模拟电子技术习题问题详解1.docx

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模拟电子技术习题问题详解1

实用

模拟电子技术

习题答案

电工电子教学部

2012.2

文档

实用

第一章

绪论

一、填空题：

1.

自然界的各种物理量必须首先经过

传感器

将非电量转换为电量，即

电信号。

2.

信号在频域中表示的图形或曲线称为信号的

频谱

。

3.

通过傅立叶变换可以实现信号从

时域到频域的变换。

4.

各种信号各频率分量的

振幅

随角频率变化的分布，称为该信号的幅度频谱。

5.

各种信号各频率分量的

相位

随角频率变化的分布，称为该信号的相位频谱。

6.

周期信号的频谱都由

直流分量

、基波分量

以及无穷多项高次谐波分量

组成。

7.

在时间上和幅值上均是连续的信号

称为模拟信号。

8.

在时间上和幅值上均是离散的信号

称为数字信号。

9.

放大电路分为

电压放大电路

、电流放大电路、互阻放大电路

以及互导放大电路

四类。

10.

输入电阻

、输出电阻

、增益

、频率响应

和非线性失真

等主要性能指标是衡量放大电路的标准。

11.

放大电路的增益实际上反映了

电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为信号能量

的能力。

12.放大电路的电压增益和电流增益在工程上常用“分贝”表示，其表达式分别是

电压增益

20lgAvdB、电流增益20lgAidB。

13.

放大电路的频率响应指的是，在输入正弦信号情况下，输出随

输入信号频率连续变化

的稳态响应。

14.

幅频响应是指

电压增益的模与角频率

之间的关系。

15.

