模拟电子技术基础胡宴如耿苏燕高等教育出版社第一章课后答案doc.docx
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模拟电子技术基础胡宴如耿苏燕高等教育出版社第一章课后答案doc
第1章半导体二极管及其电路分析
1.1某二极管在室温(300K)下的反向饱和电流为O.lpA,试分析二极管外加电压在0.5V7.7V之间变化时,二极管电流的变化范闹。
解:
由于7d=Zs(A-1)
由题意知Is=O.lpA,室温下(/严26mV,故当UD=0.5V时,紂
沪0.1X10^2x(e26-1)A~22.5uA
当Ud=0.7V时,得
=0.1xIO-12x(e26一V)A«49.3mA
因此UD在0.5〜0.7V之间变化时,m在22.5uA〜49.3mA之间变化。
1.2二极管电路如图P1.2所示,二极管的导通电压5x0”=0・7V,试分别求出R为lk
Q、4kQ时,电路中电流厶、I2>Zo和输出电压OS
解:
(1)R=lkQZ
假设二极管断开,可求得输出电压
可见,电路中二极管的阳极电位高丁•阴极电位1.5V,所以,二极管处丁•导通状态,故
Uo=(一3-0・7)7=-3・77
10=U0/Rl=(—3.7/=—3.7mA-37-(-9)
人=—-—*—"1A=5.3jhA
・1
Ix=10+I2=(一3.7+5.3)i)iA—1.6mA
(2)R=4kQ
假设二极管断开,可求得输出电压
可见,电路中二极管阳极电位低丁•阴极电位,二极管处丁•截止状态,所以
A=o
Uo=uo=-1.87
Io=Uo/Rl=(-1.8/1)?
?
U=一1.8〃口
12=—]o=1
1.3图P1.3所示各电路中,设二极管具有理想特性,试判断各二极管是导通还是截止,
并求出AO两端电床UAOo
图P1.3
解:
图(a)中,断开二极管人、乙时,可得人、冬正极电位均为10V,而珂、血的负极电位分别为0V和一6V,因此人的正偏电压大于V.的,冬优先导通,使C4o=-6V0这样就迫使儿反偏截止。
图(b)中,断开管旳、血时,兀、血负极电位均为10V,而正极电位分别为0V、-6V,因此儿、冬均反偏截止,So=10V
图(c)中,断开管人、血,则珂、人负极电位为-10V,正极电位分別为OV、-6V,故人优先导通,使So=0,迫使“反偏截止。
图(d)中,断开管人、血,则人、血负极电位为一5V,正极电位分别为OV、+5V,设冬优先导通,则
=5V-二一x[5V-(-5V)J=-W
3+2
这样5的负极电位为一IV,正极电位为0V,旳也正偏导通。
人导通后使U府UZ此时V2仍正偏导通。
1.4二极管电路如图P1.4所示,二极管导通电压Ob(on)=0.7V,5=6V试求电路中电流
厶、12、Zo和输出电压UOo
解:
由图可见,图中三个二极管均加正向电压而导通,所以
^o=3^b(on)=3X0.7V=2.1V
Zo=Uq/R^I.1V/1kQ=2.1niA
26〃?
V
由题1.4已求得5=6V时,ZD=4.9mA,故卩==5.31Q
4.9mA
由图解P1.5得
'Uo—R+RJI3J5
由T3;d^l5.9Q«^L=lkQ,故
由题1.4己求得Go=2.1V,故当Gi=6±lV时,心的变化范国为2.1V±27.6mVo
1.6二极管电路如图P1.6所示,设二极管具有理想特性,t/i=5sin3t(V),试画岀"。
波形。
解:
(a)图P1.6(a)中,在他正半周,理想二极管导通,%=如;在他负半周,理想二极管截止,〃。
=0,故可对应输入波形画出"。
波形如图解P1.6(a)所示。
(a)
u/V
图P1.6
(b)fflP1.6(b)'l',在q正半周理想二极管导通,"。
=0,在w;负半周,二极管截止,"。
=他,故得”。
波形如图解P1.6(b)所示。
1.7在图P1.7所示电路中,设妒lOsinst(V),且二极管具有理想特性,当开关S闭合和断开时,
O
-5
S
V
试对应输入波形画出"。
波形"
t(V);S合上时,
在他正半周,二极管截止,"o=5sin3t(V):
在他
负半周,二极管导通,w0=OVo
故可画出输出电压波形如图解P1.7所示。
图解P1.7
t/s
1・8图P1.8所示电路中,设他=1.5sin3t(V),关S处J:
A、B、C时,输出电压妬的波形。
二极管具有理想特性,试分别画出开
解:
当S处于A时,理想二极管V导通,“0=(3+1.5sin3t)V。
1.9图Pl.9所示电路中,耳,Q为硅二极管,耳为错二极管,试画出各电路的电压传输特性,并画出各电路在相应输入电压作用下的输出电压波形。
图P1.9
解:
