[工学]哈工大模电习题册答案.doc

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1、【2-1】 填空： 1本征半导体是 ，其载流子是 和 。两种载流子的浓度 。 2在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 ，而少数载流子的浓度则与 有很大关系。 3漂移电流是 在 作用下形成的。 4二极管的最主要特征是 ，与此有关的两个主要参数是 和 。 5稳压管是利用了二极管的 特征，而制造的特殊二极管。它工作在 。描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是 、 、 、和 。6某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将 。 1. 完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。2. 杂质浓度，温度。3. 少数载流子，(内)电场力。4. 单向导电性，正向导通压降UF和反向饱和电流I

2、S。5. 反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（UZ），工作电流（IEmin），最大管耗（PZmax）和动态电阻（rZ）6. 增大;【2-2】电路如图2.10.4所示，其中ui=20sint (mV)，f=1kHz，试求二极管VD两端电压和通过它的电流。假设电容C容量足够大。 图2.10.4 题2-5电路图1静态分析静态，是指ui =0，这时ui 视作短路，C 对直流视作开路，其等效电路如图1.4.2(a)所示。不妨设UD=0.6V则对于静态分析，也可以根据二极管的伏安特性曲线，用图解法求解。2动态分析对于交流信号，直流电源和电容C视作短路；二极管因工作在静态工作点附近很小的范围内，故可

3、用动态电阻rd等效，且，由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。二极管伏安特性方程： (1.4.1) 由于二极管两端电压UDUT=26 mV，故式1.4.1可简化为： 所以 3交流和直流相叠加4uD和iD波形如图1.4.2(c)、(d)所示。图1.4.2 例1.4.1 解图【2-3】分析图2.10.5所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。设20时二极管的正向电压降UD=660mV，求在50时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？图2.10.5 题2-6电路图解：该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。其温度系数-2mV/。20时二极管的正向电压降U

4、D=660mV，50时二极管的正向电压降 UD=660-（230）=600 mV 因为二极管的正向电压降UD是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降UD仅仅是温度一个变量的函数。【2-4】 在图2.10.7中，试求下列几种情况下输出端对地的电压UY及各元件中通过的电流。（1）UA=10V，UB=0V；（2）UA=6V，UB=5V；（3）UA=UB=5V。设二极管为理想二极管。图2.10.7 题2-8电路图 解：（1）导通，截止 （2）导通，截止 （3） 均导通 【2-5】在图2.10.3电路中，U1和U2分别为大小合适的电源，U10、U2RD，要求：1. 画出该

5、放大电路的中频微变等效电路；2. 写出、Ri和Ro的表达式；3. 定性说明当Rs增大时，、Ri和Ro是否变化，如何变化？ 4. 若CS开路，、Ri和Ro是否变化，如何变化？写出变换后的表达式。解： 此题的场效应管是增强型的，所以要用增强型的转移特性曲线方程式 由以上三个式子可求出电路的静态工作点。 1. 略 2. 电压增益 Au=gm（Rd/ RL） 对转移特性曲线方程求导数，可得 输入电阻 输出电阻 3. Rs的增大，会使UGS有所下降，静态工作点的ID下降，gm有所减小，Au有所下降，对Ri和Ro没有什么影响。4. Cs开路，对静态工作点没有影响，但电压增益下降。Cs开路，对Ri和Ro没有

6、什么影响。【4-7】在图4.7.5所示电路中，已知UGS=2V，管子参数IDSS4mA，UpUGS(off)=4V。设电容在交流通路中可视为短路。1. 求电流IDQ和电阻RS。2. 画出中频微变等效电路，用已求得的有关数值计算Au，Ri和Ro（设rDS的影响可以忽略不计）。3. 为显著提高Au，最简单的措施是什么？ 图4.7.5 题4-7电路图 图4.7.6 题4-8电路图解： 场效应管是耗尽型，漏极电流可由下式算出 为显著提高|Au|，应在RS两端并联旁路电容。【4-8】场效应管放大电路如图4.7.6所示，其中Rg1=300，Rg2=120，Rg3=10，Rs=Rd=10，CS的容量足够大，

