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模拟电路部分习题答案
模拟电路部分习题答案
第二章晶体二极管及应用电路
2-1.填空
(1)N型半导体是在本征半导体中掺入五价元素;P型半导体是在本征半导体中掺入三价元素。
(2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流会增大。
(3)PN结的结电容包括势垒电容和扩散电容。
(4)晶体管的三个工作区分别是放大区、截止区和饱和区。
在放大电路中,晶体管通常工作在放大区区。
(5)结型场效应管工作在恒流区时,其栅-源间所加电压应该反偏。
(正偏、反偏)
2-2.判断下列说法正确与否。
(1)本征半导体温度升高后,两种载流子浓度仍然相等。
()
(2)P型半导体带正电,N型半导体带负电。
()
(3)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RGS大的特点。
()
(4)只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用。
()
(5)晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过。
()
(6)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。
()
(7)PN结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
()
(8)若耗尽型N沟道MOS场效应管的UGS大于零,则其输入电阻会明显减小。
()
答案:
(1)对;温度升高后,载流子浓度会增加,但是对于本征半导体来讲,电子和空穴的数量始终是相等的。
(2)错;对于P型半导体或N型半导体在没有形成PN结时,处于电中性的状态。
(3)对;结型场效应管在栅源之间没有绝缘层,所以外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压,才能保证RGS大的特点。
(4)错;稳压管要进入稳压工作状态两端加反向电压必须达到稳压值。
(5)错;晶体管工作在饱和状态和放大状态时发射极有电流流过,只有在截止状态时没有电流流过。
(6)对;N型半导体中掺入足够量的三价元素,不但可复合原先掺入的五价元素,而且可使空穴成为多数载流子,从而形成P型半导体。
(7)对;PN结在无光照、无外加电压时,处于动态平衡状态,扩散电流和漂移电流相等。
(8)错。
绝缘栅场效应管因为栅源间和栅漏之间有SiO2绝缘层而使栅源间电阻非常大。
因此耗尽型N沟道MOS场效应管的UGS大于零,有绝缘层故而不影响输入电阻。
2-3.怎样用万用表判断二极管的正、负极性及好坏?
答:
可以利用万用表的电阻挡测量二极管两端电阻,正向时电阻很小,反向时电阻很大。
2-4.二极管电路如题2-4图所示,试判断图中的二极管是导通还是截止?
输出电压为多少?
本题可以通过二极管端电压的极性判断其工作状态。
一般方法是断开二极管,并以它的两个极作为端口,利用戴维南定理求解端口电压,若该电压是二极管正偏,则导通,若反偏则截止。
(a)图将二极管断开,从二极管的两个极为端口向外看,如题2-1解(a)图所示,则A-B间电压为12-6=6V,二极管处于正偏,导通。
(b)图将二极管断开,从二极管的两个极为端口向外看,如题2-1解(b)图所示,则A-B间电压为3-2=1V,二极管处于正偏,导通。
(c)当有两只二极管时,应用以上方法分别判断每只管子的状态。
如题2-1解(c)图所示首先断开上面二极管D1,则下面二极管D2截止,所以D1两端电压为正偏导通;然后再断开下面二极管D2,如题2-1解(d)图则D1两端电压为正偏导通,则D2两端电压为负截止,综上所述,D1导通、D2截止。
(d)根据前面分析方法,可知D1、D3截止,D2、D4导通。
2-5.电路如题2-11图所示,稳压管的稳定电压UZ=8V,设输入信号为峰值15V三角波,试画出输出uo的波形。
解:
如图所示。
三角波正半周时,当电压幅值小于稳压管的稳压值时,稳压管截止,当等于大于稳压值时,稳压管反向击穿,输出电压为稳压管稳压值;三角波负半周时,稳压管正向导通,假设正向电阻为0,则输出电压为零。
2-6.如题2-12图所示,电路中两只稳压管完全相同,UZ=8V,
,试画出输出uo的波形。
解:
如图所示。
三角波正半周时,当电压幅值小于稳压管的稳压值时,下面一只稳压管截止,当等于大于稳压值时,稳压管反向击穿,输出电压为稳压管稳压值;三角波负半周时,上面一只稳压管截止,当等于大于稳压值时,稳压管反向击穿,输出电压为稳压管稳压值。
2-7、2-8、2-9略
2-10.电路及二极管伏安特性如图所示,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,问
(1)二极管在输入电压为零时的电流和电压各为多少?
(2)二极管中流过的交流电流有效值为多少?
解:
在分析这类电路时,应首先分析静态电流和电压,即静态工作点Q,然后求出在Q点下的动态电阻,再分析动态信号的作用。
(1)利用图解法可以方便地求出二极管的Q点。
在动态信号为零时,二极管导通,电阻R中电流与二极管电流相等。
因此,二极管的端电压可写为
,在二极管的伏安特性坐标系中作直线,与伏安特性曲线的交点就是Q点,如图所示。
读出Q点的坐标值,即为二极管的直流电流和电压,约为
(2)根据二极管动态电阻的定义,Q点小信号情况下的动态电阻为
根据已知条件,二极管上的交流电压有效值为10mV,故流过的交流电流有效值为
第三章晶体三极管及其应用电路
3-1试画出用PNP、NPN型三极管组成的单管共射放大电路的原理图,标出电源电压的极性,静态工作电流IB、IC的实际方向及静态电压UBE、UCE的实际极性。
解:
用PNP型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(a)所示。
其中静态工作电流IB、IC的实际方向如图中箭头所示,静态电压UBE<-0.7V、UCE<-0.3V。
用NPN型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(b)所示。
其中静态工作电流IB、IC的实际方向如图中箭头所示,静态电压UBE>0.7V、UCE>0.3V。
3-2电路如图3-5所示。
说明这些电路能否对交流电压信号进行线性放大,为什么?
