模拟电子技术基础习题及答案

第一章 半导体器件

1-1 当T=300K 时，锗和硅二极管的反向饱和电流I S 分别为1A μ和pA 。如将此两个二极管串联起来，有1μA 的正向电流流过，试问它们的结电压各为多少？

解： 二极管正偏时，T D

U U S e I I ≈ ， S

T D I I ln U U ≈ 对于硅管：mV 6.179A 1mA 1ln

mV 26U D =μ≈ 对于锗管：mV 8.556pA

5.0mA 1ln

mV 26U D =≈ 1-2 室温27C o 时，某硅二极管的反向饱和电流I S =。

（1）当二极管正偏压为时，二极管的正向电流为多少？

（2）当温度升至67C o 或降至10C -o 时，分别计算二极管的反向饱和电流。此时，如保持（1）中的正向电流不变，则二极管的正偏压应为多少？

解：

（1）mA 2.7e 101.0e I I mA 26mA 65012U U S T D

=??=≈-

（2）当温度每上升10℃时，S I 增加1倍，则

pA 107.72101.02)27(I )10(I pA 6.12101.02)27

(I )67(I 37.3121027

10S S 412102767S S -------?=??=?=-=??=?=οοοο

T=300k(即27℃)，

30026q K mA 26300q K q KT )27(U T ==?==

即ο

则67℃时，

mA 7.716pA 107.7mA 2.7ln 8.22U ,C 10mA 7.655pA

6.1mA 2.7ln 5.29U ,C 67mV 8.2226330026)10(U mV 5.29340300

26)67(U 3D D T T =?=-===?=-=?=

-时时οοοο

1-3 二极管电路如图P1-3（a ）所示，二极管伏安特性如图P1-3（b ）所示。已知电源电压为6V ，二极管压降为伏。试求：

（1）流过二极管的直流电流；

（2）二极管的直流电阻D R 和交流电阻D r 。

解：

（1）mA 53100V 7.06I D =Ω-=

（2）

Ω===Ω==49.0mA 53mA 26I mA 26r 2.13mA 53V 7.0R D D D

1-4 当T=300K 时，硅二极管的正向电压为，正向电流为1mA ，试计算正向电压加至时正向电流为多少？

解：

mA

26mA 800S

mA 26mA

700S U U S e I

I e I 1mA e I I T

D

?=?=≈则 mA 35.1e I T U 100=≈

1-5 双极型晶体管可以等效为二只背靠背的二极管，如图P1-5所示。反之二只背靠背连接的二极管可等效为一个三极管吗？

解：不能。因为它们不可能同时满足如下条件，即：发射区掺杂浓；集电结面积大；基区薄。放大时发射结正偏，集电结反偏，用二极管等效集电结反偏时不可能有电流，而晶体管二个结因具有上述特点载流子可输出到集电极去。

1-6 已知晶体管工作在线性放大区，并测得各极电压如图P1-6所示。试画出晶体管的电路符号D 图 P1-3 (a) (b)

图 P1-5

NPN PNP b b b e

并注明是硅管还是锗管。 解： Ge Si

1-7 已测得晶体三极管各极对地电位如图P1-7所示。判断它们处于何种工作状态（饱和，放大，截止或损坏）。 解： 放大 截止 损坏 临界饱和U BE =U CE

1-8 共射电路如图P1-8所示。已知晶体管参数为β=50，I CBO =0，E B =，R B =100K Ω，E C =12V ，U BE (on)=。 （1）如果R C =2K Ω，试求I CQ 、U CEQ ，并说明电路的工作状态；

（2）如果R C =Ω重复（1）；

（3）如晶体管工作在放大状态，调节R B 使I CQ =2mA 。如bb r 50'=Ω，画出晶体管的低频混合π型等效电路，并标出元件值。 解： （1）

V

7R I E U mA 5.2I I A

50R U E I C C C CEQ BQ CQ B

)

on (BE B BQ =-==β=μ=-=

放大状态

（2）

图 P1-6

(a)

(b)

图 P1-

7

(a)

-12V

-8V 8V

1V

8V

(b) (c)

(d)