7、VDD16V，设FET的饱和电流，夹断电压Up=UGS(off) = 2V，求静态工作点，然后用中频微变等效电路法求电路的电压放大倍数。若CS开路再求电压放大倍数。解 1. 求静态工作点该放大电路采用耗尽型场效应三极管，分压偏置电路。由于栅极回路无静态电流，所以Rg3中无电流。所以，Rg1和Rg2分压点的电位与栅极电位相等，这种分压偏置可以提高放大电路的输入电阻。由电路得： 上述方程组代入数据得两组解： 第一组：ID=0.46mA UGS= -0.6V 第二组：ID2=0.78mA UGS= -3.8VUp 第二组数据不合理，故工作点为：ID=0.46mA ，UGS= -0.6V 2. 用微变

8、等效电路求电压放大倍数放大器的微变等效电路如图2-13（b）； 图2-13(b) 2-13题的中频微变等效电路 图2-13(c) 无CS的微变等效电路 对转移特性曲线方程式求导数，可得 Au=6.9 3. CS开路时的电压放大倍数CS开路实际上就是电路出现电流串联负反馈，电压增益下降。如果没有学习反馈，仍然可以用微变等效电路法求解。放大器微变等效电路如图2-13(c)。 因为rdRd、Rs 故 于是 【5-1】 填空：1. 为了放大从热电偶取得的反映温度变化的微弱信号，放大电路应采用 耦合方式。2. 为了使放大电路的信号与负载间有良好的匹配，以使输出功率尽可能加大，放大电路应采用 耦合方式。3

9、. 若两个放大电路的空载放大倍数分别为20和30，将它们级连成两级放大电路，则其放大倍数为 （a. 600，b. 大于600，c. 小于600）4. 在三级放大电路中，已知|Au1|=50，|Au2|=80，|Au3|=25，则其总电压放大倍数|Au|= ，折合为 dB。5. 在多级放大电路中，后级的输入电阻是前级的 ；而前级的输出电阻则可视为后级的 。6集成运算放大器的两个输入端分别为 端和 端，前者的极性与输出端 ；后者的极性同输出端 。7理想集成运算放大器的放大倍数Au ，输入电阻Ri ，输出电阻Ro 。8通用型集成运算放大器的输入级大多采用 电路，输出级大多采用 电路。 9放大电路产生

10、零点漂移的主要原因是 。 10在相同的条件下，阻容耦合放大电路的零点漂移比直接耦合放大电路 。这是由于 。 11差动放大电路是为了 而设置的，它主要通过 来实现。 12共模抑制比KCMR是 之比，KCMR越大，表明电路 。13功率放大电路的主要作用是 。 14甲类、乙类、甲乙类放大电路的是依据晶体管的 大小来区分的，其中甲类放大电路 ；乙类放大电路 ；甲乙类放大电路 。 15乙类推挽功率放大电路的 较高，这种电路会产生特有的失真现象称 ；为消除之，常采用 。16一个输出功率为10W的扩音机电路，若用乙类推挽功率放大，则应选至少为 W的功率管 个。1. 直接2. 变压器3. c 小于6004.

11、105，1005. 负载，信号源内阻6. 同相输入，反相输入，相同，相反7. ，08. 差分放大，功率放大9. 晶体管参数随温度变化10. 小，零漂是缓慢变化信号不能传到下一级11. 抑制零点漂移，两个完全对称的半边电路12. 差模电压放大倍数与共模电压放大倍数，抑制共模信号的能力越强13. 向负载提供足够大的功率；14. 导通角，导通角为360，导通角为180，略大于180；15. 效率，交越失真，甲乙类工作状态；16. 2，2。17. ，018. 差分放大，互补功率输出【5-2】 图5.2中的T1，T2均为硅管，UBE=0.7V，两管间为直接耦合方式，已知1=2=50，rbb1= rbb2

