电子技术基础(电工Ⅱ)李春茂主编机械工业出版社课后习题答案

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第一章双极型半导体器件 1 第二章基本放大电路 7

第三章场效应晶体管放大电路 18

第四章多级放大电路 23

第五章集成运放电路 33

第七章直流稳压电源 46

第九章数字电路基础知识 51

第十章组合逻辑电路 61

第十一章时序逻辑电路 73

第十二章脉冲波形的产生和整形 90

第十三章数/模与模/数转换电路 96

.第一章双极型半导体器件

习题

1-1 在图1-37所示的两个电路中，已知ui 30sin tV，二极管的正向压降可忽略不计，试画出输出电压uo的波形。

图1-37 题1-1图

解：根据题意知：当二极管加正偏电压时，可近似视为短路；加反偏电压时，可近似开路。即用二极管的理想模型分析问题，所以有： (a) 输出电压uo的表达式：

uo= ui=30sinωt (V) ui≥0

uo=0 ui< 0 电压传输曲线见图（a），uo、 ui的波形见图（b）。 (b) 输出电压uo的表达式：

uo=0 ui≥0

uo= ui=30sinωt (V) ui< 0

。

电压传输曲线见图（c），uo、 ui的波形见图（d）

(a)

(c)

(b) (d)

1-2 在图1-38所示电路中，E 10V,e 30sin tV，试用波形图表示二极管上电压uD 。

图1-38 题1-2图

解假设拿掉二极管则二极管所在处的开路电压为VD 30sin t 10V

接入二极管后当开路电压大于零时二极管导通，二极管相当与短路线，二极管两端电压为0，开路电压小于零时，二极管相当与开路，二极管两端电压为开路电压

1-3 计算图1-39所示电路中流过二极管的电流ID，设二极管导通时的正向压降UD=0.7V。

图1.39 题1-3图

解：先拿掉二极管假设电路开路如下图所示

U 5 10 1V

所以加上二极管后二极管处于导通状态，原电路等效为：

4.35.7

0.25mA 33

2 103 10

1-4 用试分析图1-40电路，电位器可以调节的输出端对地的电压范围, 设二极管导通时的正向压降UD=0.7V。

U 1212V

图1-40 题1-4图

解：据分析可知图中a、b两二极管都处于导通的状态，所以电位器的调压范围为-0.7V~0.7V。

1-5 在图1-41所示电路中，试求下列几种情况下输出端电位UY及各元件中通过的电流(设二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。

(1) UA=0V，UB=0V； (2) UA=0V，UB=10V；

(3) UA=10V，UB=0V (4) UA=10V，UB=10V。

图1-41 题1-5图

解：（1）UA=0V，UB=0V两个二极管都拿掉电路处在开路状态，两处的开路电压都为0V，由此两个二极管接入后都处于截至状态，所以UY=0V。各元件中的电流也为零。

(2) UA=0V，UB=10V，两个二极管都拿掉电路处在开路状态，VDA处的开路电压UA=0V，VDB处的开路电压UB=10V，所以VDB首先具备导通条件，VDB导通，VDA截止。

IR IVDB

1mA 3

10 10

UY 1 9

(3) UA=10V，UB=0V，两个二极管都拿掉电路处在开路状态，VDA处的开路电压UA=10V，VDB处的开路电压UB=0V，VDA导通，VDB截止。

IR I

VDA

1mA

10 103

UY 1 9 9V

(4) UA=10V，UB=10V，两个二极管都拿掉电路处在开路状态，VDA处的开路电压UA=10V，VDB处的开路电压UB=10V，VDA导通，VDB导通。等效电路如下图：

则UY

9 9.47V

0.5 9

1-6 如图1-42所示电路中，VS1和VS2为稳压二极管，其稳定工作电压分别为7V和6V，且具有理想的特性。试求输出电压Uo；若将VS1反接，输出电压Uo又等于多少？

