大学模拟电子技术基础第四版童诗白著课后章末习题答案.doc

模拟电子技术基础答案第1章 常用半导体器件1.1选择合适答案填入空内。(l)在本征半导体中加入( A )元素可形成N 型半导体，加入( C )元素可形成P 型半导体。 A.五价 B.四价 C.三价(2)当温度升高时，二极管的反向饱和电流将(A) 。 A.增大 B.不变 C.减小(3)工作在放大区的某三极管，如果当IB 从12 uA 增大到22 uA 时，IC 从lmA 变为2mA ，那么它的约为( C ) 。 A.83 B.91 C.100 (4)当场效应管的漏极直流电流ID从2mA变为4mA时,它的低频跨导gm将( A ) 。A.增大； B.不变； C.减小1.2电路如图P1.2 所示，已知(V)，试画出与的波形。设二极管导通电压可忽略不计。 图P1.2 解图P1.2 解：与的波形如解图Pl.2所示。1.3电路如图P1.3所示，已知(V)，二极管导通电压UD=0.7V。试画出与的波形图，并标出幅值。 图P1.3 解图P1.3 1.4电路如图P1.4所示, 二极管导通电压UD=0.7V,常温下，电容C对交流信号可视为短路；为正弦波，有效值为10mV。试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少？解：二极管的直流电流 其动态电阻: 图P1.4故动态电流的有效值：1.5现有两只稳压管，稳压值分别是6V和8V，正向导通电压为0.7V。试问：(1)若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？(2)若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？解：(1)串联相接可得4种：1.4V；14V；6.7V；8.7V。 (2)并联相接可得2种：0.7V；6V。1.6 已知图Pl.6 所示电路中稳压管的稳定电压，最小稳定电流，最大稳定电流。(1)分别计算为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压的值；(2)若时负载开路，则会出现什么现象？ 为什么？解：(1)只有当加在稳压管两端的电压大于其稳压值时，输出电压才为6V。时，；时，； 时，。(2)当负载开路时，故稳压管将被烧毁。1.7 在图Pl.7 所示电路中，发光二极管导通电压UD =1.5V ，正向电流在515mA 时才能正常工作。试问：(1)开关S 在什么位置时发光二极管才能发光？(2)R的取值范围是多少？解：(1)S闭合。 (2) R的范围为: 图P1.7 1.8现测得放大电路中两只管子两个电极的电流如图P1.8所示。分别求另一电极的电流，标出其方向，并在圆圈中画出管子，且分别求出它们的电流放大系数。 (a) (b) (a) (b) 图Pl.8 解图Pl.8 解：答案如解图Pl.8所示。放大倍数分别为和1.9测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.9所示。在圆圈中画出管子，并说明它们是硅管还是锗管。 图P1.9解:如解图1.9。 解图1.91.10电路如图P1.10所示，晶体管导通时，=50。试分析为0V、1V、3V三种情况下T 的工作状态及输出电压的值。解： (1)当时，T 截止，。(2)当时，因为 图P1.10所以T处于放大状态。(3)当时，因为， 所以T处于饱和状态。1.11电路如图Pl.11所示,晶体管的=50 ,，饱和管压降；稳压管的稳定电压, 正向导通电压。试问：当时？；当时？解：当时，晶体管截止，稳压管击穿，。当时，晶体管饱和，。因为： 图P1.11，1.12分别判断图Pl.12 所示各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。(a) (b) (c) (d) (e)图P1.12解：(a)可能；(b)可能；(c)不能；(d)不能，T 的发射结会因电流过大而损坏。(e)可能。1.13已知放大电路中一只N沟道场效应管三个极 、 、 的电位分别为4V 、8V 、12V ，管子工作在恒流区。