《电子电路基础》习题解答第1章.docx
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《电子电路基础》习题解答第1章
第一章习题解答
题电路如题图所示,试判断图中二极管是导通还是截止,并求出A0两端的电压Ua。
。
设二极管是理想的匚
(c)(d)
解:
分和:
二极管在外加正偏电压时是导通,外加反偏电压时截止。
正偏时硅管的导通圧降为〜。
错管的导通压降为〜。
理想情况分析时正向导通压降为零,相当于短路:
反偏时由于反向电流很小,理想情况下认为截止电阻无穷大,相当于开路。
分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法S即:
先假设二极管所在支路断开,然后计算二极管的阳极(P端)与阴极(N端)的电位差。
若该电位差大于二极管的导通压降,该二极管处于正偏而导通,其二端的电压为二极管的导通压降:
如果该电位差小于导通压降,该二极管处于反偏而截止。
如果电路中存在两个以上的二极管,由于每个二极管的开路时的电位差不等.以正向电压较大者优先导通,苴二端电压为二极管导通压降,然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。
一般情况下,对于电路中有多个二极管的工作状态判断为:
对于阴极(N端)连在一起的电路,只有阳极(P端)电位最高的处于导通状态;对于阳极(P端)连在一起的二极管,只有阴极(N端)电位最低的可能导通。
图(a)中,当假设二极管的VD开路时,英阳极(P端)电位—为_6V,阴极(N端)电位—为-12VOVD处于正偏而导通,实际压降为二极管的导通压降。
理想情况为零,相当于短路。
所以匕。
=_6匕
图(b)中,断开VD时,阳极电位Up=-15V,阴极的电位=-12V>
••UP • ・•.VD处于反偏而截止 .../y=_12F: 图(c),断开VD1.VD2时 7UP[=OVUNl=-12VUP}>UNi Up? =-15V52=-12VUP2 ・•・VD1处于正偏导通,VD2处于反偏而截止 ■ 或,•••VDbVD2的阴极连在一起 •••阳极电位髙的VD1就先导通,则A点的电位 UP2=-\5V •••VD2处于反偏而截止 图(d),断开VD1、VD2, UP2=-12VUr2=-6V •••VDKVD2均处于反偏而截止。 题试判断题图中的二极管是导通还是截止,为什么 (a)(b) 解: 分祁: 在本题的分析中应注意二个问题: (2)求电位时注意各电压的方向。 图(a),设图中电阻25K与5K的连接点为C,则,当假设VD开路时, U,=xl5=lV 140+10 UH=UC+t/«c=—^—X15+^—X10=2.5+1=3.5V cttc5+2518+2 75=UAg=5 Up<5 •••VD处于反偏而截止 图(b),同样设图中电阻25K与5K的连接点为C,假设VD断开, U.=—X15=1V 则: 140+10 5? 5=U「_Ur(一一X15xlO=2.5-l=1.5V BcBC-5+2518+2 ・・・匕 ・•・VD处于反偏而截止; 图(C),设图中25K与5K的连接点为C,假设VD断开, U,=———xl5=lV 则: 140+10 Ub=U<+肌-二一"5——x20=2.5-2=0.5V BcBC,5+2518+2 ・・・匕>s •••VD处于正偏导通状态 题己知在题图中,呵=lOsineffV)円=lg,试对应地画出二极管的电流、电压以及输岀电压的波形.并在波形图上标出幅值。 设二极管的正向压降和反向电流可以忽略。 解: 分卡斤: 二极管在外加正偏电压时导通,外加反偏电圧时截止。 如果忽略二极管正向导通 压降及反向漏电流,则二极管相当于一个理想的开关。 即: 正偏时相当于开关 “闭合S截止时相当于开关“断开S w.=10sin劲 (1).在⑴正半周,二极管正偏而导通, Uo=0 =10sin^(y) =1Osin期 iD=肌(mA) (2).在⑴负半周,二极管反偏而截止, io=0 Uo=0 山二一①=—lOsin期(V) 题电路如题图所示,稳压管Dz的稳泄电压U込=8V,限流电阻R二3胚1,设 5=15sin曲少),试画出"。 的波形。 