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模拟电子技术基础,课后习题答案模拟电子技术基础 第一章 1.1 电路如题图1.1所示，已知ui=5sinwt(V)，二极管导通电压降UD=0.7V。试画出ui和uo的波形，并标出幅值。 解：通过分析可知： (1) 当ui>3.7V时，uo=3.7V (2) 当-3.7V£ui£3.7V时，uo=ui (3) 当ui<-3.7V时，uo=-3.7V 总结分析，画出部分波形图如下所示： 1.2 二极管电路如题图1.2所示。判断图中的二极管是导通还是截止？分别用理想模型和横压降模型计算AO两端的电压UAO。 解：对于来说，二极管是导通的。 采用理想模型来说，UAO=-6V 采用恒压降模型来说，UAO=-6.7V 对于来说，二极管D1是导通的，二极管D2是截止的。 第一章 第 1 页 共 17 页 采用理想模型来说，UAO=0 采用恒压降模型来说，UAO=-0.7V 1.3 判断题图1.3电路中的二极管D是导通还是截止？用二极管的理想模型计算流过二极管的电流ID=? 解：先将二极管断开，由KVL定律，二极管左右两端电压可求出： 25+15´1.5V 18+225+510U右15´1V 140+10U左-10´故此二极管截止，流过的电流值为ID0 先将二极管断开，由KVL定律，二极管左右两端电压可求出： 522.5V，U左2.5-20´0.5V 25+518+210U右15´1V 140+10U左115´由于U右-U左=0.5V，故二极管导通。 运用戴维宁定理，电路可简化为 ID=0.5=32.7A 15.31.6 测得放大电路中六只晶体管的电位如题图1.6所示，在图中标出三个电极，并说明它们是硅管还是锗管。 解： T1: 硅管，PNP，11.3V对应b, 12V对应e, 0V对应c T2: 硅管，NPN，3.7V对应b, 3V对应e, 12V对应c T3: 硅管，NPN，12.7V对应b, 12V对应e,15V对应c T4: 锗管，PNP，12V对应b, 12.2V对应e, 0V对应c T5: 锗管，PNP，14.8V对应b, 15V对应e, 12V对应c T6: 锗管，NPN，12V对应b, 11.8V对应e, 15V对应c 第一章 第 2 页 共 17 页 模拟电子技术基础 第二章 2.2 当负载电阻RL=1kW时，电压放大电路输出电压比负载开路时输出电压减少20%，求该放大电路的输出电阻ro。 解：由题意知： UOC´RL=0.8UOC ro+RL解得ro=0.25k 2.5 电路如题图2.2所示，设BJT的UBE=0.6V，ICEO、ICES可忽略不计，试分析当开关S分别接通A、B、C三位置时，BJT各工作在其输出特性曲线的哪个区域，并求出相应的集电极电流IC。 解：ICS=12/4=3mA，IBS=3/80=0.0375mA (1) 开关打在A上：IB=12-0.6=0.285mA>IBS，故三极管工作在饱和区。 40IC=ICS=3mA (2) 开关打在B上：IB=12-0.6=0.0228mA<IBS，故三极管工作在放大区。 500IC=bIB=1.8mA (3) 开关打在C上：发射结和集电结均反偏，故三极管工作在截止区。 IC=0 2.9 题图2.6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线，试求： (1)电源电压VCC，静态电流IB、IC和管压降VCE的值； (2)电阻Rb、Rc的值; (3)输出电压的最大不失真幅值； (4)要使该电路不失真地放大，基极正弦电流的最大幅值是多少？ 解：(1)由输出特性图中可以读到： IB=20uA，IC=1mA，UCE=3V, VCC=6V。 (2) Rb=VCCV-UCE=300k，RC=CC=3k IBIC' (3) UOM=min(UCE-UCEQ,UCEQ-UCES)=min(4.5-3,3-0.8)=1.5V (4)要使电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅值取20uA 第一章 第 3 页 共 17 页 2_11、单管放大电路如图题3.4.2所示已知BJT的电流放大系数50。估算Q点； 画出简化 H参数小信号等效电路；估算 BJT的朝人电阻 rbe；如&&VV&&O输出端接入 4 k的电阻负载，计算AV=及AVS=O&。 &ViVS解估算Q点 IB»VCC=40mA IC=bIB=2mA RbVCE=VCC-ICRC=4V 简化的H参数小信号等效电路如图解3.4.2所示。 求rbe rbc=200W+(1+b)26mV26mV=200W+(1+50)=863W IE2mA'&Vb(RC|RL)bR0L&=A=-=-»-116 V&rrVibebe&V&V&V00&&Ri=A&Rb|rbe»-73 AVS=×i=AVV&V&V&R+RRs+Rb|rbeVissis2-14.电路如图所示,设耦合电容和旁路电容的容量均足够大,对交流信号可视为短路. (1)求Au=Uo/Ui，ri，ro (2)求Au=Uo/Us (3)如将电阻Rb2逐渐减小,将会出现什么性质的非线形失真?画出波形图. 第一章 第 4 页 共 17 页 13.(1) +Ucc+Ucc=+20VRc Rb2Rc 6.8k +V +C2V=100 Re1 Rb1Uo Re1Re2 150 + Re2Ce2k_ UCCUB=Rb1Rb1+Rb2Rb2100k RsC1直流+通路UB-UBEIE=1.2mARe1+Re21k 20k UsRb126rbe=rbb¢+(1+b)=2.5kWIE+Vro + Rs Rb1Rb2UiRe1 Us _ 交流通路 (2) us (3) Rb2减小将会产生饱和失真 2.15 电路如题图2.11所示。 (1)画出放大电路的微变等效电路； ri (2) 写出电压放大倍数Au1=(3)求输入电阻ri； RcAu=-b=-38rbe+(1+b)Re1RcUori=Rb1/Rb2/rbe+(1+b)Re1_ro=Rc=6.8kWriA=Au=-34.5ri+RsUo1Ui.Au2=Uo2Ui.的表达式； (4)画出当Rc=Re时的输出电压uo1、uo2的波形 解： 第一章 第 5 页 共 17 页 (2) Au1=Uo1Ui.=-bibRC-bRC =ibrbe+(1+b)ibRerbe+(1+b)Re Au2=Uo2Ui.=(1+b)ibRe(1+b)Re =ibrbe+(1+b)ibRerbe+(1+b)Re''(3) ri=Rb/ri,其中ri=rbe+(1+b)Re (4)由于考虑到Rc=Re，因而Au1»-Au2其波形图可参考如下： 2.17 在题图2.13所示电路中，已知三极管的rbe=1k，b=80，试求： (1)电路的Q点； (2) RL=¥和RL=3.0k时的电压增益Au、输入电阻ri及输出电阻ro； 解：(1)画出电路直流通路如下图所示： 第一章 第 6 页 共 17 页 列式：VCC-0.7=RbIB+RebIB 得到：IB=VCC-0.7=32.5A，从而可求得：IE»IC=bIB=2.6mA Rb+Reb故：UCE=VCC-IeRe=15-2.6´3=7.2V (2)做出电路交流通路如下图所示： Au=UoUi.=(1+b)ib(Re/RL)(1+b)(Re/RL) =ibrbe+(1+b)ib(Re/RL)rbe+(1+b)(Re/RL)(1+b)Re=0.996 rbe+(1+b)Re当RL=¥时，Au= ri=Rb/(rbe+(1+b)Re)=110k ro=Rs/Rb+rbe/Re=36.3k 1+b(1+b)(Re/RL)=0.992 rbe+(1+b)(Re/RL)当RL=3.0k时，Au=ri=Rb/(rbe+(1+b)(Re/RL)=76k 第一章 第 7 页 共 17 页 ro=(Rs/Rb+rbe)/Re=36.3k (1+b)2.19已知电路参数如题图2.17所示，FET工作点上的互导gm=1mS，设rd?Rd。 画出电路的小信号模型； 求电压增益Au； 求输入电阻ri。 解：电路的小信号模型如下图示： Au&R&-gmUU-gmRd10gsdo=-=-3.3 &&&UiUgs+gmUgsR11+gmR11+2ri=Rg3+Rg1/Rg2»Rg3=2MW。 2.24 电路如题图2.19所示，其中三极管的b均为100，且rbe1=5.3kW，rbe2=6kW。 求各级的静态值； 求ri和ro； 分别求出当RL=¥和RL=3.6kW时的Aus。 