相频响应是指

放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率

之间的关系。

二、某放大电路输入信号为10pA时，输出为500mV，它的增益是多少？

属于哪一类放大电路？

解：

vo

500mV

0.5V

5

10

10

Ω

属于互阻放大电路

Ar

10pA

1011A

ii

三、某电唱机拾音头内阻为

1MΩ，输出电压为

1V（有效值），如果直接将它与

10Ω扬声器连接，扬声器上

的电压为多少？

如果在拾音头与扬声器之间接入一个放大电路，它的输入电阻

R=1MΩ，输出电阻R=10Ω，

i

o

电压增益为1，试求这时扬声器上的电压。

该放大电路使用哪一类电路模型最方便？

解：

直接将它与

10Ω扬声器连接，

扬声器上的电压Vo

1M

10Ω

1V

10Ω1V

105V

Ω10Ω

106Ω

在拾音头与扬声器之间接入放大电路后，使用电压放大电路模型，则等效电路如下图所示

文档

实用

Vi

Ri

Vs

1MΩ

1V0.5V

Rs

Ri

1MΩ1MΩ

扬声器上的电压Vo

RL

AvoVi

10Ω

10.5V0.25V

10Ω10Ω

RL

Ro

四、试说明为什么常选用频率可连续变化的正弦波信号发生器作为放大电路的实验、测试信号源。

用它可以测量放大电路的哪些性能指标？

答：

因为正弦波信号在幅值、频率、初相位均为已知常数时，信号中就不再含有任何未知信息。

并且任何信号都可以展开为傅里叶级数表达式，即正弦波信号各次谐波分量的组合。

正因为如此，正弦波信号常作为标准信号用来对模拟电子电路进行测试。

用它可以测量放大电路的输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真。

五、在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰—峰值分别为

10μA和25mV，输出端接4kΩ

电阻负载，测量到正弦电压信号的峰—峰值

1V。

试计算该放大电路的电压增益

Av、电流增益Ai、功率增益

p，并分别换算成

dB数表示。

A

解：

vo

1V

40

（32dB）

Av

25mV

vi

io

1V/4kΩ

25

（28dB）

Ai

10μA

ii

ApAvAi40251000

（30dB）

六、某音响系统放大电路的幅频响应如图所示，放大电路的带宽是多少？

半功率点是哪两个点？

半功率点处的增益较中频区的增益下降了多少分贝？

折合百分比为多少？

答：

带宽

=

fH

-

fL

=2

×

4

≈×

4

10-20

2

10Hz

半功率点指增益较中频区增益下降

3dB的频率点（即对应

fH、fL）

，其输出功率约等于中频区输出功率

的一半。

增益较中频区增益下降所折合的百分比为

70.7﹪。

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实用

第二章运算放大器

一、填空题：

1．理想运算放大器的性能参数均被理想化，即输入电阻为无穷大，输出电阻为零，开环电压增

益为无穷大，输出电压为接近正负电源值。

2．运算放大器有两个工作区。

在线性区工作时，放大器放大小信号；当输入为大信号时，它工作在

非线性区，输出电压扩展到饱和值。

3．运算放大器工作在线性区时，具有虚短和虚断两个特点，凡是线性电路都可利用这两个概念

来分析电路的输入、输出关系。

4．反相比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地点，而同相比例运算电路中集成运放两个输入端对

地的电压基本上相等。

5．同相比例运算电路的输入电流等于零，而反相比例运算电路的输入电流等于流过反馈电阻的

电流。

6．同相运算电路的电压增益Au≥1；反相运算电路的电压增益Au＜0。

7．反相求和运算电路中集成运放的反相输入端为虚地点，流过反馈电阻的电流等于各输入端电流的和。

8．同相比例运算电路的输入电阻大，而反相比例运算电路的输入电阻小。

9．反相求和运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均小于零。

10．微分运算电路可将三角波电压转换成方波电压；积分运算电路可将方波电压转换成三

角波电压。

二、选择题：

1.现有电路：

A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路

C.积分运算电路D.微分运算电路E.加法运算电路

选择一个合适的答案填入空内。

（1）欲将正弦波电压移相＋90O，应选用D。

（2）欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用E。

（3）欲实现Au＝－100的放大电路，应选用A。

（4）欲将方波电压转换成三角波电压，应选用C。

（5）A中集成运放反相输入端为虚地，而B中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。

2.集成运放在作放大电路使用时，其电压增益主要决定于（A）。

A.反馈网络电阻B.开环输入电阻C.开环电压放大倍数

三、计算题：

1．电路如图所示，其中R1=10kΩ，R2=R3=R4=51kΩ。

试求：

（1）输入电阻Ri；

（2）vo与vi之间的比例系数。

（3）平衡电阻R。

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实用

解：

（1）Ri=R1=10kΩ

vn

v4

0v4

v4

vo

R2vi

（2）

R2

R4

R3

v4

5.1vi

vi

vn

vn

v4

R1

vo

3v4

15.3vi

R1

R2

（3）

RR1//R2

R3//R4

R1//

3

R2

884kΩ

2

.