解: 分析: 稳压管的工作是利用二极管在反偏电压较髙使二极管击穿时,在一左的工作电流限制下,二极管两端的的电压几乎不变。 英电压值即为稳压管的稳立电压Uzo而稳压管如果外加正向偏压时,仍处于导通状态。 设稳压管具有理想特性,即反偏电压只有达到稳压电压时,稳压管击穿。 正偏时导通压降为零,则叫T5sinE(v) Uz=8V 当山》Uz时,稳压管击穿而处于稳定状态,Uo=Uz; 而0 于反偏而截止,uo二心: 当-0时,稳压管将处 于正偏而导通,Uo=0- 题在题图中,已知电源电压V=10V,R=200G,心=曲,稳压管的"z=6",试求: 解: 分祜: 由稳压管的特性可知,在稳压管处于反向击穿时,流过的电流可以有较大的变化,而其两端电压几乎不变。 ⑴・.・UO=UZ=6V F—从-§6mA KR1 •L ..Ur=U-Uz=10-6=4V —=20〃诅 R0.2k (2). •1z=Ir—Ir=20—6=14/rzA当U升高至12V时, ・.・S=Uz=6V不变, '—=-=6mA R,1 UR=U=12-6=6V Ur6 1r===30mA R0.2k 当Rl=2W时,=^T=2=3niA 【z=[r_1r(=30—6=24〃zA ⑶. •.・U=10V rU_U? 10-6“< Ir===20mA : .R0.2k•1込=[r_Ir.=20—3=17mA ia 题测得工作在放大电路中几个半导体三极管三个电极电位U|、“2、”3分别为下列各组数值,试判断它们是NPN型还是PNP型是硅管还是緒管并确左e、b、c。 1—=3.5V,U2=2.8V,5=12V: 2U2=2.8V,S=12匕 ③④常 5=6VU2=11.3V匕=12V; U\=6Vt/2=11.8Vt^3=12V : 工作在放大电路中的三极管应满足发射结正偏,集电结反偏的条件。 且有PM节正偏特性可知,其正偏结电压不会太大。 硅管的5=0・5〜0.7V,错管的Ube=°・1〜°・彭。 所以首先找岀电位差在〜或〜的两个电极,则其中必疋一个为发射极,一个为基极,另一个电位相差较大的必左为集电极。 由PN结反偏特性可知,若集电极电位最髙,则该管必怎为NPN型三极管: 若集电极电位最低,则该管必左为P\P型三极管。 若为\PN型三极管,则发射极电位必左为最低电位: 若为PNP型三极管,则发射极电位必左为最髙电位。 由此即可确泄发射极。 电位值处于中间的一个电极必左为基极。 由此可知: (1)U|=3.5l/,U2=2.SVU3=\2V 结论: 硅NPN型三极管(^12=Lfi~U2=3.5-2.8=0^) U」bUoe 1厶, (2).U.=3V,”2=2.8V,U,=\2V 结论: 错NPN型三极管(^12=u\~u2=3-2.8=0.2V) U、tb,UyStc ⑶Ui=6V,4=113,匕=12卩 结论: 硅PNP型三极管(^23=^2-^3=H.3-12=-0.7V) U\TCU2-^bU'—e ⑷=6V,t/2=11.8VU3=12V 结论: 错PNP型三极管(匕3=”2一Sil・8—12=-0・2U) U\TCU2-^b 题测得某电路中几个三极管的各极电位如题图所示,试判断各三极管分别工作在放大区、截止区还是饱和区。 解: 分祁: 根据不同的偏置特征,三机管将工作在不同的区域: 放大区: 发射结正偏,集电结反偏: 饱和区: 发射结正偏,集电结正偏或者零偏: g=-5.3-(-6)=O.7V>O U肚=—5.3—0=—5.3<0•••工作在放大区: 图(d),NPN管,"肚i°・75-1O=O・75U>0 UBC=10.75-10.3=0.45>0 •••工作在饱和区: %=0・3—(一5)=5・3>0 •••工作在截止区 图(f),PNP管,"肚=4・7-5=』3<0. Ubc=4.7—4.7=0 •••工作在饱和区 图(g),PNP管, UBE=一1・3—(一1)=一0・3卩vO %=一1・3-(一10)=8・7>0 •••工作在放大区: 图(h),PNP管. U肚=11・7-12=-O・3V<0 %=11・7-8=3・7>0 •••工作在放大区: 题已知题图(a)-(f)中各三极管的“均为50,t/«£=0-7V,试分别估算各电路中三极管的人•和,判断它们各自工作在哪个区(放大区,截止区或饱和区),并将各管子的工作点分别画在题图@)的输出特性曲线上。 