=-2mA;图(d)为N-DMOS,UP=-3V,IDSS=3mA。 3.1.3 3.1.4 (1)为N-DMOS; (2)UP=-3V;(3)IDSS≈6mA。 3.2.1 (1)Au=-gmRD=-66。 (2)Au=-gmR′L=-50。 (3)Ri=Rg+Rg1//Rg2 Rg=10MΩ,Ro=RD=33kΩ。 (4)若Cs开路,A′u=-gmR′L/(1+gmRs)=Au/5,即下降到原来的20%。 3.2.2 (1)将UGS=9.3-11ID代入转移曲线方程得ID1=0.56mA,ID2=0.4mA;再分别代入UGS=9.2-11ID中可得UGS1=3.04V(舍去)和UGS2=4.8V。 故静态漏极电流ID=0.4mA,UGS=4.8V。 并且UDS=VDD-ID(Rd+Rs1+Rs2)=9.6V。 (2)Ri=2.08MΩ,Ro≈Rd=10kΩ。 (3)因gm=1mA/V,故Au=-gm(Rd//RL)/(1+gmRs1)=-2.5。 3.2.3 (1)转移曲线方程得ID=1mA,由UGS=-IDR1得R1=2kΩ。 (2)由UDS=VDD-ID(Rd+R1+R2)得R2=4kΩ。 (3)因gm=1mA/V,故Au=-gmRd/[1+gm(R1+R2)]=-1.43。 3.2.4 (1)解方程得ID1=1.15mA,ID2=7.8mA(舍去),进而得UGS=-1.15V,UDS=5.05V。 (2)因gm=1.23mA/V,Au1=-9.1,Au2=0.38。 (3)Ri=1MΩ,Ro1≈Rd=12kΩ,Ro2≈Rs//(1/gm)=0.31kΩ。 3.2.5 (1)解方程得ID1=0.82mA,ID2=0.31mA,再分别代入UGS=-8ID得UGS1=-6.56V(舍去),UGS2=-2.48V,所以当ID=0.31mA,UGS=-2.48V时,UDS≈12.5V。 (2)因gm=0.4mA/V,Au=0.76,Ri=1MΩ,Ro≈Rs//(1/gm)=1.9kΩ。 3.2.6 (1)由已知UGS=-0.2V得ID1=0.42mA,UDS=15.8V。 (2)Au=0.86,Ri=1.4MΩ,Ro≈Rs//(1/gm)=0.77kΩ。 第4章 自测题 一、1.105;100。 2.80;104。 3.负载电阻;信号源内阻。 4. ; 。 5.不变;下降;不变;减小;不变;增大。 6.窄;低。 二、1. (1)③; (2)③;(3)③;(4)②。 2. (1)③; (2)④。 3. (1)③; (2)①。 4.④。 5.①。 6.②。 三、2、5对;1、3、4、6错。 思考题与习题 4.1.1 (1)IB1=20μA,IC1=2mA,UCE1≈10V。 UB2=5.14V,IC2≈IE2=2.96mA,UCE2≈7.64V。 (2)rbe1=1.4kΩ;rbe2=0.99kΩ。 Ri2≈9.8(Ω),Ri=Rb0//[rbe1+(1+β1)(Re1//Ri2)]≈2.3kΩ。 Ro≈Rc2=2kΩ。 (3)Au=0.43×168=72.4;Aus=64。 4.1.2 (1)UB1=8V,IB1=(UB1-0.7)/[Rb3+(1+β)Re1]=0.0196(mA),IC1=0.98mA。 UB2=3.75V,IC2≈IE2=2.03mA。 rbe1=1.65kΩ;rbe2=0.95kΩ。 因R′L1=Re1//Ri2=0.67kΩ。 Ri=[Rb3+(Rb1//Rb2)]//[rbe1+ (1+β)R′L1]=31.57kΩ;Ro=Rc2=2kΩ。 (2)Au=Au1×Au2=-78.9×0.953=-75.2;Aus=-70.7。 4.1.3 (1)因VT1管的UGS=0V,所以IDQ=IDSS=2mA,UDS=VCC–IDQR2=1.8V。 对于VT1管,UB=R4VCC/(R3+R4)=5.6V,IC2≈IE2=(5.6–0.7)/0.62=7.9mA,IB2≈7.9/60=0.13mA,UCEQ=VCC- IC2(R5+R6)=17.6V。 (2)Au1=-gm(R2//R3//R4//rbe2)=-0.41,Au2=-β(R5//RL)/rbe=-78.5;Au=Au1Au2=32.2。 Ri=Rg=5.1MΩ。 Ro≈R5=0.7kΩ。 4.1.4Rb2=R6+R7//R8=150kΩ,Ri2=Rb2//{rbe2+(1+β2)[rbe3+(1+β3)R9]}≈Rb2,Au1=-(β1R3//Ri2)/[rbe1 +(1+β1)R4]≈-61.6,Au2≈1,Au≈-61.6。 