模电习题答案

1.2电路如图P1.2 所示，已知ui?10sin?t(V)，试画出ui与uo的波形。设二极管导通电压可忽略不计。

图P1.2 解图P1.2

解：ui与uo的波形如解图Pl.2所示。

1.4电路如图P1.4所示, 二极管导通电压UD=0.7V,常温下UT?26mV，电容C对交流信号可视为短路；ui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 ID?(V?UD)/R?2.6mA 其动态电阻:

rD?UT/ID?10? 图P1.4

故动态电流的有效值：Id?Ui/rD?1mA

1.6 已知图Pl.6 所示电路中稳压管的稳定电压UZ?6V，最小稳定电流 IZmin?5mA，最大稳定电流IZmax?25mA。

(1)分别计算UI为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压UO的值； (2)若UI?35V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。 ∴UI?10V时，UO?RLR?RLUI?3.3V；

图Pl.6

UI?15V时，UO?RLR?RLUI?5V；

1

UI?35V时，UO?RLR?RLUI?11.7V?UZ，∴UO?UZ?6V。

0.1

(2)当负载开路时，IZ?UI?UZR?29mA?IZmax?25mA，故稳压管将被烧毁。

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β。

(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?a?1mA/10?A?100和?b?5mA/100?A?50

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1.9

1.10电路如图P1.10所示，晶体管导通时UBE?0.7V，β=50。试分析VBB为0V、1V、3V三种情况下T 的工作状态及输出电压uO的值。

2

解： (1)当VBB?0时，T 截止，uO?12V。

(2)当VBB?1V时，因为

IBQ?VBB?UBEQRbBQ?60?A

ICQ??I?3mA

R?9cV 图P1.10

uO?VCC?I所以T处于放大状态。

CQ(3)当VBB?3V时，因为IBQ?VCC?UCESRcVBB?UBEQRb?460?A，

ICQ??IBQ?23mA?ICS??11.3mA， 所以T处于饱和状态。

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。 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。

3

(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

4

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P2.2

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UBEQ?0.7V。利用图解法分别求出RL??和RL?3k?时的静态工作点和最大不失真输出电压Uom（有效值）。

(a) (b)

图P2.4

解：空载时：IBQ?20?A,ICQ?2mA,UCEQ?6V； 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：IBQ?20?A,ICQ?2mA,UCEQ?3V；

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。

5

解图P2.4 图P2.5

2.6电路如图P2.6所示，已知晶体管β=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)IB?VCC?UBERb2?UBERb1?174?163?11?A,IC??IB?1.32mA，

∴UC?VCC?ICRc?8.3V。

(2) Rb1短路,IC?IB?0,∴UC?15V。 (3) Rb1开路,临界饱和基极电流IBS?VCC?UBERb2VCC?UCES?23.7?A，

?Rc实际基极电流IB??174?A。

由于IB?IBS,管子饱和,∴UC?UCES?0.5V。

(4) Rb2开路,无基极电流,UC?VCC?15V。 (5) Rb2短路，发射结将烧毁，UC可能为15V。 (6) RC短路, UC?VCC?15V。

6

2.7电路如图P2.7所示，晶体管的β=80 ，rbb?100?。分别计算RL??和RL?3k?'?、R和R。 时的Q点、Auio解：在空载和带负载情况下，电路的静态电流、rbe均相等，它们分别为： IBQ?

ICVCC?UBEQRbBQ?UBEQRsmA

?22?A

Q??I? rbe?rbb'?(1??)26mVIEQ?1.3k?

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： UC?VQ?ICEC????Rc??308 R?6.2V； ACQcurberberbe?Rs???93 ?Au??1.3k? Ri?Rb//rbe?rb?； Aeus Ro?Rc?5k?

RL?3k?时，静态管压降、电压放大倍数分别为：

UCE?QRLRL?RcVCC?I(CRQ//Rc?)L 2V.3RL)????(Rc//????115 A Auusrberberbe?Rs???34.7?A u1.3k? Ri?Rb//rbe?rb? Ro?Rc?5k?。 e2.9 已知图P2.9所示电路中，晶体管β=100，rbe=1.4kΩ。 (1)现已测得静态管压降UCEQ=6V，估算Rb；

?和U?的有效值分别为1mV和100mV，则负载电阻R为多少？ (2)若测得ULio

解：(1)IC∴Rb?VCC?UCERcVCC?UIBBE?2mA，IB?IC/??20?A, 。

??565k? 7

???(2)由AuUoUi???(Rc//RL)rbe??100,

可得: RL?2.625k?。 图P2.9 2.11 电路如图P2.11所示，晶体管β=100，rbb?=100Ω。

?、R和R； (1)求电路的Q点、Auio(2)若改用β=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： UBQ?Rb1Rb1?Rb2?VCC?2V

IEQ?UBQ?URf?ReIEQ1??BEQ?1mA

IBQ??10?A

UCEQ?VCC?IEQ(Rc?Rf?Re)?5.7V 图P2.11

动态分析：rbe?rbb'?(1??)26mVIEQ?2.73k?

