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模拟电子技术习题集
第一章常用半导体器件
自测题
一、判断下列说法是否正确,用“√”和“×”表示判断结果填入空内。
(1)在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P型半导体。
()
(2)因为N型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。
()
(3)PN结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
()
(4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。
()
(5)结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压,才能保证其RGS大的特点。
()
(6)若耗尽型N沟道MOS管的UGS大于零,则其输入电阻会明显变小。
()
解:
(1)√
(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×
二、选择正确答案填入空内。
(1)PN结加正向电压时,空间电荷区将。
A.变窄B.基本不变C.变宽
(2)设二极管的端电压为U,则二极管的电流方程是。
A.ISeUB.
C.
(3)稳压管的稳压区是其工作在。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿
(4)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为。
A.前者反偏、后者也反偏
B.前者正偏、后者反偏
C.前者正偏、后者也正偏
(5)UGS=0V时,能够工作在恒流区的场效应管有。
A.结型管B.增强型MOS管C.耗尽型MOS管
解:
(1)A
(2)C(3)C(4)B(5)AC
三、写出图所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压UD=。
图
解:
UO1≈,UO2=0,UO3≈-,UO4≈2V,UO5≈,
UO6≈-2V。
四、已知稳压管的稳压值UZ=6V,稳定电流的最小值IZmin=5mA。
求图所示电路中UO1和UO2各为多少伏。
图
解:
UO1=6V,UO2=5V。
五、某晶体管的输出特性曲线如图所示,其集电极最大耗散功率PCM=200mW,试画出它的过损耗区。
图解图
解:
根据PCM=200mW可得:
UCE=40V时IC=5mA,UCE=30V时IC≈,UCE=20V时IC=10mA,UCE=10V时IC=20mA,将各点连接成曲线,即为临界过损耗线,如解图所示。
临界过损耗线的左边为过损耗区。
六、电路如图所示,VCC=15V,β=100,UBE=。
试问:
(1)Rb=50kΩ时,uO=?
(2)若T临界饱和,则Rb≈?
解:
(1)Rb=50kΩ时,基极电流、集电极电流和管压降分别为
μA
所以输出电压UO=UCE=2V。
图
(2)设临界饱和时UCES=UBE=,所以
七.测得某放大电路中三个MOS管的三个电极的电位如表所示,它们的开启电压也在表中。
试分析各管的工作状态(截止区、恒流区、可变电阻区),并填入表内。
表
管号
UGS(th)/V
US/V
UG/V
UD/V
工作状态
T1
4
-5
1
3
T2
-4
3
3
10
T3
-4
6
0
5
解:
因为三只管子均有开启电压,所以它们均为增强型MOS管。
根据表中所示各极电位可判断出它们各自的工作状态,如解表所示。
解表
管号
UGS(th)/V
US/V
UG/V
UD/V
工作状态
T1
4
-5
1
3
恒流区
T2
-4
3
3
10
截止区
T3
-4
6
0
5
可变电阻区
习题
选择合适答案填入空内。
(1)在本征半导体中加入元素可形成N型半导体,加入元素可形成P型半导体。
A.五价B.四价C.三价
(2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流将。
A.增大B.不变C.减小
(3)工作在放大区的某三极管,如果当IB从12μA增大到22μA时,IC从1mA变为2mA,那么它的β约为。
A.83B.91C.100
(4)当场效应管的漏极直流电流ID从2mA变为4mA时,它的低频跨导gm将。
A.增大B.不变C.减小
解:
(1)A,C
(2)A(3)C(4)A
能否将的干电池以正向接法接到二极管两端?
为什么?
解:
不能。
因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系,当端电压为时,管子会因电流过大而烧坏。
电路如图所示,已知ui=10sinωt(v),试画出ui与uO的波形。
设二极管正向导通电压可忽略不计。
图
解图
解:
ui和uo的波形如解图所示。
电路如图所示,已知ui=5sinωt(V),二极管导通电压UD=。
试画出ui与uO的波形,并标出幅值。
图
解图
解:
波形如解图所示。
电路如图(a)所示,其输入电压uI1和uI2的波形如图(b)所示,二极管导通电压UD=。
试画出输出电压uO的波形,并标出幅值。
图
解:
uO的波形如解图所示。
解图
电路如图所示,二极管导通电压UD=,常温下UT≈26mV,电容C对交流信号可视为短路;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:
二极管的直流电流
ID=(V-UD)/R=
其动态电阻
rD≈UT/ID=10Ω
故动态电流有效值
Id=Ui/rD≈1mA图
现有两只稳压管,它们的稳定电压分别为6V和8V,正向导通电压为。
试问:
(1)若将它们串联相接,则可得到几种稳压值?
