查丽斌模电答案习题2
更新时间:2024-04-20 06:53:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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第4章 半导体二极管及其基本电路 ·101·
习 题 2
2.1 电路如图2.1所示,R?1kΩ,测得UD?5V,试问二极管VD是否良好(设外电路无虚焊)?
解:内部PN结或电极已开路,D已损坏。
2.2 电路如图2.2所示。已知直流电源的端电压U?5V,测得I?1mA,若将直流电源的电压U提高到10V,试问这时的I是等于、大于还是小于2mA?
图2.1 习题2.1电路图 图2.2 习题2.2电路图
解:由于二极管是非线性元件,当U增大时,I将大于2mA
2.3 分析判断图2.3所示各电路中二极管是导通还是截止,并计算电压Uab,设图中的二极管都是理想的。
图2.3 习题2.3电路图
解:(a)断开VD,UD=5+5=10V>0,VD导通 ,Uab??5V;
·102· 第4章 半导体二极管及其基本电路
(b)断开VD,UD?1?22?5??1V ,VD截止 Uab??5?2V; 2?32?3(c)断开VD1 VD2,UD1?12V,UD2??5?12?7V,所以VD优先导通,
UD1??5V,VD2截止,Uab=0V;
(d) )断开VD1 VD2,UD1?12V,UD2?12?5?17V所以 VD2优先导通,
UD1??5V VD1截止,Uab??5V
2.4 一个无标记的二极管,分别用a和b表示其两只引脚,利用模拟万用表测量其电阻。
当红表笔接a,黑表笔接b时,测得电阻值为500?。当红表笔接b,黑表笔接a时,测得电阻值为100k?。问哪一端是二极管阳极?
解:b端是阳极
2.5 用指针式万用表的不同量程测同一只二极管的正向电阻值,其测试结果不一样,为什么?
解:因为二极管的正向特性是非线性的,外加不同电压,直流电阻不同,万用表量程不同,加在二极管上的电压不同。
2.6 二极管电路如图2.4(a)所示,设输入电压ui(t)波形如图2.4(b)所示,在0?t?5ms的时间间隔内,试绘出输出电压uo(t)的波形,设二极管是理想的。
图2.4 习题2.6电路图
解:ui(t)?2t,断开VD,
uD?ui?6,当uD?0时,VD导通,即t?3s,uo?ui?6?0.2?6?3?t
0.2?0.2当uD?0时,VD截止,即t?3s,uo?6V
第4章 半导体二极管及其基本电路 ·103·
uo(t)/V86012345t/ms
2.7 电路如图2.5所示,二极管导通电压UD(on)约为0.7V,试分别估算开关断开和闭合时输出电压UO的数值。
VDV15VSV212VR+RUo-
图2.5 习题2.7电路图
解:S断开:断开VD,UD?5V。所以VD导通,Uo?5?0.7?4.3V
S闭合:断开VD,UD?5?12??7V,所以VD截止,Uo?6V
2.8 在图2.6所示的电路中,设二极管为理想的,已知ui?30sin?t(V),试分别画出输出电压uo的波形,并标出幅值。
+VD++R+ui_Ruo_ui_VDuo_(a)(b)+RVD++R+VDui_Ruo_ui_Ruo_(c)(d)
图2.6 习题2.8电路图
·104· 第4章 半导体二极管及其基本电路
解:(a) 正半波,VD导通,uo=ui,负半波,VD截止,uo=0
(b) 正半波,VD导通,uo=0,负半波,VD截止,uo=ui (c) 正半波,VD导通,uo=0,负半波,VD截止,uo=0.5ui (d) 正半波,VD截止,uo=0.5ui,负半波,VD导通,uo=0
2.9 在图2.7所示电路中,输入电压ui?10sin?t(V),设二极管的导通电压UD(on)0.7V,试画出输出电压uo的波形。
+VD++VD+ui_R3Vuo_ui_R3Vuo_(a)(b)+R+VD+R+VDui_uo3V_ui_uo3V_(c)(d)
图2.7 习题2.9电路图
解:(a)断开VD,uD?ui?3???0,VD导通,即ui?3V,uo?ui??0,VD截止,即ui?3V,uo?3V
??0,VD导通,即ui?3V,uo?ui(b) 断开VD,uD?3?ui?