图 P1

-8

E C

-7V

-2V

8V

3V

V 75.0K 1.5mA 5.2V 12U CEQ -=?-=

饱和状态

（3） ms

9.76I 5.38g K 7.0I mA 26)1(r r K 125I U E R A 40I I mA

2I CQ m CQ

'bb be BQ )

on (BE B B CQ BQ CQ ===β++==-=μ=β=

=

1-9 某晶体管的输出特性如图P1-9（a ）所示。将在0~1mA 之间的特性放大后如图P1-9（b ）所示。

（1）计算该晶体管的β和P CM 。

（2）当U CE 分别为5V 和10V 时，I C 分别允许为多大。

（3）确定该晶体管的U (BR)CEO 和U (BR)CBO 的值。

解：

（1）

mW

40V 20mA 2U I P 100A 10mA 1I I CE CM CM B C =?===μ==β

（2）

mA 4I V 10U mA

8I V 5U CM CE CM CE ====时，时，

（3）

V 40U V

25U CBO )BR (CEO )BR (==

1-10 已知三个场效应管的转移特性曲线或输出特性曲线分别如图P1-10所示，试判别其类型，图 P1-9 (a) 4 3 2

6 1

5 0 CE

0 CE 10 20 30 40 1 (b)

R B

并说明U DS =|10V|的饱和电流。

解：

（a ）N 沟耗尽型

MOSFET ，mA 2I DSS =，()V 3U off GS -=

（b ）P 沟JFET ，mA 3I DSS -=，()V 3U off GS = （c ）N 沟增强型MOSFET ，DSS I 无意义，V 5.1U T ≈

1-11已知各FET 的各极电压值如图P1-11所示，设各管的│U P │=2V ，试分别说明它们的工作状态（可变电阻区，饱和区，截止区或不能正常工作）。

解：

（a ）是增强型NMOS ，T GS DS T GS U U V 1U ,V 2U V 3U -===>=，所以工作于临界饱和状态。 （b ）是耗尽型NMOS ，V 5U V 7)V 2(V 5U U ,V 2U V 5U DS P GS P GS =>=--=--=>=，所以工作于可变电阻区。 （c ）是增强型PMOS ，V 5U V 3U U ,V 2U V 5U DS P GS P GS -=>-=--=<-=，所以工作于恒流区。 （d ）是N 沟JFET ， V 2U V 3U P GS -=<-=，所以工作于截止区。

1-12场效应管电路如图P1-12所示，已知E D =12V ，E G = -5V ，R 1=300K ，R 2=200K ，R D =10K ，JFET 的I DSS =2mA ，U P = -3V 。

G

5V 5V

3V

-5V

0V

2V 0V

0V (a

(d (c (b 图 P1-11

图 P1-10

(a /V (b)

2DS 468 (c)

（1）试求此时的U GS 和I D 的值；

（2）求此时U DS 和g m ；

（3）画出FET 的小信号交流等效图。

解：

（1）mA 2.0)U U 1(I I V 2U R R R U 2P

GS DSS D G 211GS =-=-=+=， （2）ms 04.0)U U 1(U I 2g ,V 10R I E U P GS P DSS m D D D DS =--

==-=

第二章 基本电路 E D

D 图 P1-12

R B1

2-1电路如图P2-1所示，二极管参数U DQ =，E=5V ，R=5K ，u i =ωt （V ），分析该电路，分别求出直流输出电压及交流输出电压。

解：

直流输出电压：V 4.4R I U ,mA 88.0K

5V

6.0V 5R

U E I DQ O DQ

DQ ===-=

-=

交流输出电压：)V (t sin 1.0U O ω=

2-2 削波/限幅电路如图P2-2所示，是一个并联削波电路，设二极管均工作于理想开关状态，画出输出电压u o 的波形图。为简单起见，假定U D =0，r D =0，即两个二极管工作于理想开关状态。 解：

V

2U D D V 2U o 21i =>截止，导通，时当

V 4U D D V 4U o 21i -=-<导通，截止，时当

i o 21i U U D D V 2U V 4=<<-截止，截止，时当

2-3 二极管的整流应用如图P2-3（a ）、（b ）所示，分别为全波和桥式整流器，假定输入电压是交流220V ，50H Z ，要求输出峰值电压U o =9V ，二极管的死区电压U D =。