各为多少?
(2)若将它们并联相接,则又可得到几种稳压值?
各为多少?
解:
(1)两只稳压管串联时可得、、和14V等四种稳压值。
(2)两只稳压管并联时可得和6V等两种稳压值。
已知稳压管的稳定电压UZ=6V,稳定电流的最小值IZmin=5mA,最大功耗PZM=150mW。
试求图所示电路中电阻R的取值范围。
解:
稳压管的最大稳定电流
IZM=PZM/UZ=25mA
电阻R的电流为IZM~IZmin,所以其取值范围为
图
已知图所示电路中稳压管的稳定电压UZ=6V,最小稳定电流IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=25mA。
(1)分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值;
(2)若UI=35V时负载开路,则会出现什么现象?
为什么?
解:
(1)当UI=10V时,若UO=UZ=6V,则稳压管的电流为4mA,小于其最小稳定电流,所以稳压管未击穿。
故
当UI=15V时,稳压管中的电流大于最图
小稳定电流IZmin,所以
UO=UZ=6V
同理,当UI=35V时,UO=UZ=6V。
(2)
29mA>IZM=25mA,稳压管将因功耗过大而损坏。
在图所示电路中,发光二极管导通电压UD=,正向电流在5~15mA时才能正常工作。
试问:
(1)开关S在什么位置时发光二极管才能发光?
(2)R的取值范围是多少?
解:
(1)S闭合。
(2)R的范围为
图
电路如图(a)、(b)所示,稳压管的稳定电压UZ=3V,R的取值合适,uI的波形如图(c)所示。
试分别画出uO1和uO2的波形。
图
解:
波形如解图所示
解图
在温度20℃时某晶体管的ICBO=2μA,试问温度是60℃时ICBO≈?
解:
60℃时ICBO≈
=32μA。
有两只晶体管,一只的β=200,ICEO=200μA;另一只的β=100,ICEO=10μA,其它参数大致相同。
你认为应选用哪只管子?
为什么?
解:
选用β=100、ICBO=10μA的管子,因其β适中、ICEO较小,因而温度稳定性较另一只管子好。
已知两只晶体管的电流放大系数β分别为50和100,现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图所示。
分别求另一电极的电流,标出其实际方向,并在圆圈中画出管子。
图
解:
答案如解图所示。
解图
测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。
在圆圈中画出管子,并分别说明它们是硅管还是锗管。
图
解:
晶体管三个极分别为上、中、下管脚,答案如解表所示。
解表
管号
T1
T2
T3
T4
T5
T6
上
e
c
e
b
c
b
中
b
b
b
e
e
e
下
c
e
c
c
b
c
管型
PNP
NPN
NPN
PNP
PNP
NPN
材料
Si
Si
Si
Ge
Ge
Ge
电路如图所示,晶体管导通时UBE=,β=50。
试分析VBB为0V、1V、三种情况下T的工作状态及输出电压uO的值。
解:
(1)当VBB=0时,T截止,uO=12V。
(2)当VBB=1V时,因为
μA
所以T处于放大状态。
(3)当VBB=3V时,因为
μA图
所以T处于饱和状态。
电路如图所示,试问β大于多少时晶体管饱和?
解:
取UCES=UBE,若管子饱和,则
所以,
时,管子饱和。
图
电路如图所示,晶体管的β=50,|UBE|=,饱和管压降|UCES|=;稳压管的稳定电压UZ=5V,正向导通电压UD=。
试问:
当uI=0V时uO=?
当uI=-5V时uO=?