2．电路如图所示，图中集成运放输出电压的最大幅值为±

14V，试将计算结果填如表

2.1中。

解：

v

O1

＝（－R

/R）v

I

＝－10v

I

，v

O2

＝（1+R/R）

v

I

＝11v

I

。

f

f

当集成运放工作到非线性区时，输出电压不是＋

14V，就是－14V。

表2.1

vI/V

0.1

0.5

1.0

1.5

vO1/V

－1

－5

－10

－14

vO2

/V

1.1

5.5

11

14

3．求解图示电路中vO与vI之间的运算关系。

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实用

解：

图示电路的

A组成同相比例运算电路，

A组成差动运算电路。

先求解

v，再求解v。

1

2

O1

O

vO1

1

R3

vI1

R1

vO

R5vO1

1

R5vI2

R4

R4

R51

R3

vI11

R5

vI2

R4

R1

R4

1

R5

vI1

vI2

1

R5

vI

R4

R4

4．一高输入电阻的桥式放大电

路如图所示，试写出v

=

f（δ）的表达式（δ=

R/R）。

o

vo1

vi

vo2

vB

Rvi

vi

vA

2R

R

2

解：

2

R2vo11

R2

R2

R2

vo

vo2

vi

R1

R1

R1

R2

R1

42

5．图示电路中，A1，A2，A3均为理想运放。

（1）A1，A2，A3分别组成何种基本运算电路；

（2）列出vO1，vO2，vO的表达式。

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实用

解：

（1）同相比例运算电路、反相求和运算电路、差动运算电路。

vo1

3vi1

vo2

vi22vi3

（2）

100

100vo2

vo

2vo1

1

2（vo1vo2）

2（3vi1vi22vi3）

50

150

6．试写出图示加法器对vI1、vI2、vI3的运算结果：

vO=f（vI1、vI2、vI3）。

解：

A2的输出vO2=-（10/5）vI2-（10/100）vI3=-2vI2-0.1vI3

vO=-（100/20）vI1-（100/100）vO2=-5vI1+2vI2+0.1vI3

7．在图示电路中，已知输入电压vi的波形如图（b）所示，当t＝0时，电容C上的电压vC＝0。

试画出输出电压vo的波形。

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实用

vo

1

t2

RC

vidtvC（t1）

t1

1

解：

当vi为常数时

vo

vi（t2

t1）

vC（t1）

-100vi（t2-t1）vC（t1）

RC

若t1

0,vC

0,t25ms时

vo

100

5

5

103

2.5V

若t1

5ms,

vC

-2.5V,t2

15ms时

vo

-100

（-5）

10103

（2.5）2.5V

8．设计一反相放大器，电路如图所示，要求电压增益Av=vo/vi=-10，当输入电压vi=-1V

时，流过R1和R2的电流小于2mA，求R1和R2的最小值。

vo

R2

10

R210R1

Av

R1

vi

解：

当vi

1V时，有vi

2mA，R1

0.5kΩ，R25kΩ

R1

取R1

510Ω，R25.1Ωk

第三章二极管及其基本电路

一、填空题：

1．制作电子器件的常用材料主要采用

硅和锗

。

2．二极管最主要的特性是

单向导电性

。

3．本征半导体是指完全纯净的、结构完整的半导体晶体

。

P型半导体中的少子是

电子

，多子是空

穴，N型半导体中的少子是

空穴，多子是

电子

。

4．半导体中参与导电的有

两种载流子，分别是

电子

和

空穴

，导体中参与导电的有

一种载流

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实用

子，是

电子

。

5．当环境温度升高时，二极管的反向饱和电流

IS将增大，这是因为此时

PN结内部的

B

。

A.

多数载流子浓度增大

B.

少数载流子浓度增大

C.

多数载流子浓度减小

D.

