《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》胡宴如 課后答案

第 1 章 半導(dǎo)體二極管及其電路分析 1 1 某二極管在室溫（300K ）下的反向飽和電流為 分析二極管外加電壓在 極管電流的變化范圍。 解：由于 )1( =由題意知溫下6m V，故當(dāng) 0 12（ 126500e ）A 22 得 (=因此間變化。 示，二極管的導(dǎo)通電壓UD(=分別求出R 為 1路中電流2、解： （1 ）R=1k 假設(shè)二極管斷開(kāi)，可求得輸出電壓 =+= 可見(jiàn)，電路中二極管的陽(yáng)極電位高于陰極電位 以，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，故 圖 (=+=(/=（2 ）R= 4假設(shè)二極管斷開(kāi)，可求得輸出電壓 =+=可見(jiàn)，電路中二極管陽(yáng)極電位低于陰極電位，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以 1 (/=示各電路中，設(shè)二極管具有理想特性，試判斷各二極管是導(dǎo)通還是截止，并求出 圖 ：圖（ a）中，斷開(kāi)二極管可得0V，而 V ，因 此 使6V 。這 樣就迫使圖（ b）中，斷開(kāi)管 0V， 而正極電位分別為 0V、6V，因此2均反偏截止，0V 圖（ c）中，斷開(kāi)管 0V ， 正極電位分別為 0V、 6V，故，迫使圖（ d）中，斷開(kāi)管2，則2負(fù)極電位為5V ，正極電位分別為 0V、+5V ，設(shè) 2 V)V(V=+= 這樣V ， 正極電位為 0V， A=0，此 時(shí)正偏導(dǎo)通。 示，二極管導(dǎo)通電壓UD(2、解：由圖可見(jiàn)，圖中三個(gè)二極管均加正向電壓而導(dǎo)通，所以 UD(3 解 O=L= 6 5 示電路中，當(dāng)1V 時(shí)，試分析化范圍。 解：當(dāng)V 的波動(dòng)時(shí)， 可視為與 6V 的信號(hào)源，示。圖中1V ，二 極管動(dòng)態(tài)電阻為 由題 求得D= = +=3/3/由于 35 V，當(dāng) V； 當(dāng) 穩(wěn)壓管仍能工作在穩(wěn)壓狀態(tài)。 116 示電路中，0) ，穩(wěn)壓管參數(shù)為V，UD(畫(huà) 圖解 t 圖 解：由圖可知，當(dāng)1正偏導(dǎo)通，V=當(dāng)該發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，工作在放大狀態(tài)。 （e ）（5V ）0 ，3. 7V（3V ）= 故該 發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏，工作在倒置狀態(tài)。 大電路中某三極管三個(gè)管腳電位分別為 5V，試判別此管的三個(gè)電極，并說(shuō)明它是 還是 ，是硅管還是鍺管？ 解：三極管工作在放大區(qū)時(shí)，介于 大電路中的發(fā)射結(jié)必定正偏導(dǎo)通，其壓降對(duì)硅管為 鍺管則為 于 故 E= 由 管。 顯然剩下的 5圖 示各三極管，試判別其三個(gè)電極，并說(shuō)明它是 還是 ，估算其 值。 圖 1 解： （a ）因?yàn)?三極管處于放大狀態(tài)，故假設(shè)成立。因此三極管工作在放大狀態(tài)， 0 2 V。 （b ） = 設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)，則得 007=則 V7.7 V 見(jiàn)上述假設(shè)及其結(jié)論都是正確的 （e ）設(shè)三極管放大工作，則由圖可得 10V=（00103+0 010 + 14C=10 =于上述假設(shè)及其結(jié)論都是正確的。 