试判断它可能是哪种管子（结型管、MOS 管、增强型、耗尽型），并说明 、 、 与G 、S 、D 的对应关系。 解：管子可能是增强型管、耗尽型管和结型管，三个极 、 、 与G 、S 、D 的对应关系如解图Pl.13 所示。 解图Pl.131.14已知场效应管的输出特性曲线如图Pl.14所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。 图Pl.14 (a) (b)解图Pl.14解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线(如解图Pl.14 (a)所示),读出其与各条曲线交点的纵坐标值及值，建立坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图Pl.14 (b)所示。1.15电路如图P1.15所示，T的输出特性如图Pl.14所示,分析当=4V、8V 、12V 三种情况下场效应管分别工作在什么区域。解：根据图P1.14 所示T的输出特性可知，其开启电压为5V ，根据图Pl.15所示电路可知。当=4V时，小于开启电压，故T 截止。当=8V时，设T 工作在恒流区，根据输出 特性可知，管压降， 因此，小于开启电压，说明假设成立，即T工作在恒流区。 图Pl.15当=12V时，由于，必然使T工作在可变电阻区。l.16分别判断图Pl.16 所示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。 (a) (b) (c) (d) 图P1.16 解：(a)可能,(b)不能,(c)不能,(d)可能。补充1.电路如补图P1(a)、(b)所示，稳压管的稳定电压, R 的取值合适，的波形如图(c)所示。试分别画出和的波形。(a) (b) (c) 补图P1 解：波形如下图所示 补充2.在温度20oC时某晶体管的试问温度是60oC时的？解:。补充3.有两只晶体管，一只的=200 , ；另一只的=100 , ，其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子？为什么？解：选用=100 , 的管子，因其适中,较小，因而温度稳定性较另一只管子好。补充4.电路如补图P4所示，试问大于多少时晶体管饱和？解：取，若管子饱和，则, 即所以,时,管子饱和。 补图P4第2章 基本放大电路习题2.1 分别改正图P2.1 所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信号。要求保留电路原来的共射接法和耦合方式。 (a) (b) (c) (d)图P2.1解：(a)将-VCC改为+VCC。(b)在+VCC与基极之间加Rb。(c)将VBB反接，且在输入端串联一个电阻。(d)在VBB支路加Rb，在-VCC与集电极之间加Rc。2.2画出图P2.2所示各电路的直流通路和交流通路。设所有电容对交流信号均可视为短路。 (a) (b) (c) (d)图P2.2解：将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路，图略。图P2.2所示各电路的交流通路如解图P2.2所示； (a) (b) (c) (d) 解图P2.22.3分别判断图P2.2(a)、 (b)所示两电路各属哪种放大电路，并写出的表达式。解：图 (a): ，。，图(b)：，。，。2.4 电路如图P2.4 (a)所示，图(b)是晶体管的输出特性，静态时。利用图解法分别求出和时的静态工作点和最大不失真输出电压（有效值）。 (a) (b)图P2.4 解：空载时：；最大不失真输出电压峰值约为5.3V ，有效值约为3.75V 。 带载时：；最大不失真输出电压峰值约为2.3V ，有效值约为1.63V 。如解图P2.4 所示。解图P2.4 图P2.52.5在图P2.5所示电路中,已知晶体管的=80, =1k,静态时,。判断下列结论是否正确，在括号内打“”和“”表示。(1) () (2) () (3) () (4) () (5) () (6) () (7) () (8) () (9) () (10) () (11) () (12) ()2.6电路如图P2.6所示，已知晶体管=120，UBE=0.7V，饱和管压降UCES=0.5V。