Ro=R9//{[rbe3+(rbe2+Rb2//R3)/(1+β2)]/(1+β3)}≈57.6Ω。 4.1.5 (1)Ri≈1.1MΩ,Ro=Rc=2kΩ。 (2) ≈62,Aus=RiAu/(Ri+Rs)≈61.4。 4.1.6 (1)UB1=4V,IC1=1mA,UCE1=VCC-IC1(RC1+RE1)=6.7V,IC2=IE2=(IC1RC1-0.7)/RE2=2.2mA,UCE2=-[VCC-IC2(RC2+RE2)]=-4.1V。 (2)rbe1=2.3kΩ,rbe2=1.2kΩ,Au=215,G=20lg215=46.6dB。 (3)Ri=2kΩ,Ro=RC2=3kΩ。 4.2.1 (1)Aum=-103,60dB。 (2)fL=102Hz,fH=105Hz。 (3)参见图4.2.11。 4.2.2 (1)|Aum|=103,fL=102Hz,fH=108Hz,BW=108-102≈108。 (2)60-3=57dB。 4.2.3 (1)rbe=1kΩ,β=gmrb′e=36,Aums=-36。 (2)fL1=1/2π(Rs+Ri)C1=40Hz,fL2=1/2π(Rc+RL)C2 =3.5Hz,故fL≈40Hz;fH=1/2π[rb′e//(rbb′+Rb//Rs)]C′π=0.64MHz。 (3)参见图4.2.11。 4.2.4 (1)UB=4V,IE=1mA,IB=10μA,UCE=8.7V。 (2)rbe=2.7kΩ,Ri=2.2kΩ,Ro=Rc=6kΩ,Aum=-148,Aums=-133。 (3)C1、C2和Ce各单独作用时的fL1=6.4Hz,fL2=8.8Hz,fL3=185Hz,故fL≈185Hz。 C′π和(1+1/k)Cμ各单独作用时的fH1=0.7MHz,fH2=9.9MHz,故fH≈0.7MHz。 (4)参见图4.2.11。 4.2.5 (1)Au1=-gmR'L1/(1+gmRS1)=-1.07。 (2)Ro=Re3//[(rbe+Rb3//Rc3)/(1+β3)]=59Ω。 (3)fL=1/2π (Rc2+Ri3)C3=36Hz。 4.2.6 (1)经计算只有C4起主导作用,fL≈96Hz。 (2)用100μF电容替换C4能改善低频特性,此时fL≈48Hz。 第5章 自测题 一、1.3600;1800;大于1800而小于3600。 2.图解。 3.效率;78.5%;交越;甲乙。 4.2.5W;3.2W。 5.6.25W;65.4%。 6.4。 二、1.③。 2.⑥。 3.②③。 4.④。 5.①。 6.abef。 三、1、2、3、6对;4、5错 思考题与习题 5.2.1 (1)由Pom=VCC2/2RL得VCC≥17.88V,故VCC取18V。 (2)ICM≥VCC/RL=1.125A,U(BR)CEO≥2VCC=36V。 (3)PVCC=12.89W。 (4)PCM1=PCM2≥0.2Pom=2W。 (5)Ui=12.7V。 5.2.2 (1)Uom≈10 V,Po=12.5W;PVcc=2VCCUom/πRL≈22.5W;Pc=PVcc-Po=10W;η≈55.6%。 (2)为尽限状态,Pom=VCC2/2RL=202/2×8=25W;PVcc=2VCC2/πRL≈31.85W;Pc=PVcc-Po=6.85W;效率为η≈78.5%。 5.2.3由Pom=VCC2/2RL得Uom=16V,则ILm=Uom/RL=1A,故ICM>1A。 因电源电压|VCC|>16V,故U(BR)CEO>2VCC=32V。 由PCM>0.2Pom=1.6W。 5.2.4 (1)Uo=0,调R1或R3可满足要求。 (2)增大R2。 (3)此时IB=(2VCC-2UBE)/(R1+R3),则V1、V2上的静耗为PC=βIBUCE=βIBVCC=2325mW>>PCM,两管将烧毁。 5.2.5 (1)UC2=5V,调R1或R3。 (2)增大R2。 (3)PC=β(VCC/2)(VCC-2UBE)/(R1+R3)=896mW>>PCM,两管将烧毁。 5.2.6 (1)准互补OCL功放电路,工作在甲乙类状态。 (2)Pom=(VCC-UCE-UR5)2/2RL。 (3)UCEmax=Uom+VCC=(VCC-UCES)RL/(R5+RL)+VCC=44.7V;ICm=(VCC-UCES)/(R5+RL)=2.59A。 