模拟电子技术基础2 6 7章课后答案.docx

第二章 习题解答2-1 线路上的直流电压约为50V，用于 机通话时的直流电源。话机内部电路对电压有极性的要求。话机电路中有一个导向电路，如题2-1图所示。外线与话机引线相接时不必考虑电压极性。试说明其工作原理。答：当外线与话机引线相接时，假如话机引线的上端接正, 下端接负，则电源正端经过D1，话机内的其他电路, D4到电源负端，形成电流回路，此时二极管D1, D4正向导通，D2, D3截止。假如话机引线的下端接正, 上端接负，则电源正端经过D2, 话机内的其他电路, D3到电源负端，形成电流回路。由此或见，无论话机引线的上端接正还是下端接正，对于话机内的其他电路来说都符合对电压极性的要求，这就是导向电路所起的作用。2-2 已知硅与锗PN结的反向饱与电流分别为10-14A与10-8A。若外加电压为0.25V, 0.45V, 0.65V时，试求室温下各电流I，并指出电压增加0.2V时，电流增加的倍数。解：依据式（1-2-4） ，室温时对于硅PN结：，则外加电压V0.25V0.45V0.65VI14993.73285 75567.20×1010电压增加0.2V时电流增加的倍数为对于锗PN结，则外加电压V0.25V0.45V0.65V14993.73285 75567.20×1010I电压增加0.2V时电流同样增加2191倍。2-3 在室温时锗二极管与硅二极管的反向饱与电流分别为1A与0.5pA，若两个二极管均通过1mA正向电流，试求它们的管压降分别为多少。解：依据二极管的伏安特性 当VVT时 则若锗二极管的， ，则若硅二极管的，则2-4 两个硅二极管在室温时反向饱与电流分别为2×10-12A与2×10-15A，若定义二极管电流I=0.1mA时所需施加的电压为导通电压，试求各VD（on）。若I增加到10倍，试问VD（on）增加多少伏。解：依据二极管的伏安特性 当IIS时 则当硅二极管的时，则当硅二极管的时，则若I增加到10倍，则2-5 已知IS（27）=10-9A，试求温度为10, 47与60时的IS值。解：由于温度每上升10，IS约增加一倍，即已知To=27时，则2-6 题2-6图所示电路中为三个完全相同的二极管，IS=10-14A。要求在输出电压V0=2V时，求电流值I。假如从输出端流向负载的电流为1mA，输出电压的改变为多少？解：（1）依据 其中 （2）假如流向负载的电流为1mA，则流过二极管的电流为则所以输出电压的改变为：2-7 在题2-7图所示电路中，设二极管为志向的，试推断图中各二极管是否导通，并求VAO值。解：依据题意，电路中的二极管都是志向的。（a）二极管D不通（b）D导通 （c）D1导通，D2不通 （d）D1, D2均导通，则2-8 题2-8图所示电路中，设二极管为志向的，求图中所示的电压与电流值。解：（a）图中志向二极管导通，V=-5V， I=1mA （b）图中志向二极管不通，V=5V， I=0 （c）图中志向二极管导通，V=5V， I=1mA （d）图中志向二极管不通，V=-5V， I=02-9 题2-9图所示电路中，设二极管是志向的，求图中标记的电压与电流值。解 （a）图中志向二极管D2导通，D1截止 V=3V I=8mA （b）图中志向二极管D1导通，D2截止 V=1V I=4mA2-10 假定题2-10图电路中的二极管是志向的，求图中标记的电压与电流值。解：（a）图中志向二极管D1导通，D2导通 V=0 （b）图中志向二极管截止，D2导通2-11 假定题2-11图电路中的二极管是志向的，利用戴维南定理简化电路，并求图中标记的电压与电流值。解：（a）由于二极管是志向的，利用戴维南定理简化电路如下图： （b）同样由于二极管是志向的，用戴维南定理简化后如下图：2-12 题2-8图所示电路中，利用恒电压降模型（VD=0.7V），求图中标注的电压与电流值。