（1）比较两种电路变压器初、次级的匝数比以及对二极管的反向击穿电压的要求； （2）分别画出这两种整流电路的输出波形。 解：

（a ） 若要求输出峰值电压U o =9V 时，则

图 P2-1

u

E

+_图 P2-3

(a) 电路图

2

(b) 电路图

图 P2-2

u o

u i =6Sin ωR 1=10K

+

_

t

t

-4V

2V

6V

-6V

V 7.97.09U U U D (max)O (max)S =+=+=

相应的有效值为：V 86.62

7.9U S ==

1.3286

.6220

N N 21==， 反向峰值电压PIV 为V 7.18U U 2U PIV D max S max R =-==

（b ）V 4.107.07.09U (max)S =++=

相应的有效值为：V 35.72

4.10U S ==

3035

.7220

N N 21== 反向峰值电压PIV 为V 7.9U U U PIV D max S max R =-==

2-4 设二极管工作于理想开关状态，试判别图P2-4所示各电路中各二极管的状态（导通或截止），

并予以说明。 解：

（a ）D 1导通，D 2截止，U o =0V （b ）D 1导通，D 2截止，U o =

图 P2-4

o

(f)

o

(e) 6V 0V

(g)

6K

(a)

(b)

D 2

(c)

(d)

（c ） D 1导通，D 2截止，U o =10V （d ）D 1导通，D 2截止，U o =0V （e ）D 截止，U o =1V （f ）D 截止，U o =1V （g ）D 1截止，D 2导通，D 3截止，D 4导通，U o =8V

2-5 稳压管电路如图P2-5所示。设稳压管U Z1和U Z2的稳定电压分别为8V 和10V ，正向导通电压

为，U i 为20V 。试求各电路的输出电压U o 的值。

解：

（a ）U o =8V ， （b ）U o =18V ， （c ）U o =，

（d ）1Z 21L

O U R R R U +=， （e ）U o =， （f ）U o =8V 。

2-6 稳压管电路如图P2-6所示。

（1）图P2-6（a ）中，U Z =6V ，R=，U i =10V ，试分别求R L 为和时的输出电压U o 和稳压管电流I Z 的值；

（2）图P2-6（a ）中，如U i =15V ，U Z =12V ，稳压管正常工作时允许的最大电流为20mA ，最小电流为5mA ，试求最小限流电阻R 和最小负载电阻R L 的值；

（3）电路改为图P2-6（b ）所示，U i =22V ，U Z1=10V ，U Z2=8V ，U Z1和U Z2的I Zmin 均为5mA ，求输出电压U o 的值。

解：

（1）时K 2.0R V 6U L O ==

图 P2-5

(a)

R

(b)

R

(c)

R

(d)

(e)

R

(f)

图 P2-6

(b)

(a)

???

?

?

?

???=-===

=-=mA 10I I I mA 30R U I mA 40R

U U I L Z L Z L Z

i 0

I V

76.4R R R U U ,I mA 120I ,

V 6U K 05.0R Z L L

i

O L O L ==+=>===起稳压作用不可能，此时稳压管未则时，若

（2）Ω==-=

150mA

20V

3I U U R max Z Z i min

???

????>--<--min

Z max L Z

i max

Z min L Z

i I I R

U U I I R

U U

Ω=>

→∞→800mA

15U R 0I R Z

min L min L L ，则设 （3）两个稳压管均未起到稳压作用，所以V 44.2U R R R R U i L

21L

O =++=

2-7 稳压管电路的设计。用一个稳压二极管设计一个稳压电路，用于轿车上的收音机，电源取自轿车电瓶，其电压会在11V~之间变动。收音机要求的供电电压为L U 9V =，电流L I 在0（关）~100mA （最响）之间变化。电路图如图P2-7所示，工程上一般取I Z (min)= I Z (max)，分析限流电阻R 的取值，以及如何选稳压管。

解：

??????