??? Au?(Rc//RL)rbe?(1??R)f??7.7

Ri?Rb1//Rb2//[rbe?(1??)Rf]?3.7k? Ro?Rc?5k? (2) β=200时，UBQ?UBQ?URf?ReRb1Rb1?Rb2?VCC?2V（不变）；

IEQ?BEQ?1mA（不变）；IBQ?IEQ1???5?A（减小）；

UCEQ?VCC?IEQ(Rc?Rf?Re)?5.7V（不变）。

??? (3) Ce开路时，Au?(Rc//RL)rbe?(1??)(Re?Rf)??Rc//RLRe?Rf??1.92（减小）；

8

Ri?Rb1//Rb2//[rbe?(1??)(Re?Rf)]?4.1k?（增大）； Ro?Rc?5k?（不变）。

2.12 电路如图P2.12所示，晶体管的β=80，rbe=1kΩ。

?、R和R。 (1)求出Q点； (2)分别求出RL=∞和RL=3kΩ时电路的Auio解：(1)求解Q 点： IBQ?VCC?UBEQRb?(1??R)eBQ?32.?3A

IEQ?(1??)I UCEQ?2.6m1A R?7.17V e?VCC?IEQ(2)求解放大倍数和输入、输出电阻：

??RL=∞时；Au(1??)Rerbe?(1??)Re?0.996图P2.12

Ri?Rb//[rbe?(1??)Re]?110k?

?? RL=3kΩ时；Au(1??)(Re//RL)rbe?(1??)(Re//RL)?0.992

Ri?Rb//[rbe?(1??)(Re//RL)]?76k?

输出电阻：Ro?Re//

Rs//Rb?rbe1???37?

2.13 电路如图P2.13 所示，晶体管的β=60 , rbb?100?。

'?、R和R (1)求解Q点、Auio(2)设Us = 10mV （有效值），问Ui??,Uo??若C3开路，则Ui??,Uo??

解：(1) Q 点：

IBQ?VCC?UBEQRb?(1??)ReBQ

?31?A

ICQ??I

?1.86mA

9

图P2.13

UCEQ?VCC?I(EQR?cR)?4.56 Ve?、R和R的分析： Auiorbe?rbb'?(1??)26mVIEQ????(Rc//RL)??95 ?952?, AurbeRi?Rb//rbe?952? , Ro?Rc?3k?。

(2)设Us = 10mV （有效值），则 Ui?RiRs?Ri??U?304mV ?Us?3.2mV； Uo?Aui若C3开路，则：

???Rc//RL??1.5 Ri?Rb//[rbe?(1??)Re]?51.3k? ， AuReRiRs?RiUi?。 ?Us?9.6mV， Uo??Au?Ui?14.4mV三、电路如图T3·3所示，所有晶体管均为硅管，β均为200，rbb?200?，静态时

'UBEQ?0.7V。试求：

(1)静态时Tl管和T2管的发射极电流。

(2)若静态时uO?0，则应如何调节Rc2的值才能使uO?0？ 若静态uO?0V，则Rc2 =？，电压放大倍数为多少？

解：(1)T3管的集电极电流IC3?(UZ?UBEQ3)/RE3?0.3mA 静态时Tl管和T2管的发射极电流IE1?IE2?0.15mA

(2)若静态时uO?0，则应减小Rc2。

当uI?0 时uO?0, T4管的集电极电流ICQ4?VEE/Rc4?0.6mA。 Rc2的电流及其阻值分别为： IRc2?IC2?IB4?IC2?ICQ4?0.147mA，

? 10

Rc2?IE4RE4?UBEQ4IRc2?6.8k?

电压放大倍数求解过程如下： rbe2?rbb?(1??)'26mVIEQ226mVIEQ4?35k? 图T3·3

rbe4?rbb?(1??)'?8.9k?