图1-42 题1-6图

解：如图所示两个稳压管都处于反接状态起稳压作用所以U0 7 6 1V ；当VS1所接的方向改变时，VS1正向导通，相当于短路线，输出电压U0 0V。

1-7 设硅稳压管VS1和VS2的稳定电压分别为5V和10V，求图1-43中各电路的输出电压Uo，已知稳压管的正向压降为0.7V。

图1-43 题1-7图

解：a）两个管子都处在稳压状态U0 5 10 15V b) 两个管子都正向导通U0 0.7 0.7 1.4V c）U0 5V

d）U0 0.7V

1-8 设某晶体管3个极的电位分别为VE = 13V，VB = 12.3V ，VC = -6.5V，试判断此晶体管的类型。解：本题依照以下思路分析： 1) 基极一定居于中间电位。

2) 按照UBE = 0.2～0.3V或UBE=0.6～0.7V 可找出发射极E，并可确定出锗管或硅管。 3) 余下第三脚必为集电极。

4) 若UCE＞0为NPN型管，UCE ＜0为PNP型管。说以这是NPN型的硅管。

1-9 有A、B、C 3只晶体管，测得各管的有关参数与电流如题表1-2所示，试填写表中空白的栏目。

解：E CB共发射极直流电流放大系数

IC ICBOIC

IBIB

UCE 常数

(1-6)

共基极直流电流放大系数

IC ICBOIC

IEIE

UCB 常数

集电极-基极间反向饱和电流ICBO 集电极-发射极间的反向饱和电流ICEO

ICEO和ICBO有如下关系， ICEO=（1+）ICBO

。 1-10 根据图1-44中已标出各晶体管电极的电位，判断处于饱和状态的晶体管是（）

图1-44 题1-10图

解：处于饱和区时发射结正偏，集电结正偏。所以处在饱和状态的晶体管是a。

UBE ＝0.6V，为使电路在可变电阻RP＝0 时，1-11 放大电路如图1-45所示,设晶体管β=50，RC＝1.5k ，晶体管刚好进入饱和状态，电阻R应取多少？

图1-45 题1-11图

解：此时IC

9 UCES9 0.3

5.8mA 31.5 10RC

IB R

5.8

0.116mA 50

9 0.6

72.4k

0.116

分析：此题目考的是晶体管工作状态的判别，注意此题所说的晶体管处在临界饱和的状态，即

ICS

Vc UCES

第2章基本放大电路

2-1 在共射基本放大电路中，适当增大RC，电压放大倍数和输出电阻将有何变化。 A．放大倍数变大，输出电阻变大； B．放大倍数变大，输出电阻不变 C．放大倍数变小，输出电阻变大； D．放大倍数变小，输出电阻变小解：共射放大电路Au= β

RL//RC

，ro=RC 所以选择a (rbe

2-2 电路如图2-35所示，已知VCC=12 V，RC=2 kΩ，晶体管的β=60，UBE=0.3 V, ICEO=0.1 mA,要求： (1) 如果欲将IC调到1.5 mA,试计算RB应取多大值？(2) 如果欲将UCE 调到3 V，试问RB应取多大值？

图2-35 题2-2图

解：1）IC=βIB=1.5mA IB=1.5/60=0.025mA=

0 ( 12) 0.3

所以RB=468kΩ

12 30 ( 12) 0.3

4.5/600.075ImA===4.5=mA，所以RB=156kΩ 2）IC=B3

2×10RB

分析：本题考查的知识点是PNP三极管组成的共发射极交流放大器，在进行电路连接时，要保证三极管发射结正偏，集电结反偏，以保证三极管的电流放大作用。耦合电容的极性与加在它两端的工作电压极性应一致，即正极接高电位，负极接低电位。

2-3 电路图2-36所示，已知晶体管的β=60，rbe=1 kΩ，UBE=0.7 V，试求：(1)静态工作点 IB，IC，

UCE；(2) 电压放大倍数；(3) 若输入电压 ui=102sinωt mV，则输出电压Uo的有效值为多少?

