模拟电子技术基础2 6 7章课后答案

第二章 习题解答

2-1 电话线路上的直流电压约为50V，用于电话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，如果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。如果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 已知硅和锗PN结的反向饱和电流分别为10-14A和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：根据式（1-2-4） I?ISev/vT?1，室温时VT?26mV

对于硅PN结：IS?10?14A，则

外加电压V eV/VT??0.25V 14993.7 1.5?10?100.45V 3285 7556 0.65V 7.20×1010 7.2?10?4A?0.72mA I A 3.3?10?7A ?0.33?A

电压增加0.2V时电流增加的倍数为

e0.2V/26mV?e200mv/26mV?2191倍 对于锗PN结，IS?10?8A，则 外加电压V eV/VT 0.25V 14993.7 0.45V 3285 7556 0.33A 0.65V 7.20×1010 7.2?102A I 1.5?10?4A?0.15mA 电压增加0.2V时电流同样增加2191倍。

2-3 在室温时锗二极管和硅二极管的反向饱和电流分别为1μA和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：根据二极管的伏安特性 I?ISeV/VT?1

当V＞＞VT时 I?ISeV/VT 则eV/VT? ?v?VTlnIIS

若锗二极管的IS?1?A， I?1mA，则

310V?26mV?ln10?0.18V ?6?0.026ln10?3??IIS

若硅二极管的IS?0.5PA，I?1mA，则

910V?26mV?ln0.5?0.557V ?12?0.026ln2?10?10?3??

2-4 两个硅二极管在室温时反向饱和电流分别为2×10-12A和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：根据二极管的伏安特性 I?ISeV/VT?1

当I＞＞IS时 I?ISeV/VT 则eV/VT?IIS??

?v?VTlnIIS

当硅二极管的IS?2?10?12时，I?0.1mA，则

10VD?on??26mvln2??461mV?0.461V 10?12?4当硅二极管的IS?2?10?15时，I?0.1mA，则

10VD?on??26mvln2??641mV?0.641V 10?15?4若I增加到10倍，则

?VD?on??26mVln10?60mV

2-5 已知IS（27℃）=10-9A，试求温度为－10℃、47℃和60℃时的IS值。

'解：由于温度每升高10℃，IS约增加一倍，即IS?IS?2?T?TO?/10

已知To=27℃时IS?10?9A，则

当T??10℃，当T?47℃，当T?60℃，

'IS?10?9?2'IS?10?9?2'IS?10?9?2??10?27?/10?10?9?2?3.7?7.7?10?11A

?47?27?/10?10?9?22?4?10?9A ?10?9?23.3?9.85?10?9A

?60?27?/10

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。如果从输出端流向负载的电流为1mA，输出电压的变化为多少？

解：（1）根据I?ISeV/VT?1?ISeV/VT

2 其中IS?10?14A V?1V7 3VO?3V?0.6662V3???I?10?14A?e/26mv?1.37?10?3A?1.37mA

（2）如果流向负载的电流为1mA，则流过二极管的电流为

I'?I?1mA?0.37mAI?ISe''V1/VTI?ISeV/VT

则II'?e?V?V?/VT

.37mA V?V'?VTlnII??26mVln10.37mA?34mV

所以输出电压的变化为：?VO?3?V?3V?V'?102mV?0.1V

2-7 在题2-7图所示电路中，设二极管为理想的，试判断图中各二极管是否导通，并求VAO值。

解：根据题意，电路中的二极管都是理想的。 （a）二极管D不通

VAO?V2?12V （b）D导通

??VAO?V1?15V

（c）D1导通，D2不通

VAO?0V

（d）D1、D2均导通，则R2//R3?1K//5.1??5.1?

514 VA0?3V?R1?R2R//R3?R4?3V?3000?5.1?51?0.05V

2-8 题2-8图所示电路中，设二极管为理想的，求图中所示的电压和电流值。 解：（a）图中理想二极管导通，V=-5V， I=1mA （b）图中理想二极管不通，V=5V， I=0 （c）图中理想二极管导通，V=5V， I=1mA （d）图中理想二极管不通，V=-5V， I=0