在下列情况下，用直流电压表测量晶体管的集电极电位，应分别为多少？ (1)正常情况；(2)Rb1短路；(3)Rb1开路；(4)Rb2开路；(5)Rb2短路；(6)RC短路； 图P2.6 图P2.7 解:(1),，。 (2) Rb1短路,。 (3) Rb1开路,临界饱和基极电流，实际基极电流。由于,管子饱和,。(4) Rb2开路,无基极电流,。(5) Rb2短路，发射结将烧毁，可能为。 (6) RC短路, 。2.7电路如图P2.7所示，晶体管的=80 ，。分别计算和时的Q点、和。解：在空载和带负载情况下，电路的静态电流、均相等，它们分别为： 空载时，静态管压降、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为： ； ； 时，静态管压降、电压放大倍数分别为： 。2.8若将图P2.7 所示电路中的NPN管换成PNP管，其它参数不变，则为使电路正常放大电源应作如何变化？ Q点、和变化吗？如变化，则如何变化？若输出电压波形底部失真，则说明电路产生了什么失真，如何消除？解：由正电源改为负电源；Q点、和不会变化；输出电压波形底部失真对应输入信号正半周失真，对PNP管而言，管子进入截止区，即产生了截止失真；减小Rb。2.9 已知图P2.9所示电路中，晶体管=100，=1.4k。(1)现已测得静态管压降UCEQ=6V，估算Rb；(2)若测得和的有效值分别为1mV和100mV，则负载电阻RL为多少？解：(1)，, 。(2)由,可得: 。 图P2.92.10在图P2.9所示电路中，设静态时，晶体管饱和管压降。试问：当负载电阻和时，电路的最大不失真输出电压各为多少伏？解：由于，所以。空载时，输入信号增大到一定幅值，电路首先出现饱和失真。故 时，当输入信号增大到一定幅值，电路首先出现截止失真。故 2.11 电路如图P2.11所示，晶体管=100，=100。(1)求电路的Q点、和；(2)若改用=200的晶体管，则Q点如何变化？(3)若电容Ce开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？解：(1)静态分析： 图P2.11动态分析： (2) =200时，（不变）； （不变）；（减小）；（不变）。 (3) Ce开路时，（减小）； （增大）； （不变）。2.12 电路如图P2.12所示，晶体管的=80，=1k。(1)求出Q点； (2)分别求出RL=和RL=3k时电路的、和。解：(1)求解Q 点： (2)求解放大倍数和输入、输出电阻：RL=时； 图P2.12 RL=3k时；输出电阻：2.13 电路如图P2.13 所示，晶体管的=60 , 。(1)求解Q点、和(2)设Us = 10mV （有效值），问,若C3开路，则,解：(1) Q 点： 图P2.13 、和的分析：, , 。(2)设Us = 10mV （有效值），则 ； 若C3开路，则： ， ， 。2.14 改正图P2.14 所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波电压。要求保留电路的共漏接法。(a) (b) (c) (d)图P2.14解：(a)源极加电阻RS ； (b)漏极加电阻RD；(c)输入端加耦合电容； (d)在Rg 支路加VGG， +VDD 改为VDD改正电路如解图P2.14所示。(a) (b) (c) (d)解图P2.14 2.15已知图P2.21 (a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图(b)、(c)所示。(1)利用图解法求解Q点；(2)利用等效电路法求解、和。 (a) (b) (c) 图P2.15解：(1)在转移特性中作直线，与转移特性的交点即为Q点；读出坐标值，得出。如解图P2.15(a)所示。 (a) (b) 解图P2.21在输出特性中作直流负载线，与的那条输出特性曲线的交点为Q 点，。如解图P2.21(b)所示。(2)首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。 ； ；2.16已知图P2.16(a)所示电路中场效应管的转移特性如图(b)所示。求解电路的Q 点和。 (a) (b)图P2.16 解：(1)求Q 点：根据电路图可知，。从转移特性查得，当时的漏极电流：因此管压降 。(2)求电压放大倍数：， 2.17电路如图P2.17 所示。（1）若输出电压波形底部失真，则可采取哪些措施？若输出电压波形顶部失真，则可采取哪些措施？（2）若想增大，则可采取哪些措施？解：（1）输出电压波形底部失真，类似于NPN型三极管的饱和失真，应降低Q，故可减小R2或增大R1、RS；若输出电压波形顶部失真，则与上述相反，故可增大R2或减小R1、RS。（2）若想增大，就要增大漏极静态电流以增大，故可增大R2或减小R1、RS。2.18图P2.18中的哪些接法可以构成复合管？标出它们等效管的类型（如NPN 型、PNP 型、N 沟道结型 )及管脚(b 、e 、c 、d 、g 、s ) 。 (a) (b) (c) (d)(e) (f) (g)图P2.18 解：(a)不能。(b)不能。(c)构成NPN 型管，上端为集电极，中端为基极，下端为发射极。(d)不能。(e)不能。(f)构成PNP 型管，上端为发射极，中端为基极，下端为集电极。(g)构成NPN型管，上端为集电极，中端为基极，下端为发射极。 第3章 多级放大电路习题3.1判断图P3.1所示各两级放大电路中T1和T2管分别组成哪种基本接法的放大电路。设图中所有电容对于交流信号均可视为短路。(a) (b) (c) (d) (e) (f)图P3.1 解：(a)共射，共基 (b)共射,共射 (c)共射,共射 (d)共集，共基 (e)共源，共集 (f)共基，共集3.2 设图P3.2所示各电路的静态工作点均合适，分别画出它们的交流等效电路，并写出、和的表达式。 (a) (b) (c) (d)图P3.2解：(1)图示各电路的交流等效电路如解图P3.2所示。 (2)各电路的、和的表达式分别为：(a)：； ； (b)： ； (c)： ； (d)：； (a) (b) (c) (d) 解图P3.23.3基本放大电路如图P3.3(a)、(b)所示，图(a)虚线框内为电路，图(b)虚线框内为电路。由电路、组成的多级放大电路如图(c)、(d)、(e)所示，它们均正常工作。试说明图(c)、(d)、(e)所示电路中(1)哪些电路的输入电阻较大；(2)哪些电路的输出电阻较小；(3)哪个电路的电压放大倍数最大。 (a) (b) (c) (d) (e)图P3.3解：(1)图(d)、(e)所示电路的输入电阻比较大； (2)图(c)、(e)所示电路的输出电阻比较小； (3)图(e)所示电路的电压放大倍数最大。3.4电路如图P3.l (a) (b)所示，晶体管的均为150 , 均为，Q点合适。求解、和。解：在图(a)所示电路中 ； 。在图(b)所示电路中 ； ； 3.5电路如图P3.l (c)、(e)所示，晶体管的均为200 , 均为。场效应管的gm为15mS ; Q 点合适。求解、和。解：在图(c)所示电路中 ； ； 在图(e)所示电路中； ； 3.6图P3.6所示电路参数理想对称，晶体管的均为100， 。试求Rw的滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流以及动态参数Ad和Ri。 图P3.6 图P3.7 解：Rw 滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流分析如下： 动态参数Ad和Ri分析如下： 3.7电路如图P3.7所示，T1和T2两管的均为140，均为4k。试问：若输入直流信号，则电路的共模输入电压差模输入电压输出动态电压解：电路的共模输入电压、差模输入电压、差模放大倍数和动态电压 分别为：； ； 3.8 电路如图P3.8所示，Tl和T2的低频跨导gm均为10mS。试求解差模放大倍数和输入电阻。 图P3.8 图P3.9 解：差模放大倍数和输入电阻分别为： ； 。3.9试写出图P3.9 所示电路Ad和Ri的近似表达式。设Tl和T2的电流放大系数分别为1和2，b-e 间动态电阻分别为和。