?? Au1??Rc2//?rbe4?(?1?R)2rbe2e4???18. 3??? Au2?Rc4rbe4?(1??)Re4??18.3

??A?A???335 Auu1u2

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)

11

(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Au、Ri和Ro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Au、Ri和Ro的表达式分别为： ???(a)：Au

?1?R2//?rbe2?(1??2)R3??R1?rbe1?(1??2)R3rbe2?(1??2)R3；

Ri?R1?rbe1； Ro?R3//

12

rbe2?R21??2

???(b)：Au(1??1)(R2//R3//rbe2)rbe1?(1??1)(R2//R3//rbe2)1?(??2R4rbe2)

Ri?R//[r?(1??1be1???(c)：Au)R(2/R/3be2 Ro?R4 r//； ) ]?1{R2//[rbe2?(1??2)rd]}rbe1?R1?[??2R3rbe2?(1??2)rd]

Ri?R1?rbe1； Ro?R3

??[?g(R//R//R//r)]?(?(d)：Aum467be2?2R8rbe2)

Ri?R1//R2?R3； Ro?R8

(a)

(b)

(c)

(d) 解图P3.2

rbb?100?，UBEQ?0.7V。3.6图P3.6所示电路参数理想对称，晶体管的β均为100，

' 13

试求Rw的滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流IEQ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IEQ分析如下：

∵UBEQ?IEQ?RW2?2IEQRe?VEE

∴IEQ?VEE?UBEQRW2?2Re?0.517mA

动态参数Ad和Ri分析如下： rbe?rbb?(1??)'26mVIEQ?5.18k?

Ad???Rcrbe?(1??)RW/2??98

Ri?2rbe?(1??)RW?20.k5?

3.7电路如图P3.7所示，T1和T2两管的β均为140，rbe均为4kΩ。试问：若输入直流信号uI1?20mV，uI2?10mV，则电路的共模输入电压uIc??差模输入电压uId??输出动态电压?uo??

解：电路的共模输入电压uIC、差模输入电压uId、差模放大倍数Ad和动态电压?uO 分别为：uIC?uI1?uI22?15mV； uId?uI1?uI2?10mV

Ad???Rc2rbe?.75V??175； ?uO?AduId?1

14

三、电路如图T6.3 所示。

图T6.3

(1)正确接入信号源和反馈，使电路的输入电阻增大，输出电阻减小；

??Uo?20，则Rf应取多少千欧？ (2)若AuUi

解：(1)应引入电压串联负反馈，如解图T6.3所示。

(2)因Au?1?RfR1?20，故Rf?190k?。

解图T6.3

6.4判断图P6.4 所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

(a) (b)

15

(c) (d)

(e) (f) (g)

(h)

图P6.4

解：图(a)所示电路中引入了直流负反馈。

图(b)所示电路中引入了交、直流正反馈。 图(c)所示电路中引入了直流负反馈。

图(d)、(e)、(f)、(g)、(h)所示各电路中均引入了交、直流负反馈。

6.5电路如图P6.5所示，要求同题6.4。

(a) (b)

16

(c) (d)

(e) (f)

图P6.5

解：图(a)引入了交、直流负反馈

图(b) 引入了交、直流负反馈。

图(c) 所示电路中通过RS引入直流负反馈；通过RS、C2和Rl、R2并联引入交流负反馈；通过C2、Rg引入交流正反馈。

图(d) 引入了交、直流负反馈。

图(e) 引入了交、直流负反馈。

图(f) 所示电路中通过R3和R7引入直流负反馈，通过R4引入交、直流负反馈。

6.6分别判断图6.4 (d)~(h)所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈，并计算它们的反馈系数。

解：各电路中引入交流负反馈的组态及反馈系数分别如下： (d）电流并联负反馈:Fii?iF/iO?1 (e）电压串联负反馈:Fuu?uF/uO?R1R1?R2

(f）电压串联负反馈:Fuu?uF/uO?1 (g）电压串联负反馈:Fuu?uF/uO?R1R1?R2R1R1?R3

(h）电压串联负反馈:Fuu?uF/uO?