?>--<--max Z max

Z I 1.0mA 100R

911I 0R

9

6.13 所以 R > Ω

W 7.2V 9mA 300U I P mA

300I Z max Z Z max Z =?===

所以，选取P z 大于的稳压管。 电阻上最大功耗为

W 4.13

.15)96.13(R )U U (P 2

2Z max i max R =-=-=

所以选取大于2W 的电阻。

2-8 电路如图P2-8所示，设u i 是正弦信号，晶体管工作在

放大区，各电容对信号视作短路

（1）试画出与i u 相对应的CE C B BE u i i u ，，，的波形； （2）将图中晶体管改为PNP 管，E C 改成负电源，重复（1）。

图 P2-7

+

-

U i 11V~

U Z =9V

R

C B

+ -

u i 图 P2-8

解： 2-9 电路如图P2-9（a ）~（d ）所示。判别能否放大正弦信号，为什么？所有电容对信号视为短

路。

解：（a ）可以 （b ）不能 （c ）不能 （d ）不能

2-10电路如图P2-10（a ），（b ）所示，分别为固定偏置和分压偏置的直流通路。如晶体管参数相

同T=20o

C 时，β=50，β随温度变化率为()V 6.0U 0I C

%

1on BE CBQ o =≈，，，分别求两电路在

T=20o C 时的静态工作点，以及T=55o

C 时由于β变化引起I CQ 变化率。

图 P2-9

(b)

(a)

(c)

(d)

(1) 波

形

(2) 波形

解：（1）C 20o 时：

(a) ()

A 46R U E I B

on BE C BQ μ=-=

mA 32.2046.050I I BQ CQ =?=β=

V 5.58.232.212R I E U C CQ C CEQ =?-=-=

（b ）V 3U BQ =

mA 4.2K

16

.03I CQ =-=

()V 28.5R R I V 12U E C CQ CEQ =+-=

（2）C 55o 时：

（a ）()5.672055%15050=-??+=β

mA 105.3046.05.67I I BQ CQ =?=β= V 3.3R I E U C CQ C CEQ =-=

CQ I 变化率

%8.3332

.232

.21.3I I CQ

CQ =-=

?

（b ）C 20o ：mA 09.25.716

.03I CQ =β+

-=

C 55o ：mA 16.25.716

.03I CQ =β

+

-=

CQ I 变化率

%3.3I I CQ

CQ =?

2-11设计一个分压式电流负反馈偏置放大电路。要求：温度在-55o

C ~125o

C 内变化时，1mA≤I CQ ≤，5V≤U CEQ ≤6V，R C =Ω，E C =12V ，管子参数为T=-55o

C 时，β=60，U BE(on)=时，T=125o

C 时β=150，U BE(on)=。 解：

图 P2-10

246K

R B 30K R B1

10K

R B2 (a)

(b)

当C 55T o -=时，I CQ 有最小值1mA ，U CEQ 有最大值6V 。

k 5.4R )R k 15(mA 1V 12V 6)R R (I E U E E E C CQ C CEQ =+-=+-=，，

R B 估算： 因为 ()β

+-=

B

E on BE B CQ R

R U U I

K 5.4150

R V 48.0U mA 15.1C

125T K

5.460

R V 88.0U mA 1C

55T B

B o B

B o +-=

=+-=

=

Ω

==K 32R V 9.5U B B

???

??==+B 2B 1B B C 2

B 1B 2

B R

R //R U E R R R k 65R

U E R B B C 1B == K 63R 2B =

2-12放大电路如图P2-12所示，已知晶体管β=50，U BE (on)=，电容对信号短路。

（1）计算工作点的I CQ 和U CEQ ；

（2）当输入信号幅度增加时。输出电压o u 将首先出现什么失真？该电路最大不失真输出电压幅度?U om =

（3）若要提高输出幅度om U 应改变什么元件，如何变？ 解：

图 P2-12

U i +

_

图 P2-13

R B1

R B2

（1）mA 13

7.08.3I CQ ≈-= V 6)33(112)R R (I E U E C CQ C CEQ =+?-=+-=

（2）CEQ L CQ L C ce U V 5.1)k 3//k 3(mA 1'R I 'R i u <=?==?=?