解：对于第一级来说：IB1=VCC-UBE112-0.7=5A Rb1+(1+b)Re11.5´106+101´7.5´103IC1»IE1=bIB1=0.5mA UCE1=VCC-IC1×Re1=12-0.5´10-3´7.5´103=8.25V； 对于第二级来说： VB2=12´30=3V 91+30第一章 第 8 页 共 17 页 IE2»3-0.7»0.45mA IC2»IE2=0.45mA 5.1IB2=bIC2=4.5A UCE2=12-0.45´(12+5.1)=4.3V ri2=30/91/rbe2»4.8k ri'=rbe1+(1+b)(7.5/ri2)»298k ri=1.5M/ri'=1.5MW/298kW»248kW ro=RC2=12kW Au=Au1×Au2；Au1»1； RL=¥时：Au2=-bRC2-100´12=-200；Au=Au1×Au2=-200； rbe26Aus=-200´248»-185 20+248RL=3.6kW时：Au2=-b(RC2/RL)-100´(12/3.6)=-46；Au=Au1×Au2=-46； rbe26Aus=-46´248»-42.6 20+2482-25.电路参数如图题4.5.1所示。设FET的参数为gm0.8ms，rd200k；3AG29的40，rbe1k。试求放大电路的电压增益Av和输入电阻Ri。 解求由于 rdRd，故rd可忽略，图题 4.5.1的小信号等效电路如图解 4 .5.1所示。由图有 第一章 第 9 页 共 17 页 求Ri 2.29 某放大电路Au的对数幅频特性如题图2.24所示。 试求该电路的中频电压增益Aum，上限频率fH，下限频率fL； 当输入信号的频率f=fL或f=fH时，该电路实际的电压增益是多少分贝？ 82解：由图中可以看出中频电压增益为60dB；fH=10Hz；fL=10Hz； 实际电压增益为60-3=57dB。 2-30 已知某放大电路电压增益的频率特性表达式为 100j AV=f10ff(1+j)(1+j5)1010试求：该电路的上、下限频率，中频电压增益的分贝数，输出电压与输入电压在中频区的相位差。 解：上下限频率分别为fH=10Hz和fL=10Hz，中频增益AVM=100，转化为分贝数：20lgAVM=20lg100=20´2=40dB，AVM为实数，故Vi，V0相位差为0。 /2-31一放大电路的增益函数 A(s)=1051s+2p´101+s(2p´106)×s第一章 第 10 页 共 17 页 试绘出它的幅频响应的波特图，并求出中频增益，下限频率fL和上限频率f益下降到1时的频率。 解：由拉氏变换可知，S=j2pf H以及增&(f)=10故电压增益：AVj2pf1× 2j2pf+2p´101+j2pf2p´10 =1010f1-j1+j6f10×16&=10，波特图如图解5.4所示。 于是，fL=10Hz，fH=10Hz，AVM&»&=1时，f<<106Hz，AA1010=1，f=1Hz 101001-j1+2ff101+(f2)610=1，f»107Hz=10MHz &»f³10Hz时，A101-jf106=所以增益下降到1时，频率分为1Hz或10MHz。 模拟电子技术基础 第三章 3.2 电路如题图3.2所示，Re1=Re2=100W，BJT的b=100，UBE=0.6V，求： 静态工作点Q； 当ui1=0.01V,ui2=-0.01V时，求输出电压uo=uo1-uo2的值； 当c1、c2间接入负载电阻RL=5.6kW时，求uo的值； 求电路的差模输入电阻rid、共模输入电阻ric和输出电阻ro。 解：由于发射极为恒流源，所以： IC1=IE1=I1mA1=10A； I恒=1mA；IB1=C1=b1002静态电路中取ui1=ui2=0，UE1=UE2=-UBE=-0.6V； 所以，UCE1=VCC-IC1RC1-UE1=5V。 第一章 第 11 页 共 17 页 差动放大电路为双端输入双端输出 -bRc1100´5.6ìA=-=-43.32udïr+1+bR2.826+101´0.1()ïbe1e1有í； ïr=200+1+100×26=2.826kW()be1ïî1而uid=ui1-ui2=0.02V 故输出uo=Aud×uid=-0.8664V。 当接入负载电阻RL=5.6kW时： Röæ-bçRc1/L÷100´1.86672øèAud=-=-14.44； rbe1+(1+b)Re12.826+101´0.1uo=Aud×uid=-14.44´0.02=-0.289V。 rid=2éërbe+(1+b)Re1ùû=2´2.826+101´100=25.852kW； ric=1rbe+(1+b)×2ReùB10MW；rod=2Rc1=11.2kW。 