1、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 。（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流会 增大 。（3）PN 结的结电容包括势垒电容和扩散电容。 （4）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。（5）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。 （ ）（3）结型场效应管外
2、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。 （ ）（4）只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用。 （ ）（5）晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过。 （ ）（6）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。 （ ） （7）PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。 （ ）（8）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。（2）错；对于 P 型半导体或 N 型半导体在没有形成 PN 结时
3、，处于电中性的状态。（3）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。（4）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。（5）错；晶体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。（6）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。 （7）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。（8）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
4、。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是导通还是截止？输出电压为多少？ 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。（a）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
5、正偏，导通。（b）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。（c）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，D 1 导通、 D2 截止。（d）根据前面分析方法，可知 D1、D 3 截止，D 2、D 4 导通。2-5电路如题 2-11 图所示，稳压管的稳定电压 U
6、Z=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。2-6如题 2-12 图所示，电路中两只稳压管完全相同，U Z=8V， tuisn15，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，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，
7、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 UT26mV，电容 C 对交流信号可视为短路，ui 为正弦波，有效值为 10mV，问（1）二极管在输入电压为零时的电流和电压各为多少？（2）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。（1）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 iVuD，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
8、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mAIU6.2,7.0（2）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10.DTIr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mArIdi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、I C 的实际方向及静态电压 UBE、U CE 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、I C 的实际方向如图中箭头所
9、示，静态电压 UBE0.7V、U CE0.3V。RBRCRLCiCO- VE EIBIC+题 3 - 4 图（ a ）+RBRCRLCiCOVC CIBIC+（ b ）+P N PN P N3-2 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？RBRCV TVC C（ a ）+ui-ICRBRCV TVC C（ b ）（ c ）RBRCV TVC C( d ）RB 1RCRLC2VC C（ e ）+us-+uo-RSRB 2CE题 3 - 5 图+ui-+ui-+uo-+uo-RB 1RCRLC1C2VC C+us-+uo-RSRB 2CEC1VB BRERE分析
10、：解决此问题需要进行以下几个方面的判断。1 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。2 判断有无完善的直流通路。3 判断有无完善的交流通路。4 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。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。 2C电容使集电极交流接地，从而使
11、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，U B=0.7V， RC=3 k，R B=150 k，晶体管 VT的输出特性曲线如题 3-9 图 a 所示。试求：1放大电路的静态工作点 ICQ 和 UCEQ；2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；3若 RL=7k，输出最大不失真电压的幅值。RBRCRLCiC2VC C题 3 - 9 图+us-+uo-RSV T+uo-题 3 - 9 图 auC E( V )iB= 0 AiC( m A )1 . 50 . 2
12、5iB= 1 0 AiB= 2 0 AiB= 3 0 AiB= 4 0 AiB= 5 0 AiB= 6 0 A0 . 51 . 02 . 02 . 53 . 00 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3解：1 放大电路的静态工作点 ICQ 和 UCEQ 计算如下。根据题 3-9 图所示电路列写直流负载线方程如下： CQCCEQ3RIVU分别令 IC=0，U CE=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。题 3 - 9 图 b 题 3 - 9 直流负载线uC E( V )iB= 0 AiC( m A )1 . 50 . 2
13、 5iB= 1 0 AiB= 2 0 AiB= 3 0 AiB= 4 0 AiB= 5 0 AiB= 6 0 A0 . 51 . 02 . 02 . 53 . 00 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3QUC E QIC Q根据直流通路，得基极静态工作电流为 A315k07BECQ.RUVI 直流负载线 MN 与 iB=IB=15.3A 的输出特性曲线的交点 Q 就是静态工作点。Q 点坐标为 V25.1mA380.CEQUI2 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。若 RL=，交流负载线斜率与直流负载线斜率相同，为 k31/1CLR如题 3-9 图 b 所
14、示。uC E( V )iB= 0 AiC( m A )1 . 50 . 2 5iB= 1 0 AiB= 2 0 AiB= 3 0 AiB= 4 0 AiB= 5 0 AiB= 6 0 A0 . 51 . 02 . 02 . 53 . 00 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3QUC E QIC QUo , m a x 1Uo , m a x 2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 2max,o1,max,onUceso,ax1CEQces,m2Lo,axVT0.3V,.59/.81.4/0.95CQLUIIRU如 果 三
15、 极 管 的 饱 和 压 降 则3若 RL=7k，交流负载线斜率为 k1.27/3/1C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,maxo,ma1,x2,1CEQceso,ax2CQLLo,maxn.503.9V/82.10/0.8VUUIIR3-6 如题 3-12 图所示放大电路中，已知晶体管的 =100， UBE=0.3V。1估算直流工作点 ICQ 和 UCEQ。2若偏置电阻 RB1、R B2 分别开路，试分别估算集电极电位 UC 值，并说明各自的工作状态；3若 RB1 开路时，要求 ICQ=2mA，试确定 RB2 应该取多大的值。RB 11 5 k RE1 . 3 k
16、VC C1 2 v题 3 - 1 2 图RB 24 7 0 k +uo-RC2 k V T解：1直流工作点 ICQ 和 UCEQ 估算。 B2C1EBQCBEBQEC47012.63V50.5A.k3mA120.51.35m2.8VRVIUIR2若偏置电阻 RB1 开路，管子的静态工作电流为CEBBQ2QCECBBE0.0A147k13k.24V0.2.5IUIRVI集 电 极 电 位 （ ）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， 0CBQUI此时管子处于截止状态。 3若 RB1 开路时，有CEBBQ2CEB2B21mA10.30245.7kVUIR
17、IRK若 要 求 ， 有解 得3-7 在电路如题 3-13 图中，已知 VCC=6V，U BEQ=0.7V，R S=500，R C=4k，R B=300k，晶体管 VT 的 hfe=50，r bb=300。（1）估算直流工作点 ICQ。（2）画出放大电路的简化 h 参数等效电路。（3）估算放大电路的输入电阻和 RL=时的电压增益 AU。（4）若 RL=4k 时，求电压增益 AU=uO/ui 和 AUS=uO/uS。RBRCRLC1C2VC C+us-+uO-RS+-uiV T题 3 - 1 3 图解： 1估算直流工作点 ICQ。 CBEBQfe60.71.A3k5.89(m)VUIRhI2放大
18、电路的简化 h 参数等效电路如题 3-13 图 a。题 3 - 1 3 图 aRBRCRLRShi ehf eibibri ro+uO-+us-3估算放大电路的输入电阻和 RL=时的电压增益 AU。13k7./450/.13/ k7.26mV26ieLCfUiBQbie hRAKrIhi4若 RL=4 k 时，电压增益 AU 和 AUS 的计算。feCLUiiSUs/57.1740.5rA3-8 在题 3-15 图所示放大电路中，已知晶体管的 UBE=0.7V，=100，r bb=100，R s=200，各电容足够大。1画出直流通路；计算静态工作点。2画出交流通路及交流等效电路，计算 ri、r O、A U、A Us。RC2 k RL2 k C1C2VC C1 0 V+us-+uO-RS+-uiC3R12 0 k R28 0 k V T题 3 - 1 5 图解：1 直流通路如题 3-15 图 a；静态工作点计算如下。RC2 k 题 3 - 1 5 图 aR12 0 k R28 0 k V TVC C1 0 V