12、=300，电容器C1，C2，C3，C4的容量足够大。1估算静态工作点ICQ2，UCEQ2（IBQ2的影响忽略不计）2求中频电压放大倍数Au3求输入电阻ri和输出电阻ro4用Multisim仿真验证上述结果图5.2 题5-2电路图 解： 1. ICQ22mA，UCEQ2-5V； 2. Au1-5，Au2-74，Au370。 3. ri4.6k，r02k。【5-3】电路如图5.12.1所示 1写出及Ri，Ro的表达式，设1、2、rbe1、rbe2及电路中各电阻均为已知。2设输入一正弦信号时，输出电压波形出现了顶部失真。若原因是第一级的Q点不合适，问第一级产生了什么失真？如何消除？若原因是第二级Q点

13、不合适，问第二级产生了什么失真？又如何消除？ 解： 1 2输出电压波形出现了顶部失真。若原因是第一级的Q点不合适，第一级产生了截止失真，可以通过减小Rb12或增加Rb11的方法消除；若原因是第二级Q点不合适，第二级产生了饱和失真。可以通过增加Rb2的方法消除。【5-4】在图5.12.3所示的差分放大电路中，已知两个对称晶体管的=50，rbe=1.2k。 1画出共模、差模半边电路的交流通路。 2求差模电压放大倍数。3求单端输出和双端输出时的共模抑制比KCMR。解： 1. 在共模交流通路中，电阻R开路，故其半边电路的射极仅接有电阻Re；在差模交流通路中，电阻R的中点电压不变，相当于地，故其半边电路

14、的发射极电阻为Re和R/2的并联。图3-5 （a）共模 （b）差模23双端输出条件下：， ， 单端输出条件下： ， 【5-5】分析图5.12.4中的电路，在三种可能的答案（a：增大；b：减小；c：不变）中选择正确者填空，设元件参数改变所引起的工作点改变不致于造成放大管处于截止或饱和状态。1若电阻Re增大，则差模电压放大倍数 ，共模电压放大倍数 。 2若电阻R增大，则差模电压放大倍数 ；共模电压放大倍数 。3若两个RC增大同样的数量，则差模电压放大倍数 ；共模电压放大倍数 。图5.12.3题5-4电路图 图5.12.4题5-5电路图解：提示：增加，导致减少，增加，故减少，切记不要简单的从的表达式

15、中无确定增加不变。1. b，b； 2. c，a； 3. a，a。【5-6】 在图5.12.5所示的放大电路中，各晶体管的均为50，UBE=0.7V，rbe1=rbe2=3k，rbe4=rbe5=1.6k，静态时电位器RW的滑动端调至中点，测得输出电压Uo=+3V，试计算： 1各级静态工作点：IC1、UC1、IC2、UC2、IC4、UC4、IC5、UC5（其中电压均为对地值）以及Re的阻值。 2总的电压放大倍数（设共模抑制比极大）。图5.12.5题5-6电路图解：1静态工作点计算： =20 A= 0.52 mA 2.6 V因为 所以, 3.9 k2. 在不考虑共模输出的条件下，第一级差分电路单端

16、输入，双端输出。定义的参考方向端为 + 。 9.83第二级为双端输入，单端输出 46.88 460.8【5-7】在图5.12.6功放电路中，已知VCC=12V，RL=8。ui为正弦电压，求： 1在UCES=0的情况下，负载上可能得到的最大输出功率； 2每个管子的管耗PCM至少应为多少？3每个管子的耐压至少应为多少？ 解：1. POmax=VCC2/2RL=9W； 2. PCM0.2Pomax=1.8W，| UBRCEO |2VCC=24V。【6-1】在图6.11.1所示的电路中，A均为理想运算放大器，其中的图(e)电路，已知运放的最大输出电压大于UZ，且电路处于线性放大状态，试写出各电路的输出