示電路中三極管均為硅管，很大，試求各電路O。 解： （a ）由圖可見(jiàn)，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，故可得 13 圖 CO=0V1. 77 C =b ）由圖可得 V+CO=3 6)V=C1. 71Vc)由圖可得 E=O=15 17. 5)V=C=4 （d ）由圖可 見(jiàn)，2電壓降之和等于 10+ = CO=0 3)V=7V C7V ( 9 e）由于該電路由左右完全對(duì)稱的兩半邊電路構(gòu)成，故兩半邊電路中的對(duì)應(yīng)電流、電壓是相同的。由圖可得 E=22O=101)V=C a ）所示電路中，b ）所示，設(shè) ，當(dāng)00150用圖解法求圖 ： （1 ）在輸出回路中作直流負(fù)載線 令 ，則2V，得點(diǎn) M（ 12V， 0；令 ，則2V/34點(diǎn) N（0V ，4，連接點(diǎn)M 、N 得直流負(fù)載線，示。 圖解 5 （2 ）估算出直流工作點(diǎn) 當(dāng)00可得=0A 當(dāng)50可得=0A 見(jiàn)，0 0A 所對(duì)應(yīng)的輸 出特性曲線，與直流負(fù)載線別相交于（3 ）求可得：V，理，由示三極管放大電路中，電容對(duì)交流信號(hào)的容抗近似為零，0t(三極管參數(shù)為=80， N） =200 ，試分析：（ 1）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)（ 2）畫(huà)出交流通路和小信號(hào)等效電路；（3 ）求 iB、圖 解： （1 ）計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn) =4A 042V1 =2 ）畫(huà)出放大電路的交流通路和小信號(hào)等效電路如圖解 （a ）、（b ）所示 （3 ）動(dòng)態(tài)分析，求交流量ib、ic、可求得 圖解 6 += 01(200)(26)1( 由解圖 （b ）可得 )(470/=+=+=0 A) t( v) t(V) （4 ）求合成電壓和電流 0. 7+V 24+A CQ+t)mA 示三極管放大電路中，電容對(duì)交流信號(hào)的容抗近似為零， 0，三極管參數(shù)為=BE( 200 ，試分析：（1 ）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)（2 ）畫(huà)出交流通路和小信號(hào)等效電路；（ 3）求iB、 C、解： （1 ）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn) = 1A = 90. 02110 +)V= 2 ）畫(huà)出放大電路的交流通路和小信號(hào)等效電路如圖解 (a)、(b) 所示 （3 ）計(jì)算交流量ib、ic、7 +=+= 91(200)(26)1( 故由圖解 （b ）可得 0 A ） 49 A) t(2 0. 34)= ) 圖解 4)求合成電壓、電流 0. 3+t）V b）中電流216. 85A CQmA t)V a）所示電路的（1 ）b ） 所示，試問(wèn)這是何種失真？如何調(diào)節(jié)2 ）若(c) 所示，則又為 何種失真？如何調(diào)節(jié)動(dòng)觸點(diǎn)來(lái)消除之？（ 3）若 圖 （d ）所示，試分析失真原因，指出消除失真的措施。 圖 18 解： a）所示電路為的共發(fā)射極放大電路，uo=（1 ）圖 （b ）所 示 是由于Q 點(diǎn)太低， a）所示，將可減小大而消除截止失真。 （2 ）圖 （b ）所 示 是由于Q 點(diǎn)太高， b）所示。將，可減小而消除飽和失真。 （ 3）圖 c）所 示頂部削波失真，又有底部削波失真，這是由于輸入信號(hào)過(guò)大，使c ）所示。減小輸入信號(hào)，使可消除這種失真。 