5.3.1因Uom=18/2=9V, (1)Pom=Uom2/2RL=5.1W。 (2)因20lgAu=40dB,则Au=100,Uim=Uom/Au=9/100=0.09V,Ui=64mV。 第6章 自测题 一、1.输入级;中间级;输出级;偏置电路;抑制零漂,且输入电阻高;电压增益高;带负载能力强。 2.恒定;小;大。 3.差模;共模。 4.两个特性相同;温度漂移。 5.两;两;四;相同;半边差模等效电路的电压增益;零;无穷大。 6.同相;反相;相同;相反。 二、1.②。 2.①;④。 3.③。 4.③。 5.③。 6.③。 三、2、3、4、5、6对;1错。 思考题与习题 6.2.1 (1)VT1、VT2和R组成镜像电流源电路。 由于其等效交流电阻非常大,因此把它作为VT3的集电极负载可提高电压放大倍数。 (2)由于VT1、VT2特性相同,且β足够大,此时两管基极电流可忽略,则IC2=IC1≈IR=(VCC-|UBE|)/R≈VCC/R。 6.3.1 (1)因UBE+IE(RP/2+2Re)=VEE,故IC≈IE=0.56mA,UCE=VCC-ICRc-UE=7.1V。 (2)因uid=ui1-ui2=8mV,且Aud=-β(Rc//RL/2)/[rbe+(1+β)(RP/2)]=-44.2。 故uo=Auduid=(-44.2)×8=-353.6mV。 6.3.2 (1)Aud=-gm(Rd//rds)=-13.3; (2)设从T1的漏极输出,Aud1=-gm(Rd//rds)/2=-6.67,Auc1=-gm(Rd//rds)/[1+gm(2Rs)]=-0.33,KCMR=|Aud1/Auc1|=|-6.67/-0.33|=20.2。 6.3.3 (1)由已知ui=0时uo=0V得IC3=VEE/Rc3=1mA,IB3=IC3/β3=0.0125mA。 又因URc2=IE3Re3+UEB3=3.2V,IRc2=URc2/Rc2=0.32mA,∴IC1≈IC2=IRc2+IB3=0.333mA,故IRe=2IC1=0.665mA。 若设UB1=0V,则UE1=-0.7V,故Re=[UE-(-VEE)]/IRe=17kΩ。 (2)因rbe1=rbe2=4kΩ,rbe3=2.2kΩ,故Ri2=rbe3+(1+β3)Re3=245.2kΩ。 Aud=β2(Rc2//Ri2)/2(Rb+rbe2)=48,Au3=-β3Rc3/[rbe3+(1+β3)Re3]=-3.92。 uo=Aud2Au3ui=-1.9V。 6.3.4 (1)图(a): Aud=-β1(Rc1+RP/2)/(Rs1+rbe1)=-220,Rid=2(Rs1+rbe1)=6kΩ,Ro=2(Rc1+RP/2) =22kΩ。 (2)图(b): Aud=-β1Rc1/[Rs1+rbe1+(1+β1)(RP/2)]=-9.4,Rid=2[Rs1+rbe1+(1+β1)RP/2]= 128KΩ,Ro=2Rc1=20kΩ。 6.3.5UR2≈3.1(V),则IE3=(UR2-UBE3)/Re3=2mA,IE1=IE2=IE3/2=1mA。 rbe1≈1.53kΩ,rbe3≈0.86kΩ。 (1)Aud2=β2(Rc2//RL)/2[Rs+rbe2+(1+β2)Re2]=12。 (2)Auc2=-β2(Rc2//RL)/[Rs+rbe2+(1+β2)(2rAB+Re2)]} =-0.0005;KCMR=|12/-0.0005|=24000。 (3)Rid=2[Rs+rbe1+(1+β1)Re1]=13.5kΩ;Ro≈Rc2=4.7kΩ。 6.3.6 (1)IE3=(UZ-UBE)/Re=0.1mA,ID1=ID2=0.5IE3=0.05mA。 由ID=IDSS(1-UGS/UP)2得UGS=-1.91V。 (2)因gm=-2(IDSS/UP)(1-UGS/UP)=0.20Ms,故单端输出Aud=(1/2)gm(Rd//RL)=6。 6.3.7 (1)Aud=-gmRd=-50。 (2)IC3=2ID=1mA,IR1=IC3=1mA。 R1=(VCC+VEE-UBE)/IR1=29.3kΩ。 6.3.8设UB1=0,UE3=-1.3V,IE=(-1.3+6)/4.7=1mA,
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