2-9 题2-9图所示电路中，设二极管是理想的，求图中标记的电压和电流值。 解 （a）图中理想二极管D2导通，D1截止 V=3V I=8mA

（b）图中理想二极管D1导通，D2截止 V=1V I=4mA

2-10 假定题2-10图电路中的二极管是理想的，求图中标记的电压和电流值。 解：（a）图中理想二极管D1导通，D2导通 V=0

V10V I?105K?10K?1mA

（b）图中理想二极管截止，D2导通

ID2?I?0

?10V???10V?10K?5K?43mA V??10V?4V 3mA?5K??3.332-11 假定题2-11图电路中的二极管是理想的，利用戴维南定理简化电路，并求图中标记的电压和电流值。

解：（a）由于二极管是理想的，利用戴维南定理简化电路如下图：

20KV?10V?20K?7.5V?20K3I?V20K?7.5V20K?0.375mA

（b）同样由于二极管是理想的，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），求图中标注的电压和电流值。

解：（a）二极管导通，VD=0.7V，则V=-4.3V

??4.3V?I?5V?10?0.93mA KV?5V?7.5V??2.5VI?0?二极管不?通

（b）二极管截止，V=5V，I=0

（c）二极管导通，VD=0.7V，则V=4.3V

???5V? I?4.3V10?0.93mA K（d）二极管截止，V=-5V，I=0

2-13 题2-13图所示电路中的二极管为理想的，试画出输出电压vo的波形。设vi=6sinωt (V)。

解：（a）图中二极管为理想的，电路为上、下限幅电路。

其中ViH?5V,ViL??2V

（b）图中二极管为理想的，电路为下限幅电路vomin?2V

2-14 在题2-14图所示电路中，已知二极管参数VD(on)=0.25V，RD=7Ω，PN结的串联电阻rS=2Ω，VDD=1V，vs=20sinωt (mV)，试求通过二极管的电流iD=IDQ＋id。 解：（1）求直流电流IDQ

令信号电压vs?0，由于电路中VDD?1V与VD?on?相差不多，RD?7?与RL相差不到一个数量级，所以二极管采用折线模型如下图：

IDQ?VDD?VD?on?RD?RLV?0.25V?17??50??0.75V57??13.16mA

（2）求交流电流id

令直流电压源VDD?0，并将二极管用小信号电路模型替代如下图

rj?VTIDQ26mV?13.16mA?2?s

已知rs?2?则id?vsrs?rj?RLvs?20sin?t?20sin?t2?2?50?mV?

?mA?

?0.37sin?t因此，通过二极管13.16的电流为：

iD?IDQ?id?13.16?0.37sin?t

?mA?

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两种情况下输出电压V0的值； （2）若VI =35V时负载开路，则会出现什么现象？为什么？

VI － ＋

＋ 1kΩ DZ RL 500Ω Vo

－

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。

V0?RL?VI?5(V)

R?RL说明稳压管DZ确实没有导通，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。

V0?RL?VI?11.7(V)>VZ

R?RL说明稳压管DZ已经导通，假定不正确，V0=VZ=6V。

IZ?IR?IL?VI?VZVZ??17(mA)

RRL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

IZ?IR?0?VI?VZ?29(mA)> IZmax R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5Ω。求稳压管的VZO，并分别求电流为10mA和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范围内变化，负载电流IL在0到15mA范围内变化，稳压管参数为IZmax=50mA，IZmin=5mA，VZ=7.5V，rZ=10Ω，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=100Ω，试：

（1）画出（VO～VI）限幅特性曲线；

（2）若vI=Vmsinωt，Vm=5V，画出vO的波形。 解（1）由于RD?100???R?5.1K?,VD?on??0.7V

可画出Vo~Vi限幅特性曲线如下图所示

图中上门限电压ViH?VD?on??V2?3.7V 下门限电压ViL???V1?VD?on????3.7V

Vomax?ViH?3.7V,Vomin?ViL??3.7V

（2）若vi?Vmsin?t,Vm?5V,则vo与vi相对应的波形如下：

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5～15mA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。根据已知条件，R的范围为：

D S R +V (+5V) Rmin?V?VD?233(?) IDmaxV?VD?700(?) IDminRmax?因此，R的取值范围为：233??R?700?。

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=1kΩ。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=20Ω。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：