?0,VD截止,即u?3V,u?3Vio?
第4章 半导体二极管及其基本电路 ·105·
(c) 断开VD,uD?ui?3???0,VD导通,即ui?3V,uo?3V??0,VD截止,即ui?3V,uo?ui图同(b)
(d) 断开VD,uD?3?ui?
103o??0,VD导通,即ui?3V,uo?3V??0,VD截止,即ui?3V,uo?ui图同(a)
ui/V??23??tuo/V103o??2(a) 3??t
2.10 图2.8所示电路中,设二极管为理想的,ui?6sin?t(V),试画出输出电压uo的波形以及电压传输特性。
图2.8 习题2.10电路图
解:断开VD1 VD2,uD1?4?ui,uD2?ui?3
所以ui?3V时,uD1?0,uD2?0 VD1截止,VD2导通,uo?3V
?4V?ui?3V时,uD1?0,uD2?0 VD1 、VD2均截止,uo?ui ui??4V时,uD1?0,uD2?0 VD1导通,VD2截止,uo??4V
·106· 第4章 半导体二极管及其基本电路
63o-4ui/V?uo/V?23??t3o-4??23??t
2.11 图2.9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。
+5V+1VVD1R1KΩ+3VVD2IVOIVO+1VR+3VVD11KΩ-5V(a)VD2(b)
图2.9 习题2.11电路图
解:(a) 高电平选择电路,VD1截止,VD2导通,
VO?3V,I?VO?(?5)3?(?5)??8mA R15?VO5?1??4mA R1 (b) 低电平选择电路,VD1导通,VD2截止,
VO?1V,I?2.12 电路如图2.10所示,输入电压ui?10sin?t(mV),设二极管的正向导通电压为0.7V,电容C1和C2的容量足够大,对信号可视为短路。
(1)画出直流等效电路和交流等效电路;
(2)求输出电压uo。
第4章 半导体二极管及其基本电路
C1+·107·
R125ΩVD5.1kΩC2+ui_R2uo_10V
图2.10 习题2.12电路图
解:(1)
R1IDVD5.1kΩ+25Ω+5.1kΩR2ui_rdR2'uo10V_
(a)直流等效电路 (b)交流等效电路
(2)由直流等效电路可得I?二极管交流等效电阻rd=由交流等效电路得
'uo?
10?0.7?1.82mA 5.1UT26mV??14.3(?) ID1.82mAui10sin?t?rd//R2??14.3//5100?3.63sin?t(mV)
R1?rd//R225?14.3//5100'由于C2的隔直作用,uo?uo?3.63sin?t(mV)
2.13 在图2.11所示电路中,已知输出电压平均值Uo(AV)?9V,负载RL?100?。(1)输入电压的有效值为多少?(2)设电网电压波动范围为?10%。选择二极管时,其最大整流平均电流IF和最高反向工作电压UR的下限值约为多少?
·108· 第4章 半导体二极管及其基本电路
图2.11 习题2.13电路图
解:半波整流,
UI?UO(AV)0.45?20(V),IO(AV)?UO(AV)?90(mA)
RLID?Io(AV)?90(mA),IF?1.1ID?99(mA) UR?1.1?2UI?31.1(V)
2.14 在图2.12所示的电路中,电源ui?100sin?t(V),RL?1k?,二极管为是理想二极管。求:(1)RL两端的电压平均值;(2)流过RL的电流平均值;(3)选择二极管时,其最大整流平均电流IF和最高反向工作电压UR为多少?