解:
当uI=0时,晶体管截止,稳压管击穿,uO=-UZ=-5V。
当uI=-5V时,晶体管饱和,uO=。
因为
图
分别判断图所示各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。
图
解:
(a)可能(b)可能(c)不能
(d)不能,T的发射结会因电流过大而损坏。
(e)可能
已知某结型场效应管的IDSS=2mA,UGS(off)=-4V,试画出它的转移特性曲线和输出特性曲线,并近似画出予夹断轨迹。
解:
根据方程
逐点求出确定的uGS下的iD,可近似画出转移特性和输出特性;在输出特性中,将各条曲线上uGD=UGS(off)的点连接起来,便为予夹断线;如解图所示。
解图
已知放大电路中一只N沟道场效应管三个极①、②、③的电位分别为4V、8V、12V,管子工作在恒流区。
试判断它可能是哪种管子(结型管、MOS管、增强型、耗尽型),并说明①、②、③与G、S、D的对应关系。
解:
管子可能是增强型管、耗尽型管和结型管,三个极①、②、③与G、S、D的对应关系如解图所示。
解图
已知场效应管的输出特性曲线如图所示,画出它在恒流区的转移特性曲线。
图
解:
在场效应管的恒流区作横坐标的垂线〔如解图(a)所示〕,读出其与各条曲线交点的纵坐标值及UGS值,建立iD=f(uGS)坐标系,描点,连线,即可得到转移特性曲线,如解图(b)所示。
解图
电路如图所示,T的输出特性如图所示,分析当uI=4V、8V、12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域。
解:
根据图所示T的输出特性可知,其开启电压为5V,根据图所示电路可知所以uGS=uI。
当uI=4V时,uGS小于开启电压,故T截止。
当uI=8V时,设T工作在恒流区,根据
输出特性可知iD≈,管压降
uDS≈VDD-iDRd≈10V
因此,uGD=uGS-uDS≈-2V,小于开启电压,图
说明假设成立,即T工作在恒流区。
当uI=12V时,由于VDD=12V,必然使T工作在可变电阻区。
分别判断图所示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。
图
解:
(a)可能(b)不能(c)不能(d)可能
第二章基本放大电路
自测题
一、在括号内用“?
”或“×”表明下列说法是否正确。
(1)只有电路既放大电流又放大电压,才称其有放大作用;()
(2)可以说任何放大电路都有功率放大作用;()
(3)放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的;()
(4)电路中各电量的交流成份是交流信号源提供的;()
(5)放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作;()
(6)由于放大的对象是变化量,所以当输入信号为直流信号时,任何放大电路的输出都毫无变化;()
(7)只要是共射放大电路,输出电压的底部失真都是饱和失真。
()
解:
(1)×
(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×
(7)×
二、试分析图所示各电路是否能够放大正弦交流信号,简述理由。
设图中所有电容对交流信号均可视为短路。
图
解:
(a)不能。
因为输入信号被VBB短路。
(b)可能。
(c)不能。
因为输入信号作用于基极与地之间,不能驮载在静态电压之上,必然失真。
(d)不能。
晶体管将因发射结电压过大而损坏。
(e)不能。
因为输入信号被C2短路。
(f)不能。
因为输出信号被VCC短路,恒为零。
(g)可能。
(h)不合理。
因为G-S间电压将大于零。
(i)不能。
因为T截止。
三、在图所示电路中,已知VCC=12V,晶体管的?