解：Ad和Ri的近似表达式分别为 ； 3.10电路如图P3.10 所示，Tl T5的电流放大系数分别为15 , b-e间动态电阻分别为rbe1rbe5，写出Au、Ri和Ro的表达式。 图P3.10 图P3.11解：Au、Ri和Ro的表达式分析如下： ; ; 3.11 电路如图P3.11 所示。已知电压放大倍数为-100 ，输入电压uI为正弦波，T2和T3管的饱和压降UCES=1V 。试问：(1)在不失真的情况下，输入电压最大有效值Uimax为多少伏？(2)若Ui= 10mV（有效值），则Uo？若此时R3开路，则Uo？若R3短路，则Uo？ 解：(1)最大不失真输出电压有效值为:故在不失真的情况下，输入电压最大有效值： (2)Ui= 10mV ，则Uo1V（有效值）。若R3开路，则Tl和T3组成复合管，等效, T3可能饱和，使得（直流）;若R3短路，则（直流）。第4章 集成运算放大电路习题4.1根据下列要求，将应优先考虑使用的集成运放填入空内。已知现有集成运放的类型是：通用型 高阻型 高速型 低功耗型 高压型 大功率型 高精度型(1)作低频放大器，应选用( )。(2)作宽频带放大器，应选用( )。(3)作幅值为1V以下微弱信号的量测放大器，应选用( )。(4)作内阻为100k。信号源的放大器，应选用( )。(5)负载需5A电流驱动的放大器，应选用( )。(6)要求输出电压幅值为80V的放大器，应选用( )。(7)宇航仪器中所用的放大器，应选用( )。4. 2 已知几个集成运放的参数如表P4.3 所示，试分别说明它们各属于哪种类型的运放。表P4.3 特性指标AodridUIOIIOIIB-3dBfHKCMRSR增益带宽单位dBMmVnAnAHzdBV/VMHzA1100252006007860.5A213020.0124071200.5A3100100050.020.03860.55A41002220150966512.5解：A1为通用型运放，A 2为高精度型运放，A3为高阻型运放，A4为高速型运放。4.3 多路电流源电路如图P4.3所示,已知所有晶体管的特性均相同,UBE均为0.7V。试求IC1、IC2各为多少。 图P4.3 图P4.4解：因为Tl 、T2、T3的特性均相同，且UBE 均相同，所以它们的基极、集电极电流均相等，设集电极电流为IC。先求出R 中电流，再求解IC1、IC2。 当时，。4.4电路如图P4.4 所示，Tl 管的低频跨导为gm , Tl和T2管d-s 间的动态电阻分别为rds1和rds2。试求解电压放大倍数的表达式。 解：由于T2和T3 所组成的镜像电流源是以Tl 为放大管的共射放大电路的有源负载， Tl和T2管d -s 间的动态电阻分别为rds1和rds2，所以电压放大倍数的表达式为：。4.5电路如图P4.5所示，Tl与T2管特性相同，它们的低频跨导为gm ; T3与T4管特性对称；T2与T4管d-s 间的动态电阻分别为rds2和rds4。试求出电压放大倍数的表达式。 图P4.5 图P4.6解：在图示电路中：； ； 电压放大倍数：4.6电路如图P4.6所示，具有理想的对称性。设各管均相同。 (1)说明电路中各晶体管的作用； (2)若输入差模电压为产生的差模电流为，则电路的电流放大倍数？解：(1)图示电路为双端输入、单端输出的差分放大电路。Tl和T2 、T3和T4分别组成的复合管为放大管，T5和T6组成的镜像电流源为有源负载。 (2)由于用T5和T6所构成的镜像电流源作为有源负载，将左半部分放大管的电流变化量转换到右边，故输出电流变化量及电路电流放大倍数分别为： ； 。4.7 电路如图P4.7所示，Tl和T2管的特性相同，所有晶体管的均相同，Rcl 远大于二极管的正向电阻。当时，。(1)求解电压放大倍数的表达式；(2)当有共模输入电压时，简述理由。图P4.7 图P4.8解：(1)在忽略二极管动态电阻的情况下：，。 。 (2)当有共模输入电压时，近似为零。由于， , 因此，故。4.8 电路如图P4.8所示，Tl和T2管为超管，电路具有理想的对称性。选择合适的答案填入空内。(1)该电路采用了( C )。A 共集-共基接法 B 共集-共射接法 C 共射-共基接法(2)电路所采用的上述接法是为( C )。