所以，出现截止失真。

U om =

（3）↓↑↓↑1B 2B E CQ R R R ,I 或或可使应使

2-13 电路如图P2-13所示，晶体管β=100，r bb ’=0，|U A |=100V ，U T =26mV 。

（1）试计算I CQ ；画出小信号混合π型等效图，计算A i 、A u 、R i 和R o ；

（2）在发射极与地之间接上1 KΩ电阻，重复计算（1）的内容。 解：

A 30I BQ μ=

3mA 30100I I BQ CQ =?=β=

Ω===Ω=β+='K 3.333100I U r 867I mA 26)

1(r CQ A

ce CQ e b

3.94R r r I I A C ce ce i 0i =β+== 218r R U U A be

L i 0u -='β-= Ω==867r R be i

Ω===K 89.13.33//2r //R R ce C 0

2-14 共集电路如图P2-14所示，已知晶体管参数为：β=100，|U A |=100V ，r bb ’=0，U T =26mV ，I B =20μA ，R E =R L =2K Ω，R S =150Ω，电容对信号短路。求：A us 、R i 和R o 。 解：

mA 220100I I BQ CQ =?=β=

Ω=β++=K 3.1I mA 26)1(r r CQ

'bb be Ω=β++==+?==β++==β++β+=

5.141r R //R R ,99.0R R R A A k 3.101'R )1(r R ,99.0'R )1(r 'R )1(A be s E o s i i u us

L be i L be L u

2-15 共基放大电路如图P2-15所示。已知晶体管的r bb ’=0，r e =13Ω，r b ’e =，r ce =50K ，β=100，R S =150Ω，R C =R L =2K Ω，R E =1K Ω，各电容对交流信号短路。计算A us 、R i 和R o 。

解：

13

.6R R R A A k 2R R 131r //R R 9.76r '

R A k 3.1r r r i

S i

u us C o be

E i be

L u e 'b 'bb be =+?===Ω=β

+==β=

=+=

2-16多级放大电路如图P2-16所示。已知电路参数β1=β2=100，r bb ’=300Ω，I EQ1=1mA ，I EQ2=10mA ，R E =500Ω，R C1=

Ω，R L =500Ω。计算该电路接入与不接入共集级两种情况下的电压增益，并说明接入共集电路后的影响。设共集级的电压增益为1A 2u ≈。 解：

（1）不接CC ：

k

29.0r k 9.2I mV

26)1(300r 7.15r '

R A 2be 1

EQ 1be 1

be L u ==β++=-=β-

=其中 （2）接入CC

图 P2-14

+ -

U o u S

R S

R S U S

+ -

U o 图 P2-15

+ -

U o +-U i 图 P2-16

o +-U

-E E (-6V)

图 P2-17

144

A A A 1

A K 2.4]'R )1(r //[R 'R 144r R A 2u 1u u 2u 2L 2be 1C L 1

be L

1u -=?=≈=β++=-='β-

=

2-17 共集-共基组态电路如图P2-17所示。已知二个晶体管参数相同：r bb ’=0，r ce =∞，β=100，U BE (on)=，计算A u 、R i 和R o 。 解：

k

6.2r r 1r //R R R )1(r R mA

12

I

I I mA

2k 7.2)

V 6(7.0I 2

be 1be 2be E 1L 1L 1be i E 2C 1C E ==β+=''β++=====---=

2-18 放大电路如图P2-18所示。晶体管参数相同β=20，r bb ’=300Ω，U BE (on)=，R 1=R 2=，R 3=，R 4=，求：

（1）T 1、T 2的静态工作点；

（2）A u ；

（3）T 1的作用。

注：T 1、31R ~R 构成的电路，可为上题中T 1提供基极偏置。 解：

（1）2BQ 1BQ I I =

()

()

()()

on BE 11BQ 31BQ on BE 11BQ 32BQ 1BQ 1CQ C U R I R I 2U R I R I I I E ++β+=++++=

()

()mA 1.0R R 2U E I I 1

3on BE C 2BQ 1BQ ≈+β+-=

=

mA 21.020I I I 1BQ 2CQ 1CQ =?=β==

()

()V

55.2210R I E U V 98.01.42.0210R I I I E U 42CQ C 2CEQ 31BQ 1BQ 1CQ C 1CEQ =?-=-==?+-=++-=

（2）2be 4u r R A β

-=，Ω=?+=β+='5602

26

20300I U r r 2CQ T b b 2be ∴8956

.05

.220A u -=?

