模擬電子線路習題習題答案.doc

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第一章 1.1 在一本征硅中，摻入施主雜質(zhì)，其濃度=cm。 （1）求室溫300K時自由電子和空穴的熱平衡濃度值，并說明半導體為P型或N型。 （2 若再摻入受主雜質(zhì)，其濃度=cm，重復（1）。 （3）若==cm,，重復（1）。 （4）若=cm，=cm，重復（1）。 解：（1）已知本征硅室溫時熱平衡載流子濃度值= cm，施主雜質(zhì)=cm>> = cm，所以可得多子自由濃度為 =cm 少子空穴濃度 ==cm 該半導體為N型。 （2）因為=cm>>，所以多子空穴濃度 cm 少子電子濃度 ==cm 該半導體為P型。 （3）因為=,所以 = = =cm 該半導體為本征半導體。 （4）因為=1010=9910（cm）>>，所以，多子自由電子濃度 = cm 空穴濃度 ===2.2710（cm） 該導體為N型。 1.3 二極管電路如圖1.3所示。已知直流電源電壓為6V，二極管直流管壓降為0.7V。 （1） 試求流過二極管的直流電流。 （2）二極管的直流電阻和交流電阻各為多少？ + 6V D R 100 圖1.3 解：（1）流過二極管的直流電流也就是圖1.3的回路電流，即 ==53mA (2) ==13.2 ===0.49 1.4二極管電路如題圖1.4所示。 （1）設二極管為理想二極管，試問流過負載的電流為多少？ （2）設二極管可看作是恒壓降模型，并設二極管的導通電壓V，試問流過負載的電流是多少？ （3）設二極管可看作是折線模型，并設二極管的門限電壓V，，試問流過負載的電流是多少？ （4）將電源電壓反接時，流過負載電阻的電流是多少？ （5）增加電源電壓E，其他參數(shù)不變時，二極管的交流電阻怎樣變化？ D 題圖1.4 10V + E RL 100 解：（1）mA （2）mA （3）mA （4） （5）E增加，直流電流增加，交流電阻下降。 1.6 在圖1.6所示各電路中，設二極管均為理想二極管。試判斷各二極管是否導通，并求Uo的值。 題圖1.6 解：(1)在圖(a)中，V2導通，V1截止，U0＝5V。 (2)在圖(b)中，V1導通，V2截止，U0＝0V。 (3)在圖(c)中，V1、V2均導通，此時有 1.7 二極管限幅電路如圖1.7(a)、(b)所示。將二極管等效為恒壓降模型，且UD(on)=0.7V。若ui＝5sinωt(V)，試畫出u0的波形。 題圖1.7 解：(1)在圖(a)中：當ui＞一2.7V時，V管截止，u0＝一2V；當ui≤一2.7V時，V管導通，u0＝ui。當ui＝5sinωt(V)時，對應的u0波形如圖答圖1.7(a)所示。 (2)在圖(b)中：當ui＞1.3V時，V管截止，u0＝ui；當ui≤1.3V時，V管導通，u0＝2V。其相應波形如答圖1.7 (b)所示。 答圖1.7 1.9 在題圖1.9 (a)所示電路中，二極管等效為恒壓降模型。已知輸入電壓u1、u2的波形如題圖1.9(b)所示，試畫出u0的波形。 題圖1.9 解：該電路為高電平選擇電路，即u1、u2中至少有一個為3V，則u0＝3一0.7＝2.3V。u1、u2均為0時，uo＝一0.7V。其波形答圖1.9(c)所示。 答圖1.9 1.10 在題圖1.10所示電路中，設穩(wěn)壓管的Uz＝5V，正向?qū)▔航禐?.7V。若ui＝10 sinωt(V)，試畫出u0的波形。 題圖1.10 解：當ui≥5V時，Vz擊穿，u0＝5V。當ui≤一0.7V時，Vz正向?qū)ǎ瑄0＝一0.7V。 當一0.7V＜ui＜5V時，Vz截止，u0＝ui。由此畫出的u0波形如答圖1.10所示。 答圖1.10 1.11 穩(wěn)壓管電路如題圖1.11所示。 （1）設V，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓=10V，允許最大穩(wěn)定電流=30mA，=5mA, =800,=。試選擇限流電阻R的值。 （2）穩(wěn)壓管的參數(shù)如（1）中所示，R=100，=250，試求允許的變化范圍。 （3）穩(wěn)壓管的參數(shù)如（1）中所示，當=10V時，其工作電流=20mA，=12，如=20V不變，試求從無窮大到1k時，輸出電壓變化的值為多少？ + _ + _ 題圖1.11 + 解：（1）因為 式中，因，所以=0，V 式中 mA,V=18V 選擇R應滿足：400>0.1V,電路呈現(xiàn)限幅特性，其u0波形如題圖(b)所示。 （2） 當RC變?yōu)闀r，u0幅度增大，其值接近±15V，此時，一管飽和，另一管截止。； 第六章 6.1 試判斷題圖6.1所示各電路的級間反饋類型和反饋極性。 + Ui + Uo V1 V2 R1 R3 R5 R2 R4 (a) UCC + Ui + Uo (b) V1 V2 R1 R2 R3 (c) + Us RS UCC + Uo R8 R7 R6 R2 R1 R3 R4 R5 V1 V2 V3 V4 RL -UEE UCC + Ui UCC + Uo R1 R3 R7 R2 R4 R6 R5 V1 V2 V3 V4 (d) 題圖6.1 解： 電路(a)為串聯(lián)電壓負反饋。 電路(b)為串聯(lián)電壓負反饋。 電路(c) V1與V3間為電壓串聯(lián)負反饋。 電路(d)為電壓由V3的射極經(jīng)R6至V1的射極組成了電壓串聯(lián)負反饋。 6.2 試判別6.2所示各電路的反饋類型和反饋極性。 Ui Uo R1 R2 R3 R4 R5 + A1 + A2 (a) R6 Ui Uo + A2 R2 R1 R5 R4 R3 + A1 (b) 題圖6.2 解:電路(a)為電壓并聯(lián)負反饋。 電路(b)：經(jīng)A2、R2組成電壓并聯(lián)正反饋電路；經(jīng)R3組成電壓并聯(lián)負反饋電路。 6.3 一電壓串聯(lián)負反饋放大器，其基本放大器的電壓增益Au=100，反饋網(wǎng)絡的反饋系數(shù)Bu=0.1。由于溫度變化，Au增大到120，試求負反饋放大電路的電壓增益變化率。 解: 或 6.7 某放大器的放大倍數(shù)A(jω)為 若引入F=0.01的負反饋，試問: (1)開環(huán)中頻放大倍數(shù)AI?fH=? (2)閉環(huán)中頻放大倍數(shù)AIf=?fHf=? 6.9 電路如題圖6.10(a)和(b)所示。試問： RS + Us R1 R2 R3 (a) C1 T1 T2 R4 R6 C2 C3 RL UCC RS + Us R1 R2 C1 T1 RL UCC + Uo + Uo (b) R4 C2 T2 R5 圖6.10 R5 (1) 反饋電路的連接是否合理？為發(fā)揮反饋效果，兩個電路對RS有何要求？ (2) 當信號源內(nèi)阻變化時，哪個電路的輸出電壓穩(wěn)定性好？哪個電路源電壓增益的穩(wěn)定性能力強？ (3) 當負載RL變化時，哪個電路輸出電壓穩(wěn)定性好？哪個電路源電壓增益穩(wěn)定能力強？ 解：(1)圖(a)：第一級是電流串聯(lián)負反饋，第二級是電壓并聯(lián)負反饋，第一級對第二級相當于恒流源激勵，對第二級是合理的；對第一級要求恒壓源激勵，以使電流串聯(lián)負反饋起作用，即RS越小越好。 圖(b)：第一級是電壓并聯(lián)負反饋，第二級是電流串聯(lián)負反饋，第一級對第二級相當于恒壓源激勵，對第二級是合理的；對第一級要求恒流源激勵以使電壓并聯(lián)負反饋起作用，即RS越大越好。 (2)圖(a)：輸入端是串聯(lián)負反饋，Rif大，RS小，而且Rif>>RS，當RS變化時，源電壓增益的變化不大，即穩(wěn)定性較好，輸出電壓當然也就穩(wěn)定。 圖(b)：輸入端是并聯(lián)負反饋，Rif小，RS大，而且Rif<< RS，當RS變化時，源電壓增益不穩(wěn)定，輸出電壓也不穩(wěn)定 (3)圖(a)：輸入端是電壓負反饋，Rof小，是恒壓源，RL變化時，輸出電壓穩(wěn)定，源電壓增益也穩(wěn)定。 