(a)由图(a)可知,当一3V =⑷: 当w,>3V时, 人导通,冬截止,wo=3V,当的v-3V时,乙截止,人导通,”°=-3V。 故可画出图(a)电路的电压传输特性和如波形分别如图解P1.9(a)所示。 (b)由图(b)可知,当5>2・8V时,人截止,血=3V;当%2.8V时,乃导通, w0=(oy-o.2)Vo因此当5=5V时,"o=3V: 当3=0丫时,“。 =0.2V。 故得电压传输特性和"。 图解P1.9 1.10二极管电路及二极管伏安特性曲线如图P1.10所示,R分别2kQ、500Q,用图解法 解: (1)R=2kQ时 二极管的立流负载方程为 w;>=2-2X103zz) 故可得T[流负载线的纵、横截点分别为 Ni(0V,1mA)、M(2V0inA)o连接M 可得该fi流负载线,它与二极管伏安特性曲线的交点为 Qi(0・55\;0・7mA),故 (2)R=500Q时 Zo=0.7mA,UD=0.55\7 同理可求得克流「•作点为Q(0.7V,2.7inA),故^=2.7mA,Lp=0.7Vo 1.11图Pl.11所示电路中,设二极管导通电压6伽丿=0.7V,他=5sin3t(mV),C对交 流信号的容抗近似为零,试求二极管两端的电压"D和流过二极管的电流 解: (1)求静态量険、Ido 画出图Pl.11电路的氏流通路如图解Pl.11(a)所示,由 该图可知静态时二极管正偏导通,Lz)o=0.7V,故 5-0.7 2.5 mA=1.12mA (2)求动态量心力 画出图Pl.ll电路的小信号等效电路如图解Pl.11(b)所 示。 由该图得 "d=Mf=5sin3t(mV) 由于r=26/? U=—Q^15.1QdI^nA)1.72 故J=—=——sincotfjnA)«33Sincot(mA)心15.1 (3)求总量uD.iD UD=UDo+=(0.7+0.005sin3t)V in=Ido=(1.72+0.33sin3t)mA 1.12图Pl.12所示电路中,稳压管旳、血的稳定电压 (h) 图解P1.11 分别为t/zi=8.5\\/2=6V,试求A、B两端的电压5b。 解: 由图P1.12可知,兀、血均处于稳压状态,故Uab= Uz\-%=8・5V-6V=2・5V 1.13稳压电路如图Pl.13所示,L>10V,稳压管参数 为1^1OniA>J^M=30mA,试求: (1)稳压管的丄 1/j=I6V 680Q 图P1.12 作电流Idz和耗散功率; (2)限流电阻R所消耗的功率。 解: (1)设稳压管已稳压工作,则由图P1.13可得 IDZ=IR-IRl=^-^u =0.02/4=20hiA 由于ZzV/dzvZzm,故电路中的稳压管确实处于稳斥状态, 且能安全工作。 R1=>-100Q(5s 300胡U。 稳圧管管耗为 1.14试求图Pl.13所示电路安全稳压匸作所充许的输入电压Ui变化范[节I。 解: 为了保证图P1.13所示电路既能稳压乂能安全I: 作,当5变人时,相应的血应不超过滋=30〃必,3变小时,相应的尬应不低于Zz=10mA,故可得 _6一_=30x10-3 100300 %川_6一_=10x10-3 100300 由此可求得%Q=11V,UInun=9V,即允许的5变化范围为10V±lVo 1.15稳压管稳压电路如图P1.15所示,稳压管的参数为S=6V,Zz=5mA,Pzw=250mW,输入电压5=20V,试分析: (1)求心、尬; (2)当&开路、3增加10%时,稳压管是否能安全工作? (3)当5减小10%,&=lkQ时,稳压管是否工作在稳压状态? 解: (1)设稳压管已稳压工作,则由图可得 一—}mA=8niA 1 illIz=5inAjflj =42mA 故Iz<】dzVIzm,稳压菅能安全稳压工作,^o~S=6V,I^z=8niA0 (2)当&开路、3=20X(l+10%)=22V时 "_6 IDZ=—j——rtiA=16mAVIzm,故稳压管仍能安全匸作。 (3)当&=lkQ,3=20X(l-10%)=18V时 IDZ=-^HiA=6mA>心,故稳压管仍能工作在稳压状态。 1.16图P1.16所示电路中,⑷=10sii2t(V),稳压管参数为/i=02=5V,UD(on)=0.7V 试画Uo波形。 V| v2 图P1.16 解: 由图可知,当ui>5.7V时,Vi正偏导通,V2稳压工作,Uo=0.7V+5V=5.7V; 当Ui<-5.7V时,Vi稳压工作,V2正偏导通,Uo=-5V-0.7V=-5.7V;当-5.7V 时,V2均截止,Uo=UP故得uo波形如图解P1.16所示。 1.17设计-•稳压管稳压电路,要求输出电压为 5V,负载电流允许范用为0〜10mA,己知输入直流 电压为9V,其变化范围不超过±10%,试画出电路, I】 确定稳压管型号、限流电阻的阻值及功率。 R 图解P1.17 o[} ++Ur一 R|Uo 解: 可采用图解P1.17所示电路 由于U0=5V,U0=Uz,故选择UZ=5V 由丁・Io变化范国为0〜10mA,为了能实现稳压. 稳压管的稳压电流变化范围应大于Io 的变化范陽故要求IZM-Iz^loxnax 查手册知稳压管2CW53的主要参数为Uz=4〜5.8V,Iz=10mA,IzM=41Ma,能满足要求, 故可选用Uz=5V的2CW53。 为使电路能安全地稳压丄作,限流电阻R值应满足: IZM十/omrn U^nUz _一81-5 U=点3: =(10+10)x10」'1550 可选择R=130Q,该电阻工作时的最人耗散功率为: p_(%_(9.9_5)2 130 =0.1X5炉 为安全可靠起见,可选用血、护的电阻。
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