模拟电路部分习题答案(二)

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1、学海无涯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 当温度升高时 二极管的反向饱和电流会增大 PN结的结电容包括势垒电容和扩散电容 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 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 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 只要在

2、稳压管两端加反向电压就能起稳压作用 晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过 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 PN结在无光照 无外加电压时 结电流为零 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 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 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 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 错 晶体

3、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 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 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 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

4、是导通还是截止 输出电压为多少 学海无涯 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 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 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 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

5、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 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 学海无涯 2 6 如题2 12图所示 电路中两只稳压管完全相同 UZ 8V ui 15sin t 试

6、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 问二极管在输入电压为零时的电流和电压各为多少 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

7、学海无涯 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 V iDR 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 D D I 2 6 r UT 26 10 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 r d d 10 I Ui 10 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

8、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UBE0 7V UCE 0 3V RB RL VEE I B RCCO a Ci RB RL Ci RCCO VCC I B IC b ICPNP NPN 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 学海无涯 RB RC VT VCC a ui IC RB RC VT VCC b c RB RC VT VC

9、C d RB1 RC RL C2 VCC e us u o RS RB2 CE 题3 5图 ui ui u o u o RB1 RC RL C1 C2 VCC us uo R S RB2 CE C1 VBB RE RE 分析 解决此问题需要进行以下几个方面的判断 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 判断有无完善的直流通路 判断有无完善的交流通路 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

10、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 3k RB 150k 晶体管VT的输出特性曲线如题3 9图a所示 试求 放大电路的静态工作点ICQ和UCEQ 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 若RL 7k 输出最大不失真电压的幅值 学海无涯 RB RC R C i C

11、2 VCC 题3 9图 us Luo RS VT uo 题3 9图a uCE V iC mA 1 5 0 25 iB 60 AiB 50 AiB 40 AiB 30 AiB 20 AiB 10 AiB 0 A 0 5 1 0 2 0 2 5 3 0 0 5 11 5 2 2 5 3 解 1 放大电路的静态工作点ICQ和UCEQ计算如下 uCE V 根据题3 9图所示电路列写直流负载线方程如下 UCEQ VCC ICQRC 3 3ICQ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 iC mA 1 5 iB 60 AiB

12、50 AiB 40 AiB 30 AiB 20 AiB 10 AiB 0 A 0 5 1 0 2 0 2 5 3 0 2 2 53 Q 0 51UCEQ1 5 ICQ0 25 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IBQ VCC UBE 3 0 7 15 3 A RB150k直流负载线MN与iB IB 15 3 A的输出特性曲线的交点Q就是静态工作点 Q点坐标为IBQ 15 3 AICQ 0 38mAUCEQ 1 25V2 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 学海无涯 1 1 1RC3k 若RL 交流负载线斜率与直流负载线斜率相同 为RC

13、 RL如题3 9图b所示 uCE V iC mA 1 5 0 25 iB 60 AiB 50 AiB 40 AiB 30 AiB 20 AiB 10 AiB 0 A 0 5 1 0 2 0 2 5 3 0 0 5 11 5 2 2 53 U CEQ I CQ QUo max1Uo max2 题3 9图c题3 9交流负载线 输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为 o max1o max2 Uo max min U U o max2 1 CQCL ICQ RC RL U I R R 0 38 3 1 14V 如果三极管VT的饱和压降Uces 0 3V 则Uo max1 UCEQ Uce

14、s 1 25 0 3 0 95 V Uo max 0 95V3 若RL 7k 交流负载线斜率为 1 11 o max2 CQCL 1 ICQ RC RL RC RL3k 7k2 1k输入电压ui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 Uo max1 UCEQ uces 1 25 0 3 0 95 V U I R R 0 38 2 1 0 80 V Uo max 0 80 V 3 6如题3 12图所示放大电路中 已知晶体管的 100 UBE 0 3V 估算直流工作点ICQ和UCEQ 若偏置电阻RB1 RB2分别开路 试分别估算集电极电位UC值 并

15、说明各自的工作状态 若RB1开路时 要求ICQ 2mA 试确定RB2应该取多大的值 学海无涯 RB115k RE 1 3k VCC12v RB2 470k uo RC2k VT 题3 12图解 1 直流工作点ICQ和UCEQ估算 B CC B1B2 BQ E 470 RB2 U V 12 11 63 V R R 15 470 I VCC UB UEB 12 11 63 0 3 0 53 A 1 R 101 1 3k ICQ IB 53 mA UCEQ VCC 1 IBQRE ICQRC 12 101 0 53 A 1 3k 53 mA 2k 11 82V2 若偏置电阻RB1开路 管子的静态工作

16、电流为 BQ B2E R VCC UEB I 12 0 3 0 020 mA 1 R470k 1 100 1 3k 集电极电位UC IBQRC 100 0 020 2 4 V UEC VCC IBQRC 1 IBQRE 12 4 101 0 020 1 3 5 4 V 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 0 UC 0此时管子处于截止状态 3 若RB1开路时 有 学海无涯 BQ B2E VCC UEB I R 1 R 2 mA VCC UEBRB2 1 RE 100 2 12 0 3RB2 1 100 1 3K ICQ IBQ若要求ICQ 2mA 有 RB RC RL C1 C2 解得RB2 453 7k 3 7在电路如题3 13图中 已知VCC 6V UBEQ 0 7V RS 500 RC 4k RB 300k 晶体管VT的hfe 50 rbb 300 估算直流工作点ICQ 画出放大电路的简化h参数等效电路 估算放大电路的输入电阻和RL 时的电压增益AU 若RL 4k 时 求电压增益AU uO ui和AUS uO uS VCC us uO