圖解 示三極管“非門(mén)”電路中，三極管的值最小應(yīng)為多大，才能使“非門(mén)”正常工作？ 圖 ：當(dāng)輸入高電平時(shí)，三極管應(yīng)飽和；輸入低電平時(shí)，三極管應(yīng)截止，這樣才能使“非門(mén)”正常工作。 見(jiàn) ， 發(fā)射結(jié)反偏，三極管截止。當(dāng)極管導(dǎo)通，可求得 2(=19 為使三極管飽和，應(yīng)滿足 2 得 365012.33 即的最小值約為 33。 示，試指出各場(chǎng)效應(yīng)管的類型并畫(huà)出電路符號(hào)；對(duì)于耗盡型管求出、于增強(qiáng)型管求出。 圖 解： （ a）由于、零、故為耗盡型；由于= 80，故為增強(qiáng)型，電路符 d ）所示，c ）可得1V。 示，試指出各場(chǎng)效應(yīng)管的類型并畫(huà)出電路符號(hào)；對(duì)于耗盡型管求出、于增強(qiáng)型管求出。 圖 解： （ a）由 于 正、負(fù)、零，= 為耗盡型，a ）所示。a) 可得，. 8(b)由于， 故為增強(qiáng)型，b ）所示。由圖 b ）可得=2V （ c）由于0，故 為N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，c ）所示。c)可得=4V ，d)由于 ，故為增強(qiáng) 型， d）所示。由圖 d)可得= 圖解 a) (b) (c) (d) 21 b) 、（d ）所示的場(chǎng)效應(yīng)管輸出特性，分別作出V(或8V )時(shí)的轉(zhuǎn)移特性曲線。 解：（1 ）在圖 b)中，作垂直線a ）所示。由交點(diǎn)可知，當(dāng)V、 4V、 3此可作出轉(zhuǎn)移特性曲線，b ）所示。 圖解 ） 同理， d）作垂直線V， c) 所示，可見(jiàn)，當(dāng) V、3V 、2V 和 1V時(shí)，d ）所示。 示場(chǎng)效應(yīng)管電路中，0場(chǎng)效應(yīng)管參數(shù)為= 8V，試分析： （1 ）靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)（2 ）畫(huà)出交流通路和小信號(hào)等效電路； （ 3）求電壓放大倍數(shù)Au=uo/解： （1 ）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)： 圖 于柵極無(wú)電流，得 型場(chǎng)效應(yīng)管飽和工作時(shí)有 21 )I) 將 8上面兩式，聯(lián)列求解這個(gè)方程組，可得于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管， ID可略去 影響，則得中頻源電壓增益為 =+=+=放大電路的下限頻率為 .(C)rR(+=+=因此可作出該電路的幅頻波特圖如圖解 b）所示 69 圖解 b ）作出圖 解 b）的交流通路如圖解 （c ）所示，由圖可得 C)RR(+=+=+=+=由此可作出幅頻波特圖如圖解 （d ）所示。 示，已知 5V， 0 L=5 C=5 F；三極管的 100，o=100， 試估算該電路的截止頻率畫(huà)出 的波特圖。 （1 ）求靜 態(tài)工作點(diǎn) 圖 0 =100 5)V=見(jiàn)放大電路工作點(diǎn)設(shè)置合適。 （2 ）求混合型模型中的參數(shù) =+= ( =（3 ）求上限 截止頻率 =+=+ 67310)(333179)1(612=+=+=（4 ）求下限 截止頻率 由于電路只有一個(gè)輸出耦合電容，所以 5(21)(2163=+=+=（5 ）求中頻 源電壓增益 =+=+71 （6 ）畫(huà) 的波特圖 得放大電路全頻段的源電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為 )102611)(8)1)(1(13+=+=波特圖如圖解 示 。 