圖(b)：輸出端是電流負反饋，Rof大，是恒流源，RL變化時，輸出電壓不穩(wěn)定，源電壓增益也不穩(wěn)定。 6.10反饋放大器電路如題圖6.11所示，試回答： （1）判斷該電路引入了何種反饋？反饋網(wǎng)絡包括哪些元件？工作點的穩(wěn)定主要依靠哪些反饋？ （2）該電路的輸入輸出電阻如何變化，是增大還是減少了？ （3）在深反饋條件下，交流電壓增益Auf＝？ 題圖6.11 解：（1）90電阻和1電阻構(gòu)成兩級之間的交流串聯(lián)電壓負反饋。4、60以及V1構(gòu)成兩級之間的直流電流負反饋，以保證直流工作點更加穩(wěn)定。 （2）該電路輸入阻抗增大，輸出阻抗減小。 (3)在深反饋條件下： 6.11負反饋放大電路如題圖6.12所示。 (1) 試判別電路中引入了何種反饋？ (2) 為得到低輸入電阻和低輸出電阻，應采用何種類型的負反饋？電路應如何改接？ + UCC Uo -UEE + Ui 2k 10k 10k 120k 2k 4.7k 90k 10k 10k 2k 3.9k V1 V2 V3 圖6.12 ∞ 解：(1)輸出信號Uo通過90kΩ電阻接至V2的基極，故構(gòu)成電壓串聯(lián)負反饋。 (2)應采用電壓并聯(lián)負反饋。其改接方法為：將V3的基極由接在V1的集電極改接到V2的集電極；將輸出端的90kΩ電阻，由接在V2的基極改接到V1的基極。 6.13電路如題圖6.14所示，試回答： （1） 集成運放A1和A2各引進什么反饋？ （2） 求閉環(huán)增益。 題圖6.14 解：（1）運放A1引入了串聯(lián)電壓負反饋；運放A2引入了并聯(lián)電壓負反饋。 （2）閉環(huán)增益Auf為 6.15電路如題圖6.15(a)和(b)所示，各電容對信號可視為短路。 (1) 試分別判斷電路級間交流反饋的極性和類型。 (2) 分別寫出反饋系數(shù)的表達式。 (3) 分別估算滿足深度反饋條件下的源電壓增益Ausf的表達式或數(shù)值。 RS R1 R2 R3 R4 C1 C2 Ii UCC T1 T2 + Uo (a) + Us Uo T1 T2 C1 C2 Ii R2 18k R3 10k R1 10k R5 3k R4 1k RL 10k R6 27k (b) UCC + Us RS 題圖6.15 解:(1) 圖(a)：電壓并聯(lián)負反饋 圖(b)：電流并聯(lián)負反饋 （2）圖(a)： 圖(b)： (3) 圖(a)： 圖(b)： 6.19某放大器的開環(huán)幅頻響應如題圖6.19所示。 （1）問當施加F=0.001的負反饋時，此反饋放大器是否能穩(wěn)定工作？相位裕度等于多少？ 題圖6.19 解：（1）F=0.001,Af＝1/F=1000(60dB)，如圖P6-19’所示，此時有45°相位裕度。 第七章 7.1 試求圖題7.1各電路的輸出電壓與輸入電壓的關系式。 （a） （b） 圖題7.1 解：(a)根據(jù)虛斷特性 ， 根據(jù)虛短特性，所以 (b)當時，電路轉(zhuǎn)換為反相輸入求和電路，輸出 當時，電路轉(zhuǎn)換為同相輸入求和電路，輸出 根據(jù)線性疊加原理，總輸出為 7.4電路如圖題7.4所示。已知，試求 圖題7.4 解：運放A1的輸出為，運放A2的輸出為，運放A3構(gòu)成雙端輸入求和運算電路，輸出為 7.8 . 運放組成的電路如圖題7.8（a）、（b）所示，已知電源電壓為±15V。 （1） 試分別畫出傳輸特性曲線； （2） 若輸入信號，試分別畫出輸出信號的波形。 （a） （b） 圖題7.8 解：(1)電路（a）為反相比例放大器，,電路（b）為同相比例放大器，，所以它們的傳輸特性曲線分別如圖7.8 (a)(b)所示。 圖7.8′ （2） 若輸入信號，輸出信號的波形分別如圖7.8′(c)(d)所示。 