少数载流子浓度减小

6．半导体PN结中内电场E，是由

空间电荷区

产生的，当将

反向电压加在PN结两端时，其PN结内电

场E增强。

PN结

不易（不易/容易）导通。

7．二极管导通时，其正向电压应该比门坎电压

高

（高/低），硅管的正向导通电压约为

0.7V，锗管的

正向导通电压约为

0.2V。

8．稳压管是一种

特殊工艺制造的面接触型硅二极管

二极管。

除了用于限幅电路之外，主要用于稳压电

路，其稳压性体现在电流增量

很大，只引起很小的

电压变化，此时稳压管应工作于

反向电击穿区。

9．发光二极管正常工作时，外加

A电压；而光电二极管正常工作时，外加

B电压。

A．正向

B

．反向

C．击穿

10．某只硅稳压管的稳定电压

Vz=4v，其两端施加的电压分别为

+5V（正向偏置）和－

5V（反向偏置）时，

稳压管两端的最终电压分别为

D

。

A.+5V和-5V

B.-5V

和+4V

C.+4V

和-0.7V

D.+0.7V

和-4V

11．PN结的结电容包括

扩散电容

和势垒电容

。

当在PN结两端施加正向电压时，空间电荷区

将变窄

，

扩散

电容将增大。

12．发光二极管是将

电能转换成光能

的器件；而光电二极管是将

光能转换成电能

的器件。

二、已知uI＝5sinωt（V），二极管导通电压UD＝0.7V。

试画出uI

与uO的波形，并标出幅值。

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三、二极管的正向伏安特性曲线如图所示，室温下测得二极

管中的电流为

20mA。

试确定二极管的直流电阻

R和动态电阻r

d

D

的大小。

解：

由图可见，

I

D=20mA时的

D=0.67V，则直流电阻

D为

U

R

UD

0.67V

RD

33.5Ω

ID

20mA

过ID=20mA处，作一条切线，求切线斜率，可求得动态电阻

rd为

ΔU

0.026V

D

rd

1.3Ω

iD

30mA-10mA

四、在下面图示电路中，设uI=12sinωt（V），试分别画出iD、uD和uO的波形（要求时间坐标对齐），并将

二极管电流iD的峰值和其所承受的反向电压峰值标于图中（假定D为理想二极管）。

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五、二极管电路如下图（a）所示，设输入电压波形如图（b）所示，试画出相应的输出电vO波

形。

设二极管为理想器件。

六、二极管电路如图所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压VAO。

设二极管为

理想器件。

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实用

解：

（a）D导通，VAO=-6V

（b）D截止，VAO=-12V

（c）D1导通，D2截止，VAO=0V

（d）D1截止，D2导通，VAO=-6V

七、已知稳压管的稳压值

Z

I

Zmin

O1O2

U＝6V，稳定电流的最小值

＝5mA。

求图示电路中

U和U各为多少伏。

稳压管要稳压需满足

RL

UI

UZ

RL

R

解：

（a）

2

8V

UZ

6V,可稳压，UO1

6V

10V

2

0.5

（b）

2

5V

UZ,不可稳压，管子处于反

偏截止状态，UO2

5V

10V

2

2

八、图示电路中，稳压管2CW16具有下列特性：

稳定电压

9V，耗散功率允许值

250mW，稳压管电流小于1mA

时不能稳压，且动态电阻不大于

20Ω。

试按电路图中所给参数计算：

（1）

当RL=1kΩ时，电流IR、IZ、IL的大小；

（2）

当电源电压UI变化±20%时，UO最多变化几伏？

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实用

（3）

稳压管在

I和

L变化至何值时功耗最大？

其值是否已超过允许值？

（

1的变化范围不超过±

20%，

U

R

U

RL可任意变化。

）

（4）

按照图中的参数，分析该电路在

IL大于何值时将失去稳压能力？

解：

（1）

20

9

216mA

，

9V

，IZ

。

IR

IL

9mA

510

.

=12.6mA

1kΩ

（2）

UO

20Ω//1000Ω

（4V）

0.15V

510Ω（20Ω//1000Ω）

（3）当U变化+20%和RL→∞时稳压管的功耗最大。

PZ（max）

24

9

PZ，超过允许值。

9265mW

510

（4）当ILILmax

UImax-UZ

IZmin

28.4mA时，失去稳压能力。

R

九、有两只稳压二极管

DZ1、DZ2，其稳定电压分别为VZ1=6V、VZ2=10V，两管正向导通电压降均为0.7V。

如果

将它们以不同方式串联后接入电路，可能得到几种不同的电压值？

试画出相应的电路图。

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答：

不能，因为二、填空题：

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十、二极管电路如图所示，设二极管均为理想二极管，vs=10sinωt（V）。

（1）画出负载RL两端电压vo的波形。

（2）若D3开路，试重画vo的波形。

（3）若D3被短路，会出现什么现象？

（3）若D3被短路，则在输入电压的正半周将使电源短路，烧坏电源。

第四章三极管及其放大电路

§4.1

一、问答题：

1.能否用两个二极管背靠背地连接构成一个BJT？

答：

不能，因为BJT除了由两个背靠背PN结构成外，还需满足三个内部条件。

2.BJT的e极、c极能否交换使用？

e极、c极所对应区域的掺杂浓度和横截面积均不相同。

1.

三极管实现放大的三个内部条件是（

发射区掺杂浓度最高）、（基区最窄）、（集电区横截面积最大

）。

2.

三极管具有放大作用的外部电压条件是发射结（

正偏），集电结（反偏）。

3.

三极管工作在饱和区时，发射结（

正偏）,集电结（正偏）；

工作在截止区时，发射结（

反偏）,集电结（反偏）。

4.工作在放大区的某三极管，如果当IB从12μA增