知某兩級(jí)共發(fā)射極放大電路的波特圖如圖 示，試寫(xiě)出 的表達(dá)式。 圖 知中頻電 壓增益為 40 100=圖 低頻段有兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率，分別為 0Hz，頻段只有一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率 1052 所以 的表達(dá)式可寫(xiě)成 1)(101(100)1)(1)(1(100521+=+=知某放大電路的幅頻波特圖如圖 示。試問(wèn)：（1 ）該放大電路的耦合方式？（ 2）該電路由幾級(jí)放大電路組成？（3 ）中頻電壓放大倍數(shù)和上限頻率為多少？（4 ）f=10 附加相移分別為多大？ 圖 解: （1 ）由于 低頻段沒(méi)有轉(zhuǎn)折頻率，所以該放大電路為直接耦合方式。 （2 ）由于幅頻特性高頻段有兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率，0 110 倍頻，當(dāng)頻率大于 10 倍頻變化，說(shuō)明有兩個(gè)三極管的等效結(jié)電容影響高頻段特性，故該放大電路由兩級(jí)組成。 （3 ）中頻電壓放大倍數(shù)即為低頻電壓放大倍數(shù)，由于 20lg60000倍。 由于0以放大電路的上限頻率為fH= 45（4 ）加相移 0附加相移 =+= 135)45(知某放大電路的頻率特性表達(dá)式為 =661010200試問(wèn)該放大電路的中頻增益、下限和上限頻率各為多大？ 解：將給出的頻率特性表達(dá)式變換成標(biāo)準(zhǔn)形式，即 73 )/(1)10/(12006=+=可見(jiàn)，放大電路的中頻增益為 =上限頻率為 =而下限頻率為。 知負(fù)反饋放大電路的環(huán)路增益幅頻波特圖如圖 示，試判斷該反饋放大電路是否穩(wěn)定。 解：由圖可知，當(dāng) 200 時(shí)，附加相移 = 135 ，所以該反饋放大電路是穩(wěn)定的。 圖 示，已知集成運(yùn)放 741 的試求該電路的中頻增益、下限和上限頻率。 解： (221+=圖 4 )/(11111)1(21+=式中， 為中頻電壓增益 =+=+=率 =放大電路的上限頻率受到集成運(yùn)放的 =75 第六章 模擬集成放大器的線性應(yīng)用 算電路如圖 示 ,試分別求出各電路輸出電壓的大小。 圖 ：(a) = (b) 241( =+= (c) 3( = (d) 2 =+= (e) 4101022410242)(10241( =+= 出圖 示各電路的名稱, 分別計(jì)算它們的電壓放大倍數(shù)和輸入電阻。 解：(a) 反相比例運(yùn)算電路, = 0120(b) 同相比例運(yùn)算電路, =+=,21120176 圖 c)同相比例運(yùn)算電路, =+= 012020)1201(示, 試分別求出各電路的輸出電壓圖 （a ） = = （b ） = 示的電路中, 當(dāng)V時(shí)，10V,試求電阻77 解： 10110=而由圖可得= (10 圖 5 利用集成運(yùn)放構(gòu)成的具有高輸入電阻的差分放大電路, 試求輸出電壓圖 ： 11133233)/1()1(+= )(1()11()1(1212 +=+= 6 6 分別設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)下列各運(yùn)算關(guān)系的運(yùn)算電路。（括號(hào)中的反饋電阻求畫(huà)出電路并求出元件值） 。 （1 ）3F=39； （2 ）( (5； （3 ）F=20； （4 ）F=10； 解： （1 ）由式可知，可采用反相比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)該運(yùn)算關(guān)系，電路如圖解 ）所示。 