图2.12 习题2.14电路图
解:全波整流,
UO(AV)?0.9Ui?0.9?1002?63.6(V),IO(AV)?UO(AV)?63.6(mA)
RL1IF?ID(AV)?IO(AV)?31.82(mA)
2UR?2UI?100(V)
第4章 半导体二极管及其基本电路 ·109·
2.15 全波整流电路如图2.13所示,u21??u22?2U2sin?t,变压器和二极管均为理想元器件。(1)画出输出电流io、输出电压uo和二极管电压uD的波形;(2)设U2为已知,求直流分量Uo(AV)、Io(AV)和二极管的平均电流ID(AV)、承受的反向电压峰值UD(RM)。
图2.13 习题2.15电路图
解:UO(AV)?0.9U2,IO(AV)?0.9?U2
RLU1ID(AV)?IO(AV)?0.452
2RLUR?22U2
ui2U2o?2?3?4??tuo2U2o??VD1导通ioo?22?VD2导通3?4??tuD2U2o3?VD1导通??t4VD2导通?2?3?4??t
2.16 在桥式整流电容滤波电路中,已知RL?120?,Uo(AV)?30V,交流电源频率
f?50Hz。选择整流二极管,并确定滤波电容的容量和耐压值。
解:UI?UO(AV)1.2?25(V),UD(RM)?1.12UI?38.9(V)
·110· 第4章 半导体二极管及其基本电路
130IF?1.1?ID(AV)?1.1??ID(AV)?1.1??13.75(mA)
22?120
0.040.04T1C???333.3μF RLC?4??2??0.04s ,
RL1202502.17 已知稳压管的稳压值UZ?6V,稳定电流的最小值IZmin?4mA。求图2.14所示电路中UO1和UO2。
R?10V?500???10V?R2k??DZRLUo12k??DZRLU2k?o2?
(a)图2.14 习题2.17电路图
(b)解:(a)断开Dz,UDZ?RL?10?8(V)?UZ R?RL假设DZ稳压,IZ?10?UZUZ??8?3?5(mA)?IZmin,所以DZ处于稳压状态,UO1?6(V) RRL(b))断开Dz,UDZ?RL?10?5(V)?UZ R?RL所以DZ处于截止状态,UO2?5(V)
2.18 图2.15中各电路的稳压管VDZ1和VDZ2的稳定电压值分别为8V和12V,稳压管正向导通电压为0.7V,最小稳定电流是5mA。试判断VDZ1和VDZ2的工作状态并求各个电路的输出电压Uab。
第4章 半导体二极管及其基本电路 ·111·
图2.15 习题2.18电路图
解:(a)假设VDz1处于反向击穿状态,VDz2正向导通,IZ?40?8.7?15.65(mA)?5(mA) 2所以VDz1处于稳压状态,VDz2处于正向导通状态Uab?8.7(V) (b))假设VDz1处于反向击穿状态,VDz2处于反向截止IZ?40?8?16(mA)?5(mA) 2所以VDz1处于稳压状态,VDz2处于反向截止状态Uab?8(V)
2.19 在图2.16中,ui?16sin?t(V),所有稳压管均为特性相同的硅稳压管,且稳定电压UZ=8V。试画出uo1和uo2的波形。
图2.16 习题2.19电路图
8V)?ui?8V, VDZ反向击穿,处于稳压状态,uo1?(?解:(a)断开VDZ,uDz?ui?-0.7V?ui?8V,VDZ反向截止,uo1=ui
?u??0.7V,VD正向导通,u?-0.7(V)Zo1?i
·112· 第4章 半导体二极管及其基本电路
168o-0.7-16uo1/V8o-0.7ui/V??23??t??2(a) 3??t
(b)ui?8.7V时,, VDZ1导通,VDZ2稳压,uo2?8.7V
?8.7V?ui?8.7V时, VDZ1 、VDZ2均截止,uo2?ui ui??8.7V时,, VDZ1截止,VDZ2导通,uo??8.7V
ui/V168.7o-8.7-16uo2/V8.7o-8.7??23??t??2(b) 3??t
2.20 已知稳压管稳压电路如图2.17所示,稳压二极管的特性为:稳压电压Uz?6.8V,
Izmax?10mA,Izmin?0.2mA,直流输入电压UI?10V,其不稳定量?UI??1V,IL=0~
4mA。试求:
(1)直流输出电压U0;
(2)为保证稳压管安全工作,限流电阻R的最小值;
(3)为保证稳压管稳定工作,限流电阻R的最大值。
第4章 半导体二极管及其基本电路 ·113·
图2.17 习题2.20电路图
解:(1)直流输出电压U0等于稳压管的稳压电压,即UO?Uz?6.8V。
(2)Rmin
当UI最大,RL开路时,通过R的电流,即通过稳压管的电流为最大。因此,为保证稳压管安全工作,Iz?Izmax,由此可求得限流电阻的最小值为
Rmin?(3)Rmax
UImax?Uz11V?6.8V??0.42k?