解: 分析: 三极管在发射结正偏时,管子可能工作在放大区或者饱和区,取决于其基极电流是否超过基极临界饱和电流/劭,若1B>G,则三极管工作在饱和区: 若J 若三极管发射结反偏或者零偏,则该三极管一宦工作在截止区。 对图(a),发射结正偏,且 2-07 =——-=O.O65/77A=65/^4 ”2OK ••IB ■ •••三极管工作在放大区 11Ic=卩1b=50x0.065=3・3〃i4 UCE=10-Icx2K=10—3.3x2=3.4V 1°一Ueg 图(b),V =10-0.7=°0465〃川=46.5/A4 *200“••'BV【BS 0x2需"叫 •••三极管工作在放大区 11Ic=0]b=50x0.0465a2.3niAUCE=10—2.3x2=5.4V 10-t/CES 图(c),••• 厂喘2“465Z5卅 «—^—=0.1/;zA=100/^4 0x250x2卜 J・b八BS •••三极管工作在饱和区 lc=L=01bs=5〃诅 UCE=UCESa0V 图(d),•••发射结反偏,.••三极管处于截止状态 Ic=0 UcE=vcc=\ov 图(e),•・•三极管发射结零偏,-=0 •••三极管处于截止状态 Ic=0 UCE=VCC=\OV 图(f),•••//・->s, •••三极管工作在放大区 1c=卩】b=2・3〃l4 且=10V 0 3.4 5.4 10UceW 题一个JFET的转移特性曲线如题图所示,试问: 1它是N沟道还是P沟道的FET 2它的夹断电压卩gs閩、和饱和漏极电流Gs各是多少 解 分析: JFET是一种耗尽型器件,在栅源之间没有外加电压时,其沟道已经存在,且此时加上一特左的外加漏源电源时,所形成的电流即为Is饱和漏极电流。 当柵源加反偏电压时,沟道变窄,使同样的漏源电压而漏极电流变小。 而当栅源反偏电压大到一特定值Uqw时,沟道夹断,漏源电流为零。 (1)有图可以看出,转移特性曲线在Ccs<0区域,而s又处于反偏,所以栅极一泄为P型材料,即该特性曲线描述的是N沟道JFETo (2)Uos•off>二―4V,Idss=3diA 题已知一个N沟道增强型MOS场效应管的漏极特性曲线如题图所示,试作出=15V时的转移特性曲线,并由特性曲线求出该场效应管的开启电压 解 分析: 转移特性曲线是指在一泄的弘下,g与iD的关系,只要在输岀特性曲线上以U沪15V作一条垂线,与各条不同的g值下的L曲线相交,对应的画在g与心的坐标中。 由转移特性曲线可以看出,其开启电压⑺心约为2V,而g表示Ucs=2时的Id 值,即当Ucs=4V时的。 所以1沪° 题试根据题图所示的转移特性曲线,分别判断各相应的场效应管的类型(结型或绝缘栅型,P沟道或N逍沟,增强型或耗尽型)。 如为耗尽型,任特性上标注出苴夹断电压Ugs(亦和饱和漏极电流IDSS: 如为增强型,标注出其开启电压UGse、。 解 分析: 根据场效应管的结构可总结出一些相关的特性 Ugs Uds io 开启 夹断 N-JFET z0 >0 >0 P-JFET >0 <0 <0 N-MOS增强型 ;0 >0 >0 V N-MOS耗尽型 任意 >0 >0 P-MOS增强型 <0 <0 P-MOS耗尽型 任惫 <0 <0 (a)、因为ucs>0,in>0,所以N-MOS增强型存在开启电压⑺心“*为Ucs=2%3时的订值 (b)、因为ugs>0,in (c)、g可正可负,且i3>o,所以该器件为N-MOS耗尽型 存在夹断电压⑺心小且在U沪0时的订即为g (d)、ucs<0,io<0,且Ucs=0时io=0无沟道,所以该器件为P-MOS增强型存在开启电压当%二2“3时的订即为Idoc GS(ih)=3V 题已知一个N沟道增强型M0S场效应管的开启电压请示意画出其转移特性曲线。 解 分析: 4M0S管的特性曲线为一个平方率关系 其示意曲线 uGS/V 题已知一个P沟道耗尽型Nd0S场效应管的饱和漏极电流 /应=一2・5〃叫夹断电压"加沪=4",请示意画出.其转移特性曲线。 解 分析: P-MOS耗尽型特性曲线表达式为 1_% Uqs阳丿 己知IdSS=>Vcs(off: =4V 其示意曲线为
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