解：（a）二极管导通，VD=0.7V，则V=-4.3V （b）二极管截止，V=5V，I=0 （c）二极管导通，VD=0.7V，则V=4.3V（d）二极管截止，V=-5V，I=02-13 题2-13图所示电路中的二极管为志向的，试画出输出电压vo的波形。设vi=6sint(V)。解：（a）图中二极管为志向的，电路为上, 下限幅电路。其中（b）图中二极管为志向的，电路为下限幅电路2-14 在题2-14图所示电路中，已知二极管参数VD(on)=0.25V，RD=7，PN结的串联电阻rS=2，VDD=1V，vs=20sint(mV)，试求通过二极管的电流iD=IDQid。解：（1）求直流电流IDQ令信号电压，由于电路中与相差不多，与RL相差不到一个数量级，所以二极管采纳折线模型如下图： （2）求沟通电流 令直流电压源，并将二极管用小信号电路模型替代如下图s已知则因此，通过二极管13.16的电流为：2-15 已知题2-15图所示电路中稳压管的稳定电压VZ=6V，最小稳定电流IZmin=5mA，最大稳定电流IZmax=25mA。（1）分别计算VI为15V, 35V两种状况下输出电压V0的值；（2）若VI =35V时负载开路，则会出现什么现象？为什么？DZRL5001kVIVo题2-15图解：（1）当VI =15V时，假定稳压管DZ不导通，则先作开路处理，输出电压V0为R与RL的分压值。 <VZ说明稳压管DZ的确没有导通，假定正确，V0=5V。 当VI =35V时，假定稳压管DZ不导通，则先作开路处理，输出电压V0为R与RL的分压值。>VZ说明稳压管DZ已经导通，假定不正确，V0=VZ=6V。由于IZmin < IZ < IZmax，说明稳压管DZ已经导通，并且能正常工作。（2）当负载开路时，稳压管中的电流等于限流电阻中的电流，即> IZmax稳压管将因功耗过大而损坏。2-16 在测试电流为28mA时稳压管的稳压值为9.1V，增量电阻为5。求稳压管的VZO，并分别求电流为10mA与100mA时的稳压值。2-17 在题2-17图所示稳压电路中，要求输出稳定电压为7.5V，已知输入电压VI在15V到25V范围内改变，负载电流IL在0到15mA范围内改变，稳压管参数为IZmax=50mA，IZmin=5mA，VZ=7.5V，rZ=10，试求R的取值范围。2-18 题2-18图所示为双向限幅电路，已知二极管参数VD(on)=0.7V，RD=100，试：（1）画出（VOVI）限幅特性曲线；（2）若vI=Vmsint，Vm=5V，画出vO的波形。解（1）由于 可画出限幅特性曲线如下图所示 图中上门限电压 下门限电压 （2）若则与相对应的波形如下：DSR+V(+5V)2-19 在题2-19图所示电路中，发光二极管导通电压VD=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？ 题2-19图解：（1）开关S闭合时发光二极管才有正向电流，才能发光。（2）发光二极管的正向电流过小将不发光，过大将损坏发光二极管。R为限流电阻，其取值应保证发光二极管既发光又不至于损坏。依据已知条件，R的范围为：因此，R的取值范围为：。2-20 一个半波整流电路，它的输入为一个三角波，峰峰值为16V，平均值为0，R=1k。设二极管能用简化二极管模型（折线近似）表示，且VD(on)=0.65V，rD=20。求输出电压v0的平均值。解：半波整流电路中二极管用简化模型近似表示如下： 则输出电压如图中所示（为了计算便利，设三角波的斜率为1）输出电压的平均值为2-21, 推断题，用“”或“”表示。（1）在N型半导体中假如掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（ ）（2）因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。（ ）（3）PN结在无光照, 无外加电压时，结电流为零。（ ）（4）稳压二极管工作在稳压状态时，处于正向导通状态。（ ）答, 推断题参考答案为：, , , 。2-22, 填空题。（1）半导体中有 与 两种载流子，在本征半导体中掺入 价元素，可形成P型半导体。