17、与输入的关系式。(a) (b)(c) (d) (e)图6.11.1题6-1电路图解： 图（a）：uO=-2uI； 图（b）： ； 图（c）：uO=-uI+2uI =uI； 图（d）：； 图（e）： 故得。【6-2】电路如图6.11.2(a)所示。1. 写出电路的名称。2. 若输入信号波形如图(b)所示，试画出输出电压的波形并标明有关的电压和所对应的时间数值。设A为理想运算放大器，两个正、反串接稳压管的稳压值为5V。3. 对电路进行仿真，验证计算结果。 图6.11.2 题6-2电路图解：1. 带限幅的反相比例放大电路； 2. 当| uI |1V时，电路增益Auf=-5；当| uI |1V时，|

18、uO|被限制在5V。波形如图4-3。图4-3【6-3】在图6.11.3所示的增益可调的反相比例运算电路中，已知R1Rw=10k、R2=20k、UI=1V，设A为理想运放，其输出电压最大值为12V，求：1 当电位器Rw的滑动端上移到顶部极限位置时，Uo=?2 当电位器Rw的滑动端处在中间位置时，Uo=?3 电路的输入电阻Ri=？图6.11.3 题6-3电路图解： 1. 2. 3. ri=R1=10k。【6-4】图6.11.4中的D为一个PN结测温敏感元件，它在20时的正向压降为0.560V，其温度系数为2mV/，设运放是理想的，其他元件参数如图所示，试回答：1 I流向何处？它为什么要用恒流源？2

19、 第一级的电压放大倍数是多少？3 当Rw的滑动端处于中间位置时，Uo(20)=？Uo(30)=？4 Uo的数值是如何代表温度的(Uo与温度有何关系)？5 温度每变化一度，Uo变化多少伏？图6.11.4 题6-4电路图解： 1. I全部流入二极管VD。因uD=f（iD，T），为使测温时uD=f（T），应使iD为常数， 此处的二极管电流I要采用恒流源提供。 2. Au1=5；3. uO1（20）=2.8V，uO1（30）=2.7V；Up= -3V；于是，uO（20）=0.2V，uO1（30）=0.3V4. uO=0.20V代表20，uO=0.30代表30，以此类推。总之，在数值上，T（）与100u

20、O（V）相当。5. 温度每变化1，uO变化10mV。【6-5】设图6.11.7中的运算放大器都是理想的，输入电压的波形如图6.11.7(b)所示，电容器上的初始电压为零，试画出uo的波形。 (a) (b)图6.11.7 题6-7电路图解： (t的单位为 s )UO=3UI1+0.1。【6-6】 用集成运算放大器实现下列运算关系要求所用的运放不多于三个，画电路图，元件要取标称值，取值范围为 1kR1M 0.1FC10F解：图4-9【6-7】用理想运放组成的电路如图6.11.6所示，已知，试求的值。图6.11.6 题6-6电路图解： 【6-8】 电路如图6.11.8所示，已知UI1=1V、UI2=

21、2V、UI3=3V、UI4=4V(均为对地电压)， R1=R2=2k，R3=R4= RF=1k 求Uo。图6.11.8 题6-9电路图【6-9】电路如图6.11.10所示，证明：=2图6.11.10 题6-11电路图解： 图4-12令 , 电路等效为图412.由虚短虚断的概念,对节点A, B 分别有于是, 【6-10】图6.10是应用运算放大器测量电压的原理电路，共有0.5、1、5、10、50V五种量程，求、的阻值。(输出端接有满量程5V，500A的电压表。)图6.10 题6-10电路图 解： ，【6-11】试分别求解图6.11所示各电路的电压传输特性。 图6.11 题6-11电路图解：【6-

22、12】已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图6.12 (a)、(b)、(c)所示，它们的输入电压波形均如图(d)所示。1. 试画出、和的波形。2. 设计三个电压比较器，它们的电压传输特性分别如图6.12 (a)、(b)、(c)所示。要求合理选择电路中各电阻的阻值，限定最大值为50k。图6.12 题6-12电路图解：1.2.【6-13】一个由理想运算放大器构成的电路如图6.13（a）所示。已知在t=0时uc（0）=0V、uo4=-6V，试画出相对于输入电压ui的uo1、uo2、uo3和uo4的波形图（幅值和时间必须标注清楚）。ui的波形见图6.13（b）。再用仿真验证。 (a)图6.13 题6-13电路图