图2-36 题2-3图

解：1）计算电路的静态工作点：

IB=

12 0.7

=0.04mA IC=βIB=0.04×60=2.4mA UCE=12 2.4×3=4.8V

270

2)对电路进行动态分析

UβR′ 60×3Au=o= L== 180

Ur1ibe

3）U0=Au×Ui=180×10=1800mV 所以输出电压的有效值为1800mV

分析：1.放大器中的信号是交、直流共存的。交流信号是被放大的量；直流信号的作用是使放大器工作在放大状态，且有合适的静态工作点，以保证不失真地放大交流信号。

2.若要使放大器正常地放大交流信号，必须设置好工作状态及工作点，这首先需要作直流量的计算；若要了解放大器的交流性能，又需要作交流量的计算。而直流量与交流量的计算均可采用模型分析法，并且是分别独立进行的。切不可将两种信号混为一谈。放大器的直流等效电路用于直流量的分析；交流小信号等效电路用于交流量的分析。

3.BJT是非线性器件，不便直接参与电路的计算。一般需将其转换为模型，来代替电路中的三极管。在放大器直流等效电路中，采用BJT的直流放大模型；在放大器交流小信号等效电路中，采用BJT的交流小信号模型。要注意，BJT的交流小信号模型尽管属于交流模型，但其参数却与直流工作点有关，比如:rbe的值是要由静态电流IEQ来决定的。

2-4 分别画出图2-37所示各电路的直流通路与交流通路。

图2-37 题2-4图

解：画直流通路时，交流信号源不作用，将其短路，并且直流电路中电容相当于开路。

画交流通路时，直流信号不作用，即把直流电源直接接地，电容相当与开路断路路，如下图所示：

2-5 电路见图2-38，晶体管为硅管，元件参数已给出，VCC＝12V，VBE=0.7V，β=50。试计算： (1) 静态工作点。(2) 电压放大倍Au，输入电阻ri，输出电阻ro；(3) 若保持β＝50不变，将RL由3.9kΩ变为2kΩ，则电压放大倍数将如何变化？

图2-38 题2-5图

解：1)静态工作点

VB=

×12=4V

20+10

4 0.7=(1+50)IB×2 所以IB=0.03mA Ic=βIB=50×0.03=1.5mA

UCE=12 1.5×2 1.53×2=5.94V

2）动态分析

rbe=300Ω+(1+β)

26mV26mV

=300Ω+51×=1166.7Ω IE1.53mA

UβR′ 50×(2//3.9)

= 56.5 Au=o= L=

Ur1.17ibe

ri=i=rbe//Rb1//Rb2=20//10//1.17=0.995kΩ

ro=RC=2kΩ

3）当负载电阻变为2kΩ

UβR′ 50×(2//2)Au=o= L== 42.7

Ur1.17ibe

分析：由此题目可以看出，共射放大电路，输入电阻较小，输出电阻较大，放大倍数较大，负载电阻变化时，共射放大电路的放大倍数随之发生较大的变化，带负载能力不强。

2-6 电路见图2-39，设VCC＝15V，Rb1=60kΩ、Rb2=20kΩ、RC=1kΩ、Re=5kΩ、Rs=600Ω，电容C1、C2和Ce都足够大，β＝60，UBE=0.7V，RL=3kΩ，试求：

(1) 电路的静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ； (2) 电路的电压放大倍数Au，放大电路的输出电阻ri和输出电阻ro； (3) 若信号源具有RS＝600Ω的内阻，求源电压入大倍数Aus。(4) 若电路出现故障，且经测量得知UE＝0，UC＝VCC。请判明故障的原因。

图 2-39 题2-6图

解：1)静态工作点

VB=

×15=3.75V

20+60

3.75 0.7=(1+60)IB×5 所以IB=0.01mA Ic=βIB=60×0.01=0.6mA

UCE=15 0.6×1 0.61×5=11.35V

2）动态分析交流微变等效电路如下：

rbe=300Ω+(1+β)

26mV26mV

=300Ω+61×=2900Ω=2.9kΩ IE0.61mA

60×(1//3)UβR'L == 0.146 Au=o=

+++×β (1)(2.9615)UrReibe

ri=[rbe+(1+β)Re ]// Rb1//Rb2=[(2.9+61×5)//60//20]=14.3 kΩ

ro≈RC=1kΩ

Aus=

UoUS

Ri14.3

Au= 0.146= 0.14

0.6+14.3Rs+Ri

(4) UE＝0，UC＝VCC, 晶体三极管发生了损坏，也可能是三极管失去了正向偏置。

点评：本题中由于射极电阻Re的存在，对交流信号起负反馈作用，所以放大倍数较小。

2-7 图2-40a为射极输出器，已知晶体管的β＝100，UBE＝0.6V，信号源内阻Rs=0，试求：

(1) 计算电路的放大倍数，输入电阻，输出电阻。(2) 电路输出波形产生了如图2-40b所示的失真。请若出现的仍为问属饱和失真和还是截止失真？消除该种失真最有效的方法是什么？如晶体管改为PNP管，底部失真，上面的答案又怎样？若把电路的形式改为共射放大电路，重新回答上面两个问题。

u a) b)