17

6.7分别判断图P6.5 (a) 、(b) 、(e) 、(f) 所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈。

解：(a)电压并联负反馈；(b) 电压串联负反馈；(e)电流并联负反馈；(f)电流串联负反馈。

6.9分别估算图6.5 (a)、 (b) 、(e) 、(f)所示各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数。

解：各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数如下： ??I?fRfRfUo?(a)电压并联负反馈：Ausf? ?????UsIiRsRs??UURo?(b)电压串联负反馈：Auf??o?(1?4) ??UUR1if?UI?o(R4//RL)RR//RLo?(e)电流并联负反馈：Ausf? ??(1?1)?4??UsIfRsR2Rs??R?I??R?(f)电流串联负反馈：∵Uf2R22R9R2?R4?R9?I?0?R2R9R2?R4?R9?I?0

?UI?0(R7//R8//RL)(R?R4?R9)(R7//R8//RL)o?∴Auf????2??UUR2R9if

6.15电路如图P6.15所示。

(1)试通过电阻引入合适的交流负反馈，使输入电压uI转换成稳定的输出电流iL; (2)若uI?0~5V时，iL?0~10mA，则反馈电阻RF应取多少？

图P6.15 解图P6.15

解：(1)引入电流串联负反馈，通过电阻Rf将三极管的发射极与T2管的栅极连接起来，如解图P6.15 所示。

??1求解R。 ?，再根据A(2)首先求解Fff?F ?Fui?

uFiO?R1RfR1?Rf?R6 ?Aiuf?18

iOuI?1Fui?R1?Rf?R6R1Rf

代入数据

10?Rf?1.510?1.5?10(mA)5(V)，所以Rf?18.5k?。

7.4电路如图P7.4所示，试求其输入电阻和比例系数。

解：由图可知Ri?R1?50k?，

?iR1?iR2,即?uM??R2R1uIR1??uMR2

uI??2uI而 ?uMR2?uMR4?uM?uOR3

解得：uO?52uM??104uI

图P7.4

7.6试求图P7.6所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。

(a) (b)

(c) (d) 图P7.6

解：在图示各电路中，集成运放的同相输入端和反相输入端所接总电阻均相等。各电路的运算关系式分析如下：

(a)uO??

RfR1?uI1?RfR2?uI2?RfR3?uI3??2uI1?2uI2?5uI3

19

(b)uO??RfR1RfR1?uI1?RfR2?uI2?RfR3?uI3??10uI1?10uI2?uI3

(c) uO?(uI2?uI1)?8(uI2?uI1)

(d) uO??RfR1?uI1Rf?R2u?I2Rf?R3u?I3Rf?R4u?I42?0?uI120?uI240?uI3u?I4

7.8. 图P7.8所示为恒流源电路，

已知稳压管工作在稳压状态， 试求负载电阻中的电流。

解：IL?uPR2?UZR2?0.6mA。

图P7.8

7.9电路如图P7.9所示。

(1)写出uO与uI1、uI2的运算关系式；

(2)当RW的滑动端在最上端时，若uI1?10mV，uI2?20mV，则uO=？

(3)若uO的最大幅值为±14V，输入电压最大值uI1max?10mV，uI2max?20mV，为了保证集成运放工作在线性区，R2的最大值为多少？

图P7.9

解：(1) A2同相输入端电位

uP2?uN2?R2R1RfR(uI2?uI1)?10(uI2?uI1)

R2R1输出电压 uO?(1?

)?uP2?10(1?)(uI2?uI1)

20

求出阈值电压：UT1?1.5V,UT2?7.5V 其电压传输特性如解图P8.14(d)所示。

图(e)所示电路为窗口比较器，uO??UZ??5V， ?UT??3V，

其电压传输特性如解图P8.14(e)所示。

(a) (b) (c)

(d) (e)

解图P8.14

8.15 已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图P8.15(a)、(b)、(c)所示，它们的输入电压波形均如图(d)所示，试画出uO1、uO2和uO3的波形。

(a) (b)

(c) (d) 图P8.15

26

解：根据三个电压比较器的电压传输特性，画出在输入电压作用下它们的输出电压波形，如解图P8.15 所示。

(a) (b)

解图P8.15

解图P8.16

8.16 图P8.16 所示为光控电路的一部分，它将连续变化的光电信号转换成离散信号（即不是高电平，就是低电平），电流I 随光照的强弱而变化。

(1)在Al和A2中，哪个工作在线性区？哪个工作在非线性区？为什么？

(2)试求出表示uO与iI 关系的传输特性。

图P8.16

解：(1)Al工作在线性区（电路引入了负反馈）; A2工作在非线性区（电路仅引入了正反馈）。

(2) uO1与iI 关系式为：uO1?iIR1?100iI

uO与uOl的电压传输特性如解图P8.16(a)所示(UT1?0.5V，UT2?5.5V)，因此uO与iI 关系的传输特性如解图P8.16 (b)所示。与UT1、UT2所对应的iI1、iI2分别为：5?A和55?A。

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