Izmax?ILmin10mA当UI最小,RL最小时,流入稳压管的电流为最小;为保证稳压管稳定工作,要求
Iz?Izmin。由可此得:
Rmax?UImin?UZ9V?6.8V??0.52k?
(ILmax?Izmin)4mA?0.2mA综合以上分析,可选取限流电阻R=510Ω。
2.21 在下面几种情况下,可选用什么型号的三端集成稳压器? (1)Uo= + 12V,RL最小值为15Ω;
(2)Uo= + 6V,最大负载电流ILmax = 300mA; (3)Uo=-15V,输出电流范围Io为10~80mA。 解:(1)Io?12?800(mA),所以选7812 15(2)选78M06 (3)选78L15
2.22 电路如图2.18所示,三端集成稳压器静态电流IW= 6mA, Rw为电位器,为了得到10V的输出电压,试问应将R'W调到多大?
·114· 第4章 半导体二极管及其基本电路
1+C1UiCW78052R1300?+3IW0.1μFC2RWR'WUO0.33μF1K?--
图2.18 习题2.22电路图
解:Uo?U23?('所以 RW?220(?)
U235'?IW)?RW?5?(+6)?R'W=10V R10.32.23 利用W7805获得输出电压可调的稳压电源如图2.19所示,试求输出电压Uo的表达式,并计算它的可调范围。
+1W780523R1R22.5k?R3500?+2.5k?30V?UI?+-Rp'Rp1.5k?R4CUOA+-2.5k?-
图2.19 习题2.23电路图
'R4?Rp解:U??得:UO?R3?Rp?R4?Uo,U??Uo?R1?U23
R1?R2R3?RP?R4R1?U23, ''R1?R2R3?RPR3?RP?R4R1?U23?22.5(V)
R3R1?R2R3?RP?R4R1?U23?5.625(V)
R3?RPR1?R2所以 UOmax?UOmin?2.24 电路如图2.20所示:(1)求电路负载电流IO的表达式;(2)设输入电压UI?24V,
IW, R?50?。W7805输入端和输出端间的电压最小值为3V,IO求出电路负载电阻RL的最大值。
第4章 半导体二极管及其基本电路 ·115·
1+W78052RIoC2RLC1UI-3Iw
图2.20 习题2.24电路图
解:IO?U23U?IW,UO?IORL?23?RL?(24?3)?U23?16(V) RR所以RL?160(?)
2.25 已知三端可调式集成稳压器W117的基准电压UREF=1.25V,调整端电流IW=50? A,用它组成的稳压电路如图2.21所示。(1)若I1?100IW,忽略IW对Uo的影响,要得到5V的
输出电压,则R1和R2应选取多大;(2)若R2改为0~2.5kΩ的可变电阻,求输出电压Uo的可调范围。
3+0.1uFLM1172+IW1-UREFR2I1R11uF+Ui-Uo-
图2.21 习题2.25电路图
解:(1)UO?I1?(R1?R2)?5,UREF?I1?R1,
所以:R1?250(?),R2?750(?) (2)R2?02.5(KΩ),UO?1.25?I1?R2?1.25?5?R2,
所以:UO?1.2513.75(V)
2.26可调恒流源电路如图2.22所示,(1)当U21=UREF=1.2V,R从0.8~120Ω变化时,恒流电流IO的变化范围如何?(2)当RL用充电电池代替,若50mA恒流充电,充电电压VO=1.5V,求电阻RL。
·116· 第4章 半导体二极管及其基本电路
VI12V32R120ΩLM3171VoIW?0IoRL
图2.22 习题2.26电路图
解:(1)IO?(2)RL?U211.2??1.5A10mA RRVO1.5V??30? IO50mA
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