图

2-40 题2-7图

解：交流微变等效电路如下：

VB=

×10=4.29V4.29 0.6=IE×2所以IE=1.845mA

20+15

26mV26mV

=300Ω+101×=1.72kΩ IE1.845mA

rbe=300Ω+(1+β)

′U(1+β)RL101×(2//10) ==0.826 Au=o=

β (1++)1.72+101×2UrReibe

′]=8.57//[1.72+168.33]=8.15kΩ ri=Rb1//Rb2//[rbe+(1+β)RL

r1.72U

ro==Re//be=2//=0.017kΩ

I1+β101

2）对于射极输出器，其放大倍数为正，如出现上述失真，输出波形底部变形，是因为静态工作点设置过低，晶体管工作是进入了截至区，出现了截止失真。应增大Rb2，进而增大IB。

3）如晶体管改为PNP管，由于PNP管的输出特性曲线在第三象限，PNP型管与NPN型管互补，则两管各点的直流电压极性刚好相反。因此，若出现的仍为底部失真，为饱和失真。

4）若把电路的形式改为共发射极放大电路，是因为静态工作点设置过高，晶体管工作是进入了饱和区，出现了饱和失真。应减小Rb2，进而减小IB。

2-8 共基放大电路见图2-41，已知β=100，UBE＝0.7V，试计算电路的放大倍数，输入电阻，输出电阻。

图2-41 题2-8图

解：直流通路如下图所示，由直流通路确定IE，进而确定rbe。

VB=

4.7

×12=3.84V3.84 0.7=IE×1.3所以IE=2.42mA

10+4.7

26mV26mV

=300Ω+101×=1389.6Ω=1.39kΩ IE2.41mA

rbe=300Ω+(1+β)

先画出交流微变等效电路如下图所示：

=U /U =βR'/r=100×(1//10)=65.4 AuoiLbe

1.39

ri=Re//

rbe

=1.3//0.0138=0.0136kΩ 1+β

ro ≈RC=1kΩ

*讨论：三极管构成的基本放大器有三种组态：共射放大器、射极跟随器、共基极放大器。它们的交流性能有差别，用途亦不同。三种电路的比较可参见表2－1。

表2－1

组态电压放大倍数电流放大倍数输入电阻输出电阻通频带相位关系

共射较大较大适中适中较窄

输入与输出反相（放大交流信号）

射随近似为1 较大很大很小较宽输入与输出同相（缓冲、隔离）可作多级放大器的输入级、输出级和中间缓

冲级

共基较大近似为1 较小适中很宽输入与输出同相

用途可作多级放大器的中

间级

（提高频率特性）可用作宽带放大器

注：带有发射极电阻的共射放大器，其电压放大倍数会大幅下降，同时输入电阻也会增加，若要提高电压放大倍数，可以在发射极电阻的两端并联旁路电容

2-9 放大电路见图2-42，RC=10kΩ，RE=270Ω，晶体管为硅管，UBE=0.6 V，β=45，试求：

(1) 若要求静态时UCE = 5 V，RB的数值应该调到多少? (2) 试计算电路的放大倍数，输入电阻，输出电阻。

24V

图2-42 题2-9题2-4图

解：解：直流通路如下图所示

对图示直流通路列基尔霍夫电压方程如下;

UCE=24 IE(RC+RE)

所以IE=

24 UCEIE1.8524 5

=1.85mA 所以IB==0.04mA ==

(1+β)46(RC+RE)10+0.27

RB=

UCE 0.65 0.6

=2.38kΩ =

IB1.85

26mV26mV

=300Ω+46×=946Ω=0.95kΩ IE1.85mA

rbe=300Ω+(1+β)

(2)交流微变等效电路如下图所示

(2)根据基尔霍夫定律有

Ibrbe+(1+β)IbRE=IRB+(Ii βIb)RC=Ii(RB+RC) βIbRC Ibrbe+(1+β)IbRE+βIbRC ′

=Ii

(RB+RC)