由于 = 故 = 圖解 ) 反相比例運(yùn)算電路 圖解 ) 反相加法運(yùn)算電路 為了使運(yùn)放兩輸入端對(duì)地直流電阻相等，故要求 1/02 ）由式可 知，可采用反相加法運(yùn)算電路，電路如圖解 )所示。 由于 = 故 111=F=15 = 11/.6 (3)由式可知，可采用同相比例運(yùn)算電路，如圖解 )所示。 由于 1(51+= 故 511=+ = 1/4 ）由式可知，可采用減法運(yùn)算電路，如圖解 )所示。 由于 232311121)1(+=+= 79 故 11=F=10(3231=+ 得1/故 =) 同相比例運(yùn)算電路 圖解 ) 減法運(yùn)算電路 相加法電路如圖(a) 所示，輸入電壓如圖 (b)所示，試畫(huà)出輸出電壓明其電壓變化范圍） 。 圖 ：由圖 (a)可得 )(2121 = 示。 80 圖解 8 由集成 示，設(shè)三極管的求三極管的C 、 B、 電壓表讀數(shù)為 200求三極管的值。 圖 ：根據(jù)“ 虛短”，由運(yùn)放V；由運(yùn)放 V， 運(yùn)放10(= 由運(yùn)放= 故三極管的為 50201=示的積分電路中，若0F ，1V,求0V 所需 的積分時(shí)間。 81 解：由圖可得 )(100)(101010)(1)(6301=故10積分時(shí)間為 圖 610 a) 、(b) 所示的積分電路與微分電路中，c)所示，且t=0 時(shí)， 集成運(yùn)放最大輸出電壓為15V ，試分別畫(huà)出各個(gè)電路的輸出電壓波形。 圖 ： （1 ）由圖（a ）所示的積分電路可得 )(1)(0=由于 103063=)=)=0 故在 01間段內(nèi) )(10)0()3(403+=82 =而在 13間段內(nèi) 020(10)101(10434113=+=+= =圖解 見(jiàn)， 在3最大值為 10V；在 最小值為于 15V ），故輸出電壓與輸入電壓間為線性積分關(guān)系。由于示 ，為三角波。 （2 ）由圖（ b）所示的微分電路可得 = 示。 6 11 示電路中，當(dāng)t=0 時(shí)， ，試寫(xiě)出解：根據(jù)虛地，可得 2211 圖 83 +=11612 電路如 示，試求出圖 圖解 ：知， 該電路通過(guò)2構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋，因此運(yùn)放圖可得 221 則 根據(jù)積分運(yùn)算電路的運(yùn)算關(guān)系，可知 = = 132可見(jiàn)，該電路是利用積分運(yùn)算電路來(lái)實(shí)現(xiàn)微分運(yùn)算的。 理想運(yùn)放構(gòu)成的放大電路如圖 示，試分別求出各電路的中頻電壓放大倍數(shù)及下限截止頻率。 84 圖 ：(a) =(b) 112121=(c) +=+=圖 示的反相小信號(hào)交流放大電路，要求放大電路最低工作頻率為 300壓增益為 20入電阻為 集成運(yùn)算放大器具有理想特性，試決定1、解：由圖可得i=于1 ，故可得 85 = =用集成運(yùn)算放大器成圖 示的同相工作頻帶為 100壓放大倍數(shù)求5， 輸入電阻為10決定若輸入電壓使輸出電壓不產(chǎn)生失真，試決定電源電壓的大小，并核算否 滿足要求。 解：根據(jù)2,可得0 式 1511=+=+50111 據(jù)下限頻率00得 =由 = 則要求為留有管壓降，可取電源電壓為12 V。 由 = 0236/= 可見(jiàn)，放滿足該 電路要求。 集成運(yùn)算放大器示，試分析電路中各主要元件的作用，求出解：集 成運(yùn)放采用單電源供電。流電壓經(jīng) 壓管 V、電容 的穩(wěn)壓濾波電路，送出穩(wěn)定的到其負(fù)電源端 4，正電源端 7接地。壓經(jīng)3的分壓，到運(yùn) 放同相輸入端，運(yùn)放 2 端所 接并與反饋電阻用以耦合交流隔除直流。