7.20 圖題7.20所示為遲滯電壓比較器電路，已知運放最大輸出電壓為±14V，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，穩(wěn)壓管的導通電壓，。試分別畫出它們的傳輸特性并求出回差電壓。 圖題7.20 解：(a)當時，輸出處于臨界狀態(tài)，即將發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 根據(jù)虛斷特性，， 根據(jù)線性疊加原理， 所以，， 當時，；當時，。 出回差電壓= 。傳輸特性如圖7.20′(a)。 (b)當時，輸出處于臨界狀態(tài)，即將發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 根據(jù)虛斷特性，， 根據(jù)線性疊加原理， 所以，， 當時，；當時，。 出回差電壓= 。傳輸特性如圖7.20′(b)。 (a) (b) 圖7.20′ 第八章 8.2. 圖題8-2為理想乙類互補推挽功放電路，設UCC=15V，UEE=－15V，RL=4Ω，UCE(sat)=0，輸入為正弦信號。試求 (1) 輸出信號的最大功率； (2) 輸出最大信號功率時電源的功率、集電極功耗（單管）和效率； (3) 每個晶體管的最大耗散功率PTm是多少？在此條件下的效率是多少？ 圖題8-2 解：(1) (2) (3) 8.8 功放電路如圖題8-8所示，試問 (1) 指出電路中的反饋通路，并判斷反饋組態(tài)； (2) 估算電路在深度負反饋時的閉環(huán)電壓增益； (3) 設晶體管的飽和壓降為0.5V，電路的最大輸出功率為多少？晶體管的參數(shù)ICM、PCM、U(BR)CEO如何選取？ (4) 如要求輸出電壓Uom=8V，輸入信號Uim=？ 圖題8-8 (1)100kΩ、1 kΩ電阻構(gòu)成了互補乙類功放電路和運放構(gòu)成的同相比例放大器之間的反饋通路。引入了級間電壓串聯(lián)負反饋。 (2) ，根據(jù)，所以得 (3) 晶體管的參數(shù)應滿足如下條件： (4)因為，所以 第九章 9.1 單相全波整流電路如圖題9-1所示，圖中已標出變壓器副邊繞組電壓有效值。 (1) 估算負載RL上直流電壓平均值UO。 (2) 若二極管VD1開路，重新估算UO。 (3) 為保證電路正常工作，整流管的極限參數(shù)IF、URM應滿足什么條件？ 圖題9-1 解：（1） （2）若二極管VD1開路，電路演變?yōu)閱蜗喟氩ㄕ麟娐罚? （3）因為，所以。 9.2 電路如圖題9-2所示，變壓器副邊繞組電壓有效值U21= U22=20V。 (1) 標出uO1、uO2對地的極性，并求uO1的直流電壓平均值UO1。 (2) uO1、uO2的波形是全波整流還是半波整流？ 圖題9-2 解：（1）uO1、uO2對地的極性如圖題9-2所示。uO1為單相全波整流結(jié)果，故 （2）uO1、uO2的波形是全波整流。 9.3 在圖題9-3所示橋式整流、電容濾波電路中，變壓器次級電壓有效值U2=20V，RL=20Ω，試求： (1) 負載電流IL。 (2) 整流管的極限參數(shù)IF、URM應滿足什么條件？ (3) 電容器C的耐壓UC應為多少？ 圖題9-3 解：（1） （2）， （3） 9.4 已知某直流穩(wěn)壓電源電路如圖題9-4所示。設三極管的發(fā)射結(jié)導通電壓UBE(on)=0.7V，變壓器副邊繞組電壓有效值為20V。 (1) 求輸出電壓UO的調(diào)節(jié)范圍。 (2) 當電位器RW調(diào)至中間位置時，估算UA、UO的數(shù)值。 (3) 當電網(wǎng)電壓升高時，說明輸出電壓穩(wěn)定的過程。 圖題9-4 解：（1）當電位器RW調(diào)至最上端時，此時UO最小， 當電位器RW調(diào)至最下端時，此時UO最大， 所以輸出電壓UO的調(diào)節(jié)范圍為9V～18V。 （2）當電位器RW調(diào)至中間位置時， （3）當電網(wǎng)電壓升高時，導致以下調(diào)整過程：