A 增大输入电阻 B 增大电流放大系数 C 展宽频带(3)电路采用超管能够( B )。A 增大输入级的耐压值 B 增大放大能力 C 增大带负载能力(4) Tl和T2管的静态压降约为( A )。A0.7V B 1.4V C 不可知4.9 在图P4.9 所示电路中，已知TlT3管的特性完全相同， 2 ;反相输入端的输入电流为，同相输入端的输入电流为。试问：(l) ； (2) ； (3) 解：(l)因为Tl和T2为镜像关系，且 2，所以： (2) (3)输出电压的变化量和放大倍数分别为： 图P4 .94.10比较图P4.10 所示两个电路，分别说明它们是如何消除交越失真和如何实现过流保护的。 (a) (b) 图P4.10解：在图(a)所示电路中，Dl 、D2使T2、T3 微导通，可消除交越失真。R为电流采样电阻，D3对T2起过流保护。当T2导通时，, 未过流时较小，因小于开启电压使D3 截止；过流时因大于开启电压使D3导通，为T2基极分流。D4对T4起过流保护，原因与上述相同。在图(b)所示电路中，T4 、T 5使T 2、T 3微导通，可消除交越失真。R2为电流采样电阻，T 6 对T 2起过流保护。当T 2导通时，未过流时较小，因小于开启电压使T 6截止；过流时因 大于开启电压使T 6导通，为T 2基极分流。T 7对T 3起过流保护，原因与上述相同。4.11 图4.11所示电路是某集成运放电路的一部分，单电源供电。试分析：(1) 100A电流源的作用；(2) T 4的工作区域（截止、放大、饱和）; (3) 50A电流源的作用； (4) T 5与R的作用。图4.11 图P4.12 解：(1)为T l提供静态集电极电流、为T 2提供基极电流，并作为T l的有源负载。(2) T 4截止。因为：，。(3) 50A电流源为T 3提供射极电流，在交流等效电路中等效为大阻值的电阻。(4)保护电路。，未过流时T5电流很小；过流时使, T 5更多地为T 3的基极分流。4.12电路如图P4.12所示,试说明各晶体管的作用。 解：T l为共射放大电路的放大管；T 2和T 3组成互补输出级；T 4、T 5、R2组成偏置电路，用于消除交越失真。4.13图P4.13 所示简化的高精度运放电路原理图，试分析：(1)两个输入端中哪个是同相输入端，哪个是反相输入端；(2) T 3与T 4的作用；(3)电流源I3的作用 ；(4) D2与D3的作用。图P4.13解：(1) uI1为反相输入端， uI2为同相输入端。(2)为T l和T 2管的有源负载，将T l管集电极电流变化量转换到输出，使单端输出差分放大电路的差模放大倍数近似等于双端输出时的放大倍数。(3)为T 6设置静态电流，且为T 6的集电极有源负载，增大共射放大电路的放大能力。(4)消除交越失真。4.14 通用型运放F747 的内部电路如图P4.14 所示，试分析：(1)偏置电路由哪些元件组成？基准电流约为多少？(2)哪些是放大管，组成几级放大电路，每级各是什么基本电路？(3) T 19 、T 20 和R8组成的电路的作用是什么？ 图P4.14解：(1)由T 10 、T 11 、T 9 、T 8 、T 12 、T 13 、R5 构成。(2)图示电路为三级放大电路：TlT4构成共集-共基差分放大电路；T 14 T 16构成共集-共射-共集电路；T 23 、T 24 构成互补输出级。(3)消除交越失真。互补输出级两只管子的基极之间电压 使T 23、T 24 处于微导通，从而消除交越失真。第5章 放大电路的频率响应习题5.1 在图P5.1所示电路中，已知晶体管的、，。填空：除要求填写表达式的之外，其余各空填入 增大、 基本不变、 减小。(1)在空载情况下，下限频率的表达式( )。当RS 减小时，将( )；当带上负载电阻后，将( )。(2)在空载情况下，若b-e 间等效电容为，则上限频率的表达式( )；当RS 为零时，将( )；当Rb 减小时, gm 将( ), 将( ), 将( )。 图P 5.1 图P 5.2 5. 2 已知某电路的波特图如图P5.2 所示，试写出的表达式。 解：设电路为基本共射放大电路或基本共源放大电路。 5.3 已知某共射放大电路的波特图如图P5.3 所示，试写出的表达式。 图P5.3