由圖可得，放大電路的電壓增益及下限頻率86 =圖 源低通濾波器如圖 示，已知 R=1C=試求出各電路的截止頻率，并畫(huà)出它們的幅頻特性波特圖。 圖 ： (a) )/(1=,20=其幅頻特性波特圖如圖解 a)所示。 87 (b) )/(1=+= a ）中相同，b ）所 示。 圖解 路如圖 示，試寫(xiě)出電路的電壓傳輸系數(shù)，說(shuō)明是低通還是高通？求出截止頻率及通帶增益。 圖 ： )/(1)/(11/)1()/1()/1(212212122+=+=+=+=可見(jiàn)該電路為低通濾波器，其通帶增益1，截止頻率 示的二階有源低通濾波器電路中， 0R=F ，試計(jì)算截止頻率、通帶增益及Q 值，并畫(huà)出其幅頻特性。 解： =+=+=因此 88 其幅頻特性如圖解 示。 圖 圖解 示， 06 R=6.2 C=試求截止頻率并畫(huà)出其幅頻特性波特圖。 圖 圖解 ： =+=其幅頻特性如圖解 示。 路用以測(cè)量壓力，已知測(cè)量電橋的輸出信號(hào)單 位函數(shù)關(guān)系為試求當(dāng)壓力P 從 0 上升到 25解：知，儀用 放大器成000 的放大電 路，故 ) 因此，當(dāng)P 從 0 上升到 25 增大為 5V。 89 圖 利用集成程控增益放大器 成一個(gè)電壓增益為 128 倍的放大電路。 解：由表 得利用 道信號(hào)放大 128 示。 利用理想集成運(yùn)放構(gòu)成一個(gè)實(shí)現(xiàn)電壓/ 電流轉(zhuǎn)換電路。 圖解 ：若負(fù)載接地，則可采用圖解 a ）所示 電路。 由于圖中1由教材中式（5）可得 )mA(+=+= 若負(fù)載浮地，則可采用圖解 b)所示電路。由該圖可得 )mA(= 90 圖解 利用集成隔離放大器 成一個(gè)電壓增益為 10 倍、輸入電阻為 10解：可采用圖解 示電路，由圖可得 1=1010101001=利用集成寬帶放大器成一個(gè)電壓增益為 400 倍、輸入電阻為 100、輸出電阻為 20、頻帶為 200放大電路。 圖解 91 解：由于A 733 在管腳 4、11 短接時(shí)，電壓增益為 400，上限頻率為 40入電阻為 4出電阻為 20，故可采用圖解 示電路來(lái)實(shí)現(xiàn)題意。 示電路中，試估算正負(fù)電源電壓均為 15V 時(shí)，各個(gè)揚(yáng)聲器上的最大不失真功率，并計(jì)算輸出最大不失真功率時(shí)需加的激勵(lì)電壓幅值。 圖 ： = 由于0輸出最大不失真功率時(shí)所需的激勵(lì)電壓幅值為 V.= 92 第七章 集成模擬乘法器及其應(yīng)用 路如圖 示，試寫(xiě)出輸出電壓解： 322)(=圖 路如圖 示，乘法器的增益系數(shù)K=求： （1 ） V、 （ 2） 2V、 （3 ）V、4V時(shí)， 解： （1 ） ，所以 12= 圖 2 ） = （3 ）因放工作在正反饋狀態(tài)，故電路不能正常工作。 路如圖(a) 、 (b)所示，求輸出電壓 說(shuō)明對(duì)輸入電壓圖 解：(a) 由集成運(yùn)放可得u1=122 由此可得輸出電壓表達(dá)式為 93 21221= 可見(jiàn)輸出電壓入電壓u1、現(xiàn)了除法運(yùn)算。 當(dāng) ，乘法器輸出電壓的極性決定于成運(yùn) 放構(gòu)成負(fù)反饋；當(dāng)性，乘法器輸出電壓的極性與運(yùn)放構(gòu)成正反饋而處于鎖定狀態(tài)，電路工作不正常。所以圖 6.5(a)電路要實(shí)現(xiàn)除法運(yùn)算，要求(b)由集成運(yùn)放可知，u1=乘法 器可知，以輸出電壓 21 為除法運(yùn)算。同樣，為了使運(yùn)放工作在負(fù)反饋狀態(tài)，要求示，已知模擬乘法器的增益系數(shù)K= ，當(dāng)2V時(shí)，少？ 解：221 故 = ，要求圖 路不能正常工作；當(dāng)2(20= 示，試證明 時(shí)輸出電 壓等于 圖 4 解