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模拟电路部分习题测验答案
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Di,则下面二极管D2截止,所以Di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Di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,Ui"5sin「t,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UtP6mV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?
(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
uD二VJdR,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
UD■-0.7V,ID-2.6mA
(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
2.6
儿牛豈mA=1mA
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。
题3-4图
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?
题3-5
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。
C2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=3kQRb=150kQ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=r,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=7kQ,输出最大不失真电压的幅值。
ic(mA)
3.01:
匚:
Vcc
+
Uo
题3-9图
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.25
rI
-iB=60A-iB=50AiB=4QAiB=3QAiB=20AiB=10AiB=0(A
0.511.522.53
LtE(V)
题3-S图a
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:
uceq=vcc—cqRc=3-3|cq
M(3,0),N
分别令匕=0,Uce=0,代入直流负载线方程,得到负载线上两个坐标点,(0,1),连接M、N得到直流负载线。
1ic(mA)
3.0-
题3-9图b题3-9直流负载线
根据直流通路,得基极静态工作电流为
lbq=15.3jA
lcq=0.38mA
Uceq=1.25V
2.Rl=a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=8,
如题3-9
交流负载线斜率与直流负载线斜率相同,为图b所示。
11
Rc〃Rl""3k
iic(mA)
题3-9图c题3-9交流负载线
3•若RL=7kQ,交流负载线斜率为
111
Rc//Rl一3k//7k一2.1k
输入电压u为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为
Uo,max—min|Uo,ma1,Uo,max2|
:
U°,max1=UCEQices=1.25-0.3=0.95V
-Uo,max780V
3-6如题3-12图所示放大电路中,已知晶体管的3=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lcQ=2mA,试确定Rb2应该取多大的值。
3.0
RB1
15kQ
Vcc
Re12V
1.3kQ
VT
Ibq0.020mA
RB21:
Re470k11001.3k
.集电极电位Uc=2|bqRc=1000.0202=4V
pUEC=Vcc1'IBQRc-(1■-)IbqRe
=12-4-1010.0201.3=5.4V
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,
IBQ
uc=0
此时管子处于截止状态。
若RB1开路时,有
IVccUeb
1BQ=
RB2+(1+P)RE
ICQ=''IBQ
若要求|CQ=2mA,有
1Vcc—UEB2mA
屜「:
Re
RB=300kQ,晶
3-7在电路如题3-13图中,已知Vcc=6V,Ubeq=0.7V,Rs=500Q,Rc=4kQ,体管VT的hfe=50,rbb=300Q。
(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=a时的电压增益Au。
(4)若RL=4kQ时,求电压增益Au=uo/ui和Aus=uo/us。
题3-13图
解:
1.估算直流工作点Icq。
ICQ=bfelB=5017.7pA=0.89(mA)
2•放大电路的简化h参数等效电路如题3-13图a。
题3-13图a
hie
26mV
=rbb'
1BQ
=300
26
+
0.017
=1.77kQ
ri二RB//hje=300K//1.77K=1.75kQ
hfe(Rc〃RL)50(4k//oo)
Au113
Uhie1.77k
4.若Rl=4kQ时,电压增益Au和Aus的计算。
hfeRc//Rl504k//4k
Au二
57
hie
1.77k
ri
1.77
AusAj
57-—44
A+Rs
0.51.77
3-8在题3-15图所示放大电路中,已知晶体管的Ube=0.7V,3=100,rbb=100Q,Rs=200Q,
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、r。
、Au、Aus。
题3-15图
解:
1.直流通路如题
3-15图a;静态工作点计算如下。
Vcc
/■
>10V
R1R2
20kQ80kQ「
Rc2kQ
题3-15图a
Vcc-Ube
IBQ二十厂「二册H3。
8叭
Ic^-■Ibq=10030.8(A=3.08mA
=10-10130.810”2103=3.8V
UCEQ=VCC-口+卩»BQRc
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.o
+
Uo
+
题3-15图c
题3-15图b
Us
Rs
ri、Au、Aus、r。
的计算如下。
r=R1//hi^=20k//944=0.94kQ
ro=R2〃RC=2k//80k=1.98kQ
AB(R2//R3〃Rl)
A..=—=
0.944k
题3-16图
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bo
+
Us
Rs
RlUo
Us
Ui
Rbi〃Rb2
Rc
r|]hfeib
]hie—
+
UO
题3-16图a图题3-16图电路的交流通路题3-16图b图题3-16图的交流等效通路
2.ri、Au、A"、ro计算如下。
ri^R1//R2//hie=33k//10k//1.2k=1.04kQ
题3-21图
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。
Ub
RB2
Rg1RB2
IEQ
ICQ
IBQ
Vcc
+12v
:
Rb1
30kQ
Rc
3kQ
VT
Rb2
15kQ
Re
2kQ
题3-21图a
15
Vcc二乔12"(V)
UB-UBE
RE"-
hfe
IEQ
4一°.7=1.65(mA)
2k
501.65=1.62(mA)
51
ICQ
=&
hie
1.62(mA)=0.03(mA)
50
3-21图b所示。
Uo
Uceq二Vcc-IcqRcRe=12-1.6532=3.75(V)
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
2626
ie=b'1hfe50150
Ieq1.65
853
16.7Q
51
bb'
=853Q
_hie
ib_
1hfe
-hfe
1hfe
fb
输入电阻ri二RE〃hib=16.7Q//2kQ二16.5Q
输出电阻r^Rc=3kQ
中频电压增益为
“UohfbieRc//RlhfbRc//Rl-13//3
A
Uiie*h初
方法二:
1.静态工作点的计算方法同方法一,略
2.
3-21图c所示。
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
第四章场效应管及基本放大电路
解:
+VDD+18V
RG1
2MQ
Ci
+
Ui
RG2
47kQ
O
Rd
30KQ
Co
VT
Rg
I10MQ
Rs
2KQ
Cs
题4-7图
1静态工作点计算
将参数代入,得
ugsq二一004^^^-?
^。
3^=0.41-2x103Idq
Q0.047+2QQ
uGS
3•输入电阻和输出电阻的计算。
rl=RgrG1//rG2=10M2M//47K:
10MQ
ro=Rd-30KQ
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