=100,
=100kΩ。
填空:
要求先填文字表达式后填得数。
(1)当
=0V时,测得UBEQ=,若要基极电流IBQ=20μA,则
和RW之和Rb=≈kΩ;而若测得UCEQ=6V,则Rc=≈kΩ。
(2)若测得输入电压有效值
=5mV时,输出电压有效值
=,则电压放大倍数
=≈。
若负载电阻RL值与RC相等,则带上负载
图后输出电压有效值
==V。
解:
(1)
。
(2)
。
四、已知图所示电路中VCC=12V,RC=3kΩ,静态管压降UCEQ=6V;并在输出端加负载电阻RL,其阻值为3kΩ。
选择一个合适的答案填入空内。
(1)该电路的最大不失真输出电压有效值Uom≈;
(2)当
=1mV时,若在不失真的条件下,减小RW,则输出电压的幅值将;
A.减小B.不变C.增大
(3)在
=1mV时,将Rw调到输出电压最大且刚好不失真,若此时增大输入电压,则输出电压波形将;
A.顶部失真B.底部失真C.为正弦波
(4)若发现电路出现饱和失真,则为消除失真,可将。
减小减小减小
解:
(1)A
(2)C(3)B(4)B
五、现有直接耦合基本放大电路如下:
A.共射电路B.共集电路C.共基电路
D.共源电路E.共漏电路
它们的电路分别如图、、、和所示;设图中Re 选择正确答案填入空内,只需填A、B、…… (1)输入电阻最小的电路是,最大的是; (2)输出电阻最小的电路是; (3)有电压放大作用的电路是; (4)有电流放大作用的电路是; (5)高频特性最好的电路是; (6)输入电压与输出电压同相的电路是;反相的电路是。 解: (1)C,DE (2)B(3)ACD (4)ABDE(5)C(6)BCE,AD 六、未画完的场效应管放大电路如图所示,试将合适的场效应管接入电路,使之能够正常放大。 要求给出两种方案。 解: 根据电路接法,可分别采用耗尽型N沟道和P沟道MOS管,如解图所示。 图解图 习题 按要求填写下表。 电路名称 连接方式(e、c、b) 性能比较(大、中、小) 公共极 输入极 输出极 Ri Ro 其它 共射电路 共集电路 共基电路 解: 答案如表所示。 电路名称 连接方式 性能比较(大、中、小) 公共端 输入端 输出端 Ri Ro 其它 共射电路 e b c 大 大 小 大 共集电路 c b e 小 大 大 小 共基电路 b e c 大 小 小 大 频带宽 分别改正图所示各电路中的错误,使它们有可能放大正弦波信号。 要求保留电路原来的共射接法和耦合方式。 图 解: (a)将-VCC改为+VCC。 (b)在+VCC与基极之间加Rb。 (c)将VBB反接,且在输入端串联一个电阻。 (d)在VBB支路加Rb,在-VCC与集电极之间加Rc。 画出图所示各电路的直流通路和交流通路。 设所有电容对交流信号均可视为短路。 图 解: 将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路,图略。 图所示各电路的交流通路如解图所示; 解图 电路如图(a)所示,图(b)是晶体管的输出特性,静态时UBEQ=。 利用图解法分别求出RL=∞和RL=3kΩ时的静态工作点和最大不失真输出电压Uom(有效值)。 图 解: 空载时: IBQ=20μA,ICQ=2mA,UCEQ=6V;最大不失真输出电压峰值约为,有效值约为。 带载时: IBQ=20μA,ICQ=2mA,UCEQ=3V;最大不失真输出电压峰值约为,有效值约为。 如解图所示。 解图 在图所示电路中,已知晶体管的? =80,rbe=1kΩ, =20mV;静态时UBEQ=,UCEQ=4V,IBQ=20μA。 判断下列结论是否正确,凡对的在括号内打“? ”,否则打“×”。 图 (1) () (2) () (3) ()(4) () (5) ()(6) () (7) ()(8) () (9) ()(10) () (11) ≈20mV()(12) ≈60mV() 解: (1)× (2)×(3)×(4)√(5)×(6)× (7)×(8)√(9)√(10)×(11)×(12)√ 电路如图所示,已知晶体管? =50,在下列情况下,用直流电压表测晶体管的集电极电位,应分别为多少? 设VCC=12V,晶体管饱和管压降UCES=。 (1)正常情况 (2)Rb1短路(3)Rb1开路 (4)Rb2开路(5)RC短路 图 解: 设UBE=。 则 (1)基极静态电流 (2)由于UBE=0V,T截止,UC=12V。 (3)临界饱和基极电流 实际基极电流 由于IB>IBS,故T饱和,UC=UCES=。 (4)T截止,UC=12V。 (5)由于集电极直接接直流电源,UC=VCC=12V 电路如图所示,晶体管的? =80, =100Ω。 分别计算RL=∞和RL=3kΩ时的Q点、 、Ri和Ro。 图 解在空载和带负载情况下,电路的静态电流、rbe均相等,它们分别为 空载时,静态管压降、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为 RL=5kΩ时,静态管压降、电压放大倍数分别为 2.8在图所示电路中,由于电路参数不同,在信号源电压为正弦波时,测得输出波形如图(a)、(b)、(c)所示,试说明电路分别产生了什么失真,如何消除。 图 解: (a)饱和失真,增大Rb,减小Rc。 (b)截止失真,减小Rb。 (c)同时出现饱和失真和截止失真,应增大VCC。 若由PNP型管组成的共射电路中,输出电压波形如图(a)、(b)、(c)所示,则分别产生了什么失真? 解: (a)截止失真;(b)饱和失真;(c)同时出现饱和失真和截止失真。 已知图所示电路中晶体管的? =100,rbe=1kΩ。 (1)现已测得静态管压降UCEQ=6V,估算Rb约为多少千欧; (2)若测得 和 的有效值分别为1mV和100mV,则负载电阻RL为多少千欧? 图 解: (1)求解Rb (2)求解RL: 在图所示电路中,设静态时ICQ=2mA,晶体管饱和管压降UCES=。 试问: 当负载电阻RL=∞和RL=3kΩ时电路的最大不失真输出电压各为多少伏? 解: 由于ICQ=2mA,所以UCEQ=VCC-ICQRc=6V。 空载时,输入信号增大到一定幅值,电路首先出现饱和失真。 故 时,当输入信号增大到一定幅值,电路首先出现截止失真。 故 在图所示电路中,设某一参数变化时其余参数不变,在表中填入①增大②减小或③基本不变。 参数变化 IBQ UCEQ Ri Ro Rb增大 Rc增大 RL增大 解: 答案如解表所示。 解表所示 参数变化 IBQ UCEQ Ri Ro Rb增大 ② ① ② ① ③ Rc增大 ③ ② ① ③ ① RL增大 ③ ③ ① ③ ③ 电路如图所示,晶体管的? =100, =100Ω。 (1)求电路的Q点、 、Ri和Ro; (2)若电容Ce开路,则将引起电路的哪些动态参数发生变化? 如何变化? 图 解: (1)静态分析: 动态分析: (2)Ri增大,Ri≈Ω; 减小, ≈-。 试求出图(a)所示电路Q点、 、Ri和Ro的表达式。 解: Q点为 、Ri和Ro的表达式分别为 试求出图(b)所示电路Q点、 、Ri和Ro的表达式。 设静态时R2中的电流远大于T的基极电流。 解: Q点: 、Ri和Ro的表达式分别为 试求出图(c)所示电路Q点、 、Ri和Ro的表达式。 设静态时R2中的电流远大于T2管的基极电流且R3中的电流远大于T1管的基极电流。 解: 两只晶体管的静态电流、管压降分析如下: 、Ri和Ro的表达式分析如下: 设图所示电路所加输入电压为正弦波。 试问: 图 (1) = / ≈? = / ≈? (2)画出输入电压和输出电压ui、uo1、uo2的波形; 解: (1)因为通常β>>1,所以电压放大倍数分别应为 (2) 两个电压放大倍数说明uo1≈-ui,uo2≈ui。 波形如解图所示。 解图 电路如图所示,晶体管的? =80,rbe=1kΩ。 (1)求出Q点; (2)分别求出RL=∞和RL=3kΩ时电路的 和Ri; (3)求出Ro。 图 解: (1)求解Q点: (2)求解输入电阻和电压放大倍数: RL=∞时 RL=3kΩ时 (3)求解输出电阻: 电路如图所示,晶体管的? =60, =100Ω。 (1)求解Q点、 、Ri和Ro; (2)设 =10mV(有效值),问 =? =? 若C3开路,则 =? =? 图 解: (1)Q点: 、Ri和Ro的分析: (2)设 =10mV(有效值),则 若C3开路,则 2.20 改正图所示各电路中的错误,使它们有可能放大正弦波电压。 要求保留电路的共漏接法。 图 解: (a)源极加电阻RS。 (b)漏极加电阻RD。 (c)输入端加耦合电容。 (d)在Rg支路加-VGG,+VDD改为-VDD 改正电路如解图所示。 解图 2.21已知图(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图(b)(c)所示。 (1)利用图解法求解Q点; (2)利用等效电路法求解 、Ri和Ro。 图 解: (1)在转移特性中作直线uGS=-iDRS,与转移
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