分析:
解决此问题需要进行以下几个方面的判断。
1.判别三极管是否满足发射结正偏、集电结反偏的条件,具备合适的静态工作点。
2.判断有无完善的直流通路。
3.判断有无完善的交流通路。
4.在前三个条件满足的条件下,最后根据电路给出的参数进行计算,根据计算结果判断三极管是否工作在放大区。
但是如果电路没有给出电路参数,该步骤可以省略。
默认电路参数取值合适。
解:
a不能。
没有直流偏置,不能提供合适的静态工作点。
b不能。
电源VCC使发射结反偏,不能提供合适的静态工作点。
c不能。
基极电压VBB使发射结满足正偏条件,但是集电结不是反偏,电路不具备合适的静态工作点。
d不能。
电容使集电极交流接地,从而使输出电压交流部分为零。
e能。
有合适的直流偏置电路,输入能加到三极管上,输出也能够送到负载上。
3-3放大电路如题3-9图所示。
已知VCC=3V,UB=0.7V,RC=3kΩ,RB=150kΩ,晶体管VT的输出特性曲线如题3-9图a所示。
试求:
1.放大电路的静态工作点ICQ和UCEQ;
2.若RL=∞,求输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值;
3.若RL=7kΩ,输出最大不失真电压的幅值。
解:
1.放大电路的静态工作点ICQ和UCEQ计算如下。
根据题3-9图所示电路列写直流负载线方程如下:
分别令IC=0,UCE=0,代入直流负载线方程,得到负载线上两个坐标点,M(3,0),N(0,1),连接M、N得到直流负载线。
根据直流通路,得基极静态工作电流为
直流负载线MN与iB=IB=15.3μA的输出特性曲线的交点Q就是静态工作点。
Q点坐标为
2.RL=∞时,输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值的计算。
若RL=∞,交流负载线斜率与直流负载线斜率相同,为
如题3-9图b所示。
输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为
3.若RL=7kΩ,交流负载线斜率为
输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为
3-6如题3-12图所示放大电路中,已知晶体管的β=100,UBE=-0.3V。
1.估算直流工作点ICQ和UCEQ。
2.若偏置电阻RB1、RB2分别开路,试分别估算集电极电位UC值,并说明各自的工作状态;
3.若RB1开路时,要求ICQ=2mA,试确定RB2应该取多大的值。
解:
1.直流工作点ICQ和UCEQ估算。
2.若偏置电阻RB1开路,管子的静态工作电流为
此时三极管的发射结正偏、极点结反偏,管子处于放大状态。
若偏置电阻RB2开路,
此时管子处于截止状态。
3.若RB1开路时,有
3-7在电路如题3-13图中,已知VCC=6V,UBEQ=0.7V,RS=500Ω,RC=4kΩ,RB=300kΩ,晶体管VT的hfe=50,rbb’=300Ω。
(1)估算直流工作点ICQ。
(2)画出放大电路的简化h参数等效电路。
(3)估算放大电路的输入电阻和RL=∞时的电压增益AU。
(4)若RL=4kΩ时,求电压增益AU=uO/ui和AUS=uO/uS。
解:
1.估算直流工作点ICQ。
2.放大电路的简化h参数等效电路如题3-13图a。
3.估算放大电路的输入电阻和RL=∞时的电压增益AU。
4.若RL=4kΩ时,电压增益AU和AUS的计算。
3-8在题3-15图所示放大电路中,已知晶体管的UBE=0.7V,β=100,rbb’=100Ω,Rs=200Ω,各电容足够大。
1.画出直流通路;计算静态工作点。
2.画出交流通路及交流等效电路,计算ri、rO、AU、AUs。
解:
1.直流通路如题3-15图a;静态工作点计算如下。
2.交流通路及交流等效电路如题3-15图b、题3-15图c所示.。
ri、AU、AUs、rO的计算如下。
3-10如题3-16图所示电路,已知Rs=50Ω,RB1=33KΩ,RB2=10KΩ,RC=1KΩ,RL=1KΩ,晶体管的hie=1.2KΩ,β=50。
1.画出交流通路及简化h参数等效电路。
2.计算ri、AU、AUs、rO。
解:
1.交流通路及简化h参数等效电路如题3-16图a、题3-16图b。
2.ri、AU、AUs、rO计算如下。
3-13已知共基放大电路如题3-21图所示。
已知晶体管VT的hfe=50,rbb’=50Ω,UBEQ=0.7V,电路中的电容对交流可视为短路。
1.求静态工作点。
2.画出h参数等效电路;求中频电压增益AU,输入电阻和输出电阻。
分析:
题3-21图电路为CB组态放大电路。
在进行低频小信号分析时,可以使用CB组态的h参数模型,也可以使用比较熟悉的CE组态的h参数模型。
解:
方法一:
1.直流电路如题3-21图a所示。
2.利用CB组态的h参数模型进行交流特性分析。
交流等效电路如题3-21图b所示。
方法二:
1.静态工作点的计算方法同方法一,略
2.利用CE组态的h参数模型进行交流特性分析。
交流等效电路如题3-21图c所示。
输入电阻
输出电阻
第四章场效应管及基本放大电路
4-8电路参数如题4-7图所示,场效应管的UGS,off=-1V,IDSS=0.5mA,rds为无穷大。
试求:
1.静态工作点。
2.电压增益AU。
3.输入电阻和输出电阻。
解:
1.静态工作点计算
2.电压增益AU。
本题目电路中,有旁路电容C,此时放大电路的电压增益为,
3.输入电阻和输出电阻的计算。
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