éëû23.4 电路参数如题图3.2所示。求： 单端输出且RL=¥时，uo2=？RL=5.6kW时，uo2=？ 单端输出时，Aud2、Auc2和KCMR的值； 电路的差模输入电阻rid、共模输入电阻ric和不接RL时单端输出的输出电阻ro2。 解：单端输出时Aud2=11b(Rc/RL)Aud=×=21.66； 22rbe+(1+b)Re1所以，RL=¥时，uo2=0.02´21.66=0.4332V； RL=5.6kW时，uo2=0.02´21.66=0.2166V。 2由中知：单端输出时Aud2=21.66， 不接负载时：Auc2=-rbe+(1+b)Re2+(1+b)´200kWbRc2»-0.028； 所以KCMR=Aud2=773.57。 Auc2第一章 第 12 页 共 17 页 单端输出时， rid=2éërbe+(1+b)Re2ùû=25.852kW； 1ric=×érbe+(1+b)Re1+(1+b)×2Reù»10MW；ro2=Rc=5.6kW。 ëû23.5电路如题图3.4所示，T1,T2,T3均为硅管，设b1=b2=50，b3=80，UBE=0.7V，当ui=0时，uo=0V。 估算各级的静态电流IC3,IC2,IE，管压降UCE3,UCE2，及Re2的值； 求总的电压增益Au=Aud×Au2； 当ui=5mV时，u0=?； 当电路输出端接一RL=12kW的负载电阻时，求电压增益Au。 解：由于当ui=0时，uo=0V，此时可以确定IC3=则UCE3=12-IC3×Re3=12-1´3=9V； 而此时UC2=UCE3-0.7=9-0.7=8.3V， 可求得IC2=0-(-12)V=1mA； 12kW12-8.33.7=0.37mA； RC210k故IE=2IC=0.74mA； 又UE1=UE2=-0.7V，故UCE2=UC2-UE2=8.3-(-0.7)=9V； 由IE×(Re1+Re2)=-0.7-(-12)=11.3V，得：Re2=5.27kW。 对于单入单出的差动电路： rbe2=200+(1+b2)×2626=200+51´»3.8kW； IC20.372626=200+81´»2.3kW IC31rbe3=200+(1+b3)×ri2=rbe3+(1+b3)Re3=2.3+81´3=245.3kW 1bR/rAud=´2C2i2»52； 2Rb+rbe2第一章 第 13 页 共 17 页 Au2=-b3RC3»-3.9； 1+bR+r(3)e3be3故Au=Aud×Au2=52´(-3.9)=-203。 uo=Au×ui=-203´5mV»-1V。 当RL=12kW时，Au2=-3.9=-1.95 2Au=Aud×Au2=52´(-1.95)»-102 3.6 某集成运放的一单元电路如题图3.5所示，T1,T2的特性相同，且b足够大，问： T1、T2和R组成什么电路？在电路中起什么作用？ 写出IREF和IC2的表达式。设UBE=0.7V，VCC和R均为已知。 解：T1、T2和R组成镜像电流源，给T3提供直流偏置，同时还是T3的有源负载。 IREF=VCC-UBE； RIC2»IREF。 模拟电子技术基础 第四章 4.3 设题图4.3所示电路中的开环增益A很大。 指出所引反馈的类型； 写出输出电流io的表达式； 说明该电路的功能。 解： 电流并联负反馈。 第一章 第 14 页 共 17 页 根据分流公式得 i2=io 2又因为i1=i2 i1=所以 io=-uiui= R110ui 5此电路为电压转换电流电路，即压控电流源。 4.4 由集成运放A及T1、T2组成的放大电路如题图4.4所示，试分别按下列要求将信号源us、电阻Rf正确接入电路。 引入电压串联负反馈；引入电压并联负反馈； 引入电流串联负反馈；引入电流并联负反馈。 解：(1) 电压串联负反馈 电压并联负反馈 第一章 第 15 页 共 17 页 电流串联负反馈 电流并联负反馈 4.8 负反馈放大电路如题图4.6所示。 判断反馈类型； 说明对输入电阻和输出电阻的影响； 求深度负反馈下的闭环电压放大倍数。 第一章 第 16 页 共 17 页 解：a为电流串联负反馈 a图中由于串联，所以会增大输入电阻ri， 由于a图为电流反馈，所以会增大输出电阻ro。 &1I=Aif=o»&UiF&Io´1´11+12+1&Io=14； AU&o-I&´3uf=U&=o=-42。 iU&i第一章 第 17 页 共 17 页