Ibrbe+(1+β)IbRE+βIbRC+Ib(RB+RC) ′

=Ii+Ib=Ii

(RB+RC)

′

Ui=Ibrbe+(1+β)IbRE

ri==

UiIi

Ibrbe+(1+β)IbRE

Ibrbe+(1+β)IbRE+βIbRC+Ib(RB+RC)

(RB+RC)

(rbe+(1+β)RE)(RB+RC)(0.95+46×0.27)(2.38+10)

==0.35kΩ

RB+rbe+1+β(RE+RC)2.38+0.95+460.27+10

′Ibrbe+(1+β)IbRE+βIbRC

UO=(Ii βIb)RC= βIb RC

(RB+RC)

Ib rbe+(1+β)RE βRB

(RB+RC)

Ib rbe+(1+β)RE βRB =

(RB+RC)Ibrbe+(1+β)IbRE

Au=

=45

UoUi

=β

(rbe+(1+β)RE βRB)RC

(rbe+1+βRE)(RB+RC)

(0.95+46×0.27 45×2.38)10= 102.770.95+46×0.27×12.38

外加电源法求输出电阻的等效电路如下：

因为Ibrbe+(1+β)IbRE=0 所以Ib=0

ro=RB//RC=2.38//10=1.92kΩ

分析：此电路同样具有负反馈电阻RB,若若温度T↑一IC↑一VC↓一IB↓一IC↓，所以稳定了静态工作作点，此电路为负反馈电路，起稳定输出的作用．

2-10 电路见图2-43，已知晶体管V的β= 50，UBE = 0.7 V，RB1 = 24 kΩ，RB2 =15 kΩ， RC= 2 kΩ，

RE= 2kΩ，RL =10 kΩ，要求:

(1) 估算静态工作点Q；(2) 推导分别自M，N两端输出时的电压放大倍数的表达式；(3) 当

ui=2sinωt V时，近似计算uo1，uo2,,，并画出ui ，uo1，uo2, 的波形。

RB1

Vcc

RB2

图2-43 题2-10图

解：（1）估算静态工作点：

VB=

×10=3.85V

24+15

3.85 0.7=(1+50)IB×2 所以IB=0.03mA Ic=βIB=50×0.03=1.5mA

UCE=12 1.5×2 1.53×2=5.94V rbe=300Ω+(1+β)

26mV26mV

=300Ω+51×=1167Ω=1.17kΩ IE1.53mA

（2）求U01的交流微变等效电路如下图所示

50×(2//10)UβR'L = = 0.967 Au=o=

β++RR+Ur (1)//1.17512//10eLibe

求Uo2的交流微变等效电路如下图所示

′U(1+β)RL51×(2//10) ==0.829 Au=o=β (1++)0.958+101×2UrRibee

（3）两个电压放大倍数说明 uo1≈－ui，uo2≈ui。波形如下图所示。

第3章场效应晶体管放大电路

3-1 场效应晶体管的工作原理和双极型晶体管有什么不同？为什么场效应晶体管具有很高的输入电解：场效应晶体管是电压控制的单极型半导体器件，即由栅源电压uGS控制漏极电流iD,导电沟道中只有一种载流子参与导电。它的输出电流决定于输入信号电压的大小，基本不需要信号源提供输入电流，所以其输入电阻很高，可高达109~1014Ω。普通双极晶体管是电流控制器件，需要信号源提供一定的电流才能工作，因而其输入电阻仅有102~104Ω。

FET与BJT在性能及应用上是相似的，FET放大器也有三种不同的连接方式：共源、共漏、共栅。并与BJT放大器的共射、共集、共基一一对应。然而，FET放大器也有自身的特点：它有极高的输入电阻，这是BJT放大器望尘莫及的，所以常用作多级放大器的输入级。但FET放大器的电压放大倍数却较小，在这一点上不及BJT放大器。