??当vs?VD?on?时,???当vs?VD?on?时,vo?0vo??vs?VD?on??RrD?R

则输出电压vo如图中所示（为了计算方便，设三角波vs的斜率为1）

1000vom??vsm?VD?on??rDRV ?R??8?0.65?20?1000?7.206输出电压vo的平均值为

vo?12?16?0.65?2??7.20632?1.655V

2-21、判断题，用“√”或“Χ”表示。

（1）在N型半导体中如果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、判断题参考答案为：

√、Χ、√、Χ。

2-22、填空题。

（1）半导体中有 和 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，则其数量一定越 ；相反，少数载流子应是 ，掺杂越多，则其数量一定越 。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）二极管的反向饱和电流值越小，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6

6-1 设运放为理想器件。在下列几种情况下，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）理想情况下，当f?0和f??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）理想情况下，当f??时的电压增益就是它的通带电压增益； （4）在f?0和f??时，电压增益都等于零。 答：（1）带阻 （2）低通 （3）高通 （4）带通

6-2 在下列各种情况下，应分别采用哪种类型（低通、高通、带通、带阻）的滤波电路。 （1）希望抑制50Hz交流电源的干扰； （2）希望抑制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为理想运放，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：AV??VoVi???R1R?j?C?111?j?RC?1f1?jLf ， 有源一阶高通滤波电路

6-4 设A为理想运放，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：AV??VoVi???11?j?RC?1f1?jfH，有源一阶低通滤波电路

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fH1?6KHz，

fH2?25KHz，fH3?50KHz，中频增益为100，试求该放大器的上限频率。

答：fH?fH1?6KHz （fH1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 电路和 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 判断图题7-2所示各电路中是否引入了反馈，若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈，是直流反馈还是交流反馈（设各电路中，电容对交流信号均视为短路）。

题7-2图

解：

（a） 由Rf、RE2引入负反馈，交、直流反馈均有； （b） 由RE1引入负反馈，交、直流反馈均有； （c） 由R1引入负反馈，交、直流反馈均有； （d） 由Rf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，若引入了交流负反馈，试判断是哪种组态的反馈。 解：

(a) Rf、RE2引入了电流并联负反馈； (b) RE1引入了电流串联负反馈； (c) R1引入了电流并联负反馈； (d) Rf引入了电压并联负反馈。

7-4 判断图题7-4所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈，是直流反馈还是交流反馈（设各电路中，电容对交流信号均视为短路）。

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，若引入了交流负反馈，试判断是哪种组态的反馈。 解：

(a) 引入了电压串联负反馈； (b) 无交流负反馈；

(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Av?2000，反馈系数

Fv?0.0495。若输出电压vo?2V，求输入电压vi，反馈电压vf和净输入电压vid的值。

题7-6图

解：

Avf?vi?Av2000??201?AvFv1?2000?0.0495

vo2V??0.1VAvf20vo2V??0.001VAv2000vf?Fvvo?0.0495?2V?0.099Vvid?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Avo?10，

6Rf?47k?，R1?5.1k?，求反馈系数Fv和闭环电压增益Avf。

解：

同相比例放大电路引入了电压串联负反馈，则

Fv?Avf?R15.1??0.098R1?Rf5.1?47Avo10??10.261?AvoFv1?10?0.0986

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变化10%时，反馈放大器的闭环增益相应变化1%，问电路原来的开环增益为多少？ 解： 由Avf?AAvo可知，1?AvoFv?vo

1?AvoFvAvfdAvo?10%AvodAvfAvf?10%?1%1?AvoFvAvoAvf

1?AvoFv?10?Avo?10Avf?100?10?1000

7-9 已知某一放大电路的电压增益Avo?104，当它接成负反馈放大电路时，其闭环增益

Avf?50，若Avo变化10%，问Avf变化多少？

解：

Avo1041?AvoFv???200Avf50dAvfAvf?10%??0.05%1?AvoFv200

7-10 已知交流负反馈有四种组态：

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，增大带负载能力，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）试判断该放大电路引入了哪种反馈组态；（2）现希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Avf是否相同？

题7-11图

解：

(1) Rf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T3的基极与T1的集电极相连，同时将Rf的一端从T1基极移到T2的基极；或将T2的基极通过Rb2接vi，T1的基极通过Rb1接地。 (3) 改接前 Avf??改接后 Avf?1?

7-12在图题7-12所示放大电路中，Rf 和Cf均为反馈元件。

（1） 为稳定输出电压vo，正确引入负反馈； （2） 若使闭环电压增益Avf?10，确定Rf??

RfRb1Rf??10

Rb2?11

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