（2）本征硅中若掺入5价元素的原子，则多数载流子应是 ，掺杂越多，则其数量肯定越 ；相反，少数载流子应是 ，掺杂越多，则其数量肯定越 。这样掺杂形成的半导体类型为 。（3）PN结空间电荷区又称为 区，在平衡条件下，电性呈 ，因为区内 所带的电量相等。P区侧应带 ，N区一侧应带 。空间电荷区的电场称为 ，其方向从 指向 。（4）PN结加正向电压时，空间电荷区将 。（5）二极管的单向导电性为：外加正向电压时 ，外加反向电压时 。（6）二极管的反向饱与电流值越小，则其 越好。（7）稳压二极管的稳压区是其工作在 状态。答, 填空题参考答案为：（1）自由电子，空穴，三。（2）电子，多；空穴，少。N型半导体。（3）耗尽，中性，正, 负离子。负电，正电。内建电场，N区，P区。（4）变窄。（5）导通，截止。（6）单向导电性。（7）反向击穿。习题66-1 设运放为志向器件。在下列几种状况下，他们分别属于哪种类型的滤波电路（低通, 高通, 带通, 带阻）？并定性画出其幅频特性。（1）志向状况下，当与时的电压增益相等，且不为零；（2）直流电压增益就是它的通带电压增益；（3）志向状况下，当时的电压增益就是它的通带电压增益；（4）在与时，电压增益都等于零。答：（1）带阻 （2）低通 （3）高通 （4）带通6-2 在下列各种状况下，应分别采纳哪种类型（低通, 高通, 带通, 带阻）的滤波电路。（1）盼望抑制50Hz沟通电源的干扰；（2）盼望抑制500Hz以下的信号；（3）有用信号频率低于500Hz；（4）有用信号频率为500 Hz。答：（1）带阻 （2）高通 （3）低通 （4）带通6-3 设A为志向运放，试推导出图P6-3所示电路的电压放大倍数，并说明这是一种什么类型的滤波电路。答： ， 有源一阶高通滤波电路6-4 设A为志向运放，试推导出图P6-4所示电路的电压放大倍数，并说明这是一种什么类型的滤波电路。答：，有源一阶低通滤波电路 图P6-3 图P6-46-5 已知图P6-3与图P6-4所示电路的通带截止频率分别为100Hz与100KHz。试用它们构成一个带通滤波器。并画出幅频特性。答：将两个电路串联可构成带通滤波器，其，0dB，可画出带通滤波电路的幅频特性。6-6 电路如图6.1.10所示，要求，等效品质因数，试求该电路中的各电阻阻值约为多少。答：，因为 EMBED Equation.DSMT4 故，所以，为使运放两输入端电阻对称，应有，所以。6-7 在低频段的小信号等效电路中，要考虑哪些电容，不须要考虑哪些电容？在高频段呢？答：在低频段的小信号等效电路中要考虑耦合电容与旁路电容，不须要考虑晶体管的结电容；在高频段要考虑结电容，不须要考虑耦合电容与旁路电容。6-8 什么是晶体三极管的共射极截止频率？什么是晶体三极管的共基极截止频率？什么是晶体三极管的特征频率？三者之间的关系是什么样的？答：称为三极管的共射极截止频率，是使下降为0.707时的信号频率；是下降为 0.707时的频率，即三极管的共基极截止频率；是使下降到1（即0dB）时的频率，称为三极管的特征频率。三者之间的关系为：，6-9 放大电路频率响应的分析为什么可以分频段来进行？答：由于影响放大电路频率响应的耦合电容, 旁路电容以与晶体管的结电容在不同频段的影响不同，在中频段这些电容的影响都可以忽视；在低频时耦合电容与旁路电容的影响不能不考虑，结电容不起作用；而在高频区耦合电容与旁路电容的影响可以不计，但结电容的影响却要考虑，所以在分析放大电路的频率响应时可以分频段来进行。6-10 已知某放大电路的 的电压放大倍数为。（1）求解；（2）画出波特图。答：6-11已知某放大电路的波特图如图P6-11所示，试写出电压放大倍数的表达式。图P6-11答：6-12 阻容耦合放大器幅频特性如图P6-12，问：图P6-12（1）给放大器输入，的正弦信号时，输出电压为多少？（2）给放大器输入，的正弦信号时，输出电压为多少？（3）求该放大器的通频带。（4）放大器输入信号时，是否会产生频率失真？