阻？

3-2 试讨论结型场效应晶体管和绝缘栅场效应晶体管的异同。

解：在结型场效应晶体管中，栅极与导电沟道间的PN结是反向偏置的，栅源电阻（输入电阻）rGS虽可达

108Ω左右，尚不够高，还存在一定的反向漏电流。且当温度升高时，PN结的反向电阻会明显下降，rGS随之下降的，反向电流增加。这是它的不足之处。如果能使栅极与导电沟道之间用一绝缘层隔开，就可以大大提高栅源电阻，也可免除温度对阻值的影响，因而研制成绝缘栅场效应晶体管。其栅源电阻rGS高达1015Ω，栅极电流几乎为零。

结型场效应晶体管和绝缘栅场效应晶体管的主要参数基本相同。需要注意的是，结型场效应晶体管和耗尽型MOS晶体管用夹断电压UP，而增强型MOS晶体管用开启电压UT来表征管子的特性。耗尽型MOS晶体管可以在正栅压下工作，而结型晶体管（N沟道）只能在uGS<0区域工作。

3-3 N沟道结型场效应晶体管的栅源电压为什么一定是负电压？绝缘栅场效应晶体管的栅极为什么不能开路？

解：因结型场效应晶体管没有绝缘层，只能工作在反偏的条件下，所以N沟道结型场效应晶体管只能工作在负栅压区（UGS<0），P沟道结型场效应晶体管只能工作在正栅压区，否则将会出现栅极电流。

绝缘栅场效应晶体管输入电阻很高，所以在栅极感应出来的电荷就很难通过这个电阻泄漏掉。电荷的积累造成了电压的升高。特别是由于极间电容很小，栅极上感应出少量的电荷就会使它出现很高的电压（U=q/C），虽以造成栅极氧化层击穿而损坏管子。为此，在测量和使用时，必须始终保持栅极源极之间有一定的直流通路，不准用万用表的欧姆档定性地测试MOS管。保存这类管子时，应将各电极短路；在焊接时，最好将3个电极用导线捆绕短路，并顺着源极、栅极的次序焊在电路上，电烙铁或测试仪表与场效应晶体管接触时，均应事先接地。

3-4 能不能用万用表来判别结型场效应晶体管的3个电极和它的好坏？解：不能。绝缘栅场效应晶体管输入电阻很高，所以在栅极感应出来的电荷就很难通过这个电阻泄漏掉。电荷的积累造成了电压的升高。特别是由于极间电容很小，栅极上感应出少量的电荷就会使它出现很高的，虽以造成栅极氧化层击穿而损坏管子。为此，在测量和使用时，必须始终保持栅极源极之电压（U=q/C）

间有一定的直流通路，不准用万用表的欧姆档定性地测试MOS管。

3-5 说明场效应晶体管的夹断电压UP和开启电压UT的意义。试画出下列6种类型场效应晶体管的转移特性曲线，并总结出何者具有夹断电压和何者具有开启电压以及它们的正负。

（2）P沟道结型；（3）N沟道绝缘栅增强型；（4）N沟道绝缘栅耗尽型；（5）P沟（1）N沟道结型；

（6）P沟道绝缘栅耗尽型。道绝缘栅增强型；

解：1）夹断电压UP 在uDS为某一固定值（通常为10V）的条件下，使iD等于某一微小电流（通常小于50μA）时，栅一源极间所加的偏压uGS就是夹断电压UP。增强型MOS晶体管无此参数。）N沟道结型和N沟道绝缘栅耗尽型场效应管的夹断电压为负，P沟道结型和P沟道绝缘栅耗尽型场效应管的夹断电压为正。

2）开启电压UT 在uDS为某一固定值的条件下，使沟道可以将漏极和源极连接起来的最小的uGS就是UT。此参数仅适合于增强型MOS晶体管。N沟道绝缘栅增强型场效应管开启电压为正，P沟道绝缘栅增强型场效应管开启电压为负。

3-6 比较共源极场效应晶体管和共发射极晶体管放大电路，为什么前者输入电阻高？解：因为场效应晶体管的栅源电阻远远大于晶体三极管的基射等效电阻。

饱和漏极电流IDSS=0.5mA，试求UGS=-1V3-7 已知3DOIE型耗尽型MOS晶体管的夹断电压UP=-2.5V，的漏极电流ID。

ID= (1IDSS

UGS212

) =0.5mA×(1 )=0.18mA UP2.5

3-8 从图3-25场效应晶体管的转移性曲线上可知，在保持uDS=10V的情况下，uGS从-1V变化到-2V