-= （3）1T 的作用是通过1R 构成的直流电压负反馈，使1C U 稳定从而为2T 提供稳定的直流偏置电压。

+

-

o

图 P2-18

2-19 如图P2-19所示为达林顿电路的交流通路，晶体管的r bb ’=0，r ce =∞，β1=β2=β。 （1）画出低频小信号混合π型等效电路； （2）写出A u 、R i 和R o 的表达式。 解： 1R )1(r R )1(A L

2be L 2u ≈'β++'β+=

()()()[]()()

L E 2L E 2be 1e b i R //R 1R //R 1r 1r R β+≈β++β++='

β

+β

+++

=

''=11R r r R R //R R S

1be 2be o o

E o 其中

2-20 如图P2-20所示为双电源供电的共射电路，已知β=100，U A =100V ，U BE (on)=，电容对信号视为短路。求放大器的输入电阻、输出电阻、源电压增益。

解：

163

A R R R A 178r R A k 10R R k 6.5r //R R k 6.5I mA

26)

1(r r mA 46.0I I A

6.4R )1(R

7.010I u S

i i

us be

C

u c

o be B i CQ

'bb be BQ CQ E

B BQ -=+=

-=β-======β++==β≈μ=β++-=

2-21 N 沟道JFET ，I DSS =6mA ，U P =-2V ，沟道调制系数忽略，即0=λ，电路如图P2-21所示。

U S

R S

图 P2-19

U o

U i

E 图 P2-20 D

R 2 R 1 C S

430K 70K

图 P2-21

（1）计算静态参数I DQ ， U DSQ ；

（2）画出低频微变等效图；

（3）若I DQ 不变，用自偏压方式偏置求S R 值，画出低频微变等效图。

解：

???-==?????≈≈????

???????? ??-=-=-==+=V

2.1U mA 1I V

12U mA 1I U U 1I I R I 8.2U U U V 8.2R R R E U GS D DSQ DQ 2p GS DSS DQ S D S G GS 2

11D G 则 S D GS R I U -= 所以 k 2.1R S =

2-22已知MOSFET 电路如图P2-22所示，设管子的A 80L 2W C OX n μ=μ，V 5.1U T =，1V 01.0-=λ。

（1）试求I DQ ，U GSQ ，U DSQ ；

（2）画出低频微变电路。并求DS m r g ，的值。

解：

（1）由于是增强型NMOS ，所以只能用分压偏置。不能用自给偏置。设电路工作在恒流区（各个区的方程不同，先假设一下）

()()???????-+=-?=-μ=S DQ 212D GSQ 2GSQ 2T GSQ OX n DQ R I R R R E U 5.1U 80U U L 2W C I

得：V

875.5U V 625.3U mA

375.0I DSQ GSQ DQ ===

T GS DS T

GSQ U U U U U ->>又Θ

所以工作在恒流区，假设成立。

（2）()s 346I L W C 2U U L W C g 21DQ OX n T GS OX n m μ=??

????μ=-μ= Ω=λ==

K 7.266I 1I U r DQ DQ A

DS

2-23 用NMOS 管作电接衰减器，电路如图P2-23所示。已知V 3U V mA 05.0L 2W C T 2OX n ==μ，。+E D 20V T

R 1

试问当mv 100U i =，要求U o =80mV ，U GS =？ 解：

DS o U mV 80U ==

100

80

5r r DS DS =

+Θ

K 20r DS =∴ K 20U U 1

W C L 221r T

GS OX n DS =-μ=

∴

则 V 5.3U GS =

2-24 图P2-24所示的电路能否实现正常放大功能？为什么？如有错误，试改正之。 解：

2-25 MOSFET 放大电路如图P2-25（a ）、（b ）和（c ）所示。图中器件相同，E D 和相同符号的电阻

值相等，各电容对交流信号视为短路。

图 P2-23

5K

(a)

图 P2-24

+

-

U o

(b)

+

-

U o

图 P2-22 +E D 10V

R 1 R 2 1.5M 1M

(a)

图 P2-24

+

-

U o

(b)

+

-

U o

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jf4m.html