请说明缘由。（5）放大器输入信号时，是否会产生频率失真？请说明缘由。答：（1） （2）， （3） （4）单一频率的信号，不会产生频率失真 ； （5）不同频率信号的放大倍数不同，会产生频率失真 6-13 在手册上查得某晶体管在，时的参数为， ，试求混合型等效电路中的, , , , 与, 。答：, ， , 。6-14 在图P6-14所示电路中，已知，晶体管的， ，试估算该电路下限截止频率与上限截止频率，并写出的表达式。图P6-14答：，6-15 已知电路如图P 6-15所示。已知，晶体管的， ，试估算该放大电路的通频带。图P 6-15答：，6-16 电路如图P6-16所示，已知晶体管的，。（1） 估算电路的下限频率；（2）|5mV，且，则|？图P6-16答：,时，|410mv6-17 电路如图P6-16所示，晶体管的， ，画出高频小信号等效电路，求上限频率。答：。6-18 设某三级放大器，各级放大电路的上限截止频率分别为，中频增益为100，试求该放大器的上限频率。答：（小于其他1/4）。习题7-1 填空题（1）将 输出 信号的一部分或全部通过某种电路 馈送回输入 端的过程称为反馈。（2）反馈放大电路由 基本放大 电路与 反馈 网络组成。（3）与未加反馈时相比，如反馈的结果使净输入信号变小，则为 负反馈 ，如反馈的结果使净输入信号变大，则为 正反馈 。（4）负反馈放大电路中，若反馈信号取样于输出电压，则引入的是 电压负 反馈，若反馈信号取样于输出电流，则引入的是 电流负 反馈；若反馈信号与输入信号以电压方式进行比较，则引入的是 串联负 反馈，若反馈信号与输入信号以电流方式进行比较，则引入的是 并联负 反馈。（5）对于放大电路，若无反馈网络，称为 开环 放大电路；若存在反馈网络，则称为 闭环 放大电路。7-2 推断图题7-2所示各电路中是否引入了反馈，若引入了反馈，则推断是正反馈还是负反馈，是直流反馈还是沟通反馈（设各电路中，电容对沟通信号均视为短路）。题7-2图解：（a） 由, 引入负反馈，交, 直流反馈均有；（b） 由引入负反馈，交, 直流反馈均有；（c） 由引入负反馈，交, 直流反馈均有；（d） 由引入负反馈，交, 直流反馈均有。7-3 在图题7-2 所示各电路中，若引入了沟通负反馈，试推断是哪种组态的反馈。解：(a) , 引入了电流并联负反馈；(b) 引入了电流串联负反馈；(c) 引入了电流并联负反馈；(d) 引入了电压并联负反馈。7-4 推断图题7-4所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则推断是正反馈还是负反馈，是直流反馈还是沟通反馈（设各电路中，电容对沟通信号均视为短路）。题7-4图解：(a) 电路中引入了负反馈，交, 直流均有；(b) 电路中只引入了直流负反馈；(c) 电路中引入了负反馈，交, 直流均有；(d) 电路引入了负反馈，交, 直流均有。 7-5 在图题7-4所示各电路中，若引入了沟通负反馈，试推断是哪种组态的反馈。解：(a) 引入了电压串联负反馈； (b) 无沟通负反馈；(c) 引入了电流串联负反馈；(d) 引入了电压串联负反馈。7-6 已知某一反馈放大电路的方框图如图题7-6所示，图中，反馈系数。若输出电压，求输入电压，反馈电压与净输入电压的值。题7-6图解：7-7 有集成运算放大器组成的同相比例放大电路中，已知运放的开环电压增益，求反馈系数与闭环电压增益。解：同相比例放大电路引入了电压串联负反馈，则7-8 某负反馈放大电路的闭环增益为40dB，当基本放大器的增益改变10%时，反馈放大器的闭环增益相应改变1%，问电路原来的开环增益为多少？解： 由可知，7-9 已知某一放大电路的电压增益，当它接成负反馈放大电路时，其闭环增益，若改变10%，问改变多少？解：7-10 已知沟通负反馈有四种组态：a. 电压串联负反馈； b.电压并联负反馈；c. 电流串联负反馈； d.电流并联负反馈；（1）为了稳定放大电路的输出电压，增大输入电阻，应引入 a ；（2）为了增大放大电路的输出电阻，减小输入电阻，应引入 d ；（3）欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负载实力，应引入 a ；（4）欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应引入 d 。7-11 电路如图题7-11所示，（1）试推断该放大电路引入了哪种反馈组态；（2）现盼望对电路的性能进行改善，提高该电路的输入电阻，降低输出电阻，电路连线应作何改进？（3）比较改进前后闭环增益是否相同？题7-11图解：(1) 引入了电压并联负反馈；(2) 若要使电路提高输入电阻，降低输出电阻，需引入电压串联负反馈。连线可以做如下改动：将的基极与的集电极相连，同时将的一端从基极移到的基极；或将的基极通过接，的基极通过接地。(3) 改接前改接后7-12在图题7-12所示放大电路中， 与均为反馈元件。（1） 为稳定输出电压，正确引入负反馈；（2） 若使闭环电压增益，确定题7-12图解：(1) 为稳定输出电压，输出电阻应尽可能小，需引入电压负反馈；输入端为电压输入，输入电阻应尽可能大，需引入串联负反馈；因此，电路中应引入电压串联负反馈，反馈元件应接在集成运放的反相输入端与电路输出端之间。 (2) 7-13 图题7-13所示电路中集成运放是志向的，其最大输出电压幅值为±14V。由图可知： 电路引入了 电压串联 （填入反馈组态）沟通负反馈， 电路的输入电阻趋近于 ¥ ， 电压放大倍数 11 。设 ，则 11 V；若开路，则变为 1 V；若 短路， 则变为 14 V； 若开路， 则变为 14 V； 若短路，则变为 1 V。题7-13图7-14 反馈放大电路如图题7-14所示。（1）哪些元件构成了反馈网络（沟通反馈）？（2）推断电路中沟通反馈的类型。（3）求反馈系数。（4）计算闭环电压放大倍数 。题7-14图 解：(1) 由构成反馈网络； (2) 引入了电流串联负反馈；7-15 推断图题7-15中的反馈类型与极性；若，求假设集成运放是志向的。题7-15图解：电路中引入了电压串联负反馈。依据虚短与虚断的概念可得：因此7-16 试求解图题7-2所示各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数。 设电路中全部的电容对沟通信号均可视为短路。(a) 图中引入了电流并联负反馈，在深度反馈条件下，故(b) 图中引入了电流串联负反馈，在深度反馈条件下，故(c) 图中引入了电流并联负反馈，在深度反馈条件下，故(d) 图中引入了电压并联负反馈，在深度反馈条件下，故7-17 已知电路如题7-4图（a）与 (d)所示，图中集成运放均为志向运放，在深度反馈条件下，试用虚短的概念近似计算它的闭环增益并定性分析它的输入电阻与输出电阻。解：(a) 图中引入了电压串联负反馈，在深度反馈条件下，故输入电阻与输出电阻的定性分析：深度负反馈时，串联负反馈的输入电阻，电压负反馈的输出电阻。(d) 图中引入了电压串联负反馈，在深度反馈条件下，故输入电阻与输出电阻的定性分析：深度负反馈时，串联负反馈的输入电阻，电压负反馈的输出电阻。7-18设某反馈放大电路的开环频率响应的表达式为（1） 画出它的波特图；（2） 为了使放大电路能够稳定工作（即不产生自激振荡），试求最大反馈系数的值。解：（1）(2)由波特图可知， 当，产生的总附加相移为，为使放大电路能稳定工作，必需使，故要求。7-19 已知一负反馈放大电路环路增益的频率特性表达式为（1） 试推断放大电路是否产生自激振荡，简述理由。（2） 假如产生自激振荡，应实行什么措施消振？ 解：（1） 电路肯定会产生自激振荡。由环路增益的频率特性可知，依据频率响应的学问，若，则附加相移约为，因此总附加相移约为，产生附加相移的频率在之间，而此时，故电路肯定会产生自激振荡。（2）在产生第一个极点频率的那级电路加补偿电路，拉开各个极点的间距，补偿后，使电路总附加相移达到-180°时，。第 16 页