模拟电路第四版课后答案康华光版本.docx
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模拟电路第四版课后答案康华光版本
第二章
2.4.1电路如图题2.4.1所示。
(1)利用硅二极管恒压降模型求电路的和讥的值;
(2)在室温(300K)的情况下,利用二极管的小信号模型求V。
的变化围。
解
(1)求二极管的电流和电压
Vo=2Vd=2xO.7V=1.4V
(2)求口的变化围
图题2.4.1的小信号模型等效电路如图解2.4.1所示,温度T=300K。
ID8.6/nA
当rdi=rd2=rd时,则
Avo=AVdd-2J=±lVx——,八()2。
——=±6mV
R+2rd(1000+2x3.020)
%的变化围为(vo+~(Vo一Avo),即1.406V〜1.394V。
2.4.3二极管电路如图2.4.3所示,试判断图中的二极管是导通还是截止,并求出A0两端电压5)。
设二极管是理想的。
解图a:
将D断开,以0点为电位参考点,D的阳极电位为一6V,阴极电位为一12V,故D处于正向偏置而导通,Vao=-6V。
图b:
D的阳极电位为一15V,阴极电位为一12V,D对被反向偏置而截止,VA0=-12V.
图c:
对5有阳极电位为0V,阴极电位为一12V,故D导通,此后使D的阴极电位为0V,而其阳极为一15V,故隹反偏截止,Vao=0V。
图d:
对山有阳极电位为12V,阴极电位为0V,对D有阳极电位为12Y,阴极电位为-6V.故D,更易导通,此后使Va=-6V;Di反偏而截止,故V.s=-6V。
nH2.4.3 2.4.4试判断图题2.4.4中二极管是导通还是截止,为什么? 解图a: 将D断开,以“地"为电位参考点,这时有 iom (i4o+io)m xl5V=lV 2m (18+2)K1 xlOV+ 5kQ (25+5)m x15V=3.5V D被反偏而截止。 图b: 将D断开,以“地”为参考点,有 10^0 (140+10)^0 xl5V=lV 2kG (18+2)K1 x(-10V)+ (25+5曲 x15V=1.5V D被反偏而截止。 图c: 将D断开,以“地”为参考点,有 10K1 (140+10)3 x! 5V=lV D被正偏而导通。 N8«2.44 2.4.7电路如图題2.4.7所示,DlfD,为硅二极管,当v: =6sincotV时,试用恒压降模型和折线模型(讥h=0.5V,n>=200Q)分析输出电压v“的波形。 解 (1)恒压降等效电路法 当0<|Vi|<0.7V时,Dum均截止,Vo=Vi;当V&0.7V时;6导通,D? 截止,vo= 0.7V;当vW0・7V时,D,导通•山截止,vo=-0.7VOv: 与v。 波形如图解2.4.7a所示。 (2)折线等效电路如图解2.4.7b所示,图中Vth=0.5\\rD=200Qo当0<|也|<0・5V时,DuD? 均截止,vo-vt;ViMO.5V时,D】导通,住截止。 v>^-0.5V时,D导通,M截止。 因此,当v^O.5Y时有 釈卷x200+0““42V 同理,ViW—0・5V时,可求出类似结果。 Vi与波形如图解2.4.7c所示。 2.4.8二极管电路如图题2.4.8a所示,设输入电压v,(t)波形如图b所示,在OVt<5ms的时间间隔,试绘出V"(t)的波形,设二极管是理想的。 解Vi(t)V6Y时,D截止,v<>(t)=6V;V! (t)26Y时,D导通 叫⑴=乜⑴一"x200+6V=lv/(r)+3V °(200+200)027 2.4.13电路如图题2.4.13所示,设二极管是理想的。 (a)画出它的传输特性;(b)若输入电压VI=Vi=20sincotV,试根据传输特性绘出一周期的输出电压v<,的波形。 解(a)画传输特性 0 vi>12V时,Di导通,D2截止 12M1 (6+12曲 XV/+ 6£Q (6+12)£C -10V V]W—10V时,D? 导通,Di截止 12M16£G“tz210 vn=xv,+x(-IO)V=—vz (6+12)Kl(6+12)Kl33 传辙特性如图解2.413中a所示。 (b)当v<.=vi=20sincotV时.波形如图解2・4・13b所示。 2.5.2两只全同的稳压管组成的电路如图题2・5.2所示,假设它们的参数也和正向待性的V}口为已知。 试绘出它的传输特性。 解当VI丨<(Vz+Vih)时,Dzu山2均截止,Vo=vi; IV,(Vz+Vlh)时,D小%均导通 B1H2.5-2 WH2.5.2 传输特性如图解2・5.2所示。 第三章 3.1.1测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为Va=-9V,VB=-6V,Vc=6.2V,试分析A、B.C中哪个是基极b.发射极e、集电极c,并说明此BJT是7PN管 还是PNP管。 解由于错BJT的SaO.2V,硅BJT的IVm-I^O.7V,已知用BJT的电极B的Vb=-6V,电极C的Vc=-6.2V,电极A的Va=-9V,故电极A是集电极。 又根据BJT工作在放大区时,必须保证发射结正偏、集电结反偏的条件可知,电极B是发射极,电极C是基极,且此BJT为PNP管。 斛遁3.2.1 3.2.1试分析图题3.2.1所示各电路对正弦交流信号有无放大作用。 并简述理由。 (设各电容的容抗可忽略) 解图题3.2.la无放大作用。 因RfO,—方面使发射结所加电压太高,易烧坏管子;另一方面使输人信号Vi被短路。 图题3.2.lb有交流放大作用,电路偏置正常,且交流信号能够传输。 图题3.2.lc无交流放大作用,因电容Cm隔断了基极的直流通路。 图题3・2.id无交流放大作用,因电源人的极性接反。 3.3.2测呈某硅BJT各电极对地的电压值如下,试判别管子工作在什么区域。 (a)Vc=6V Vb=O.7V VE=0V (b)Vc=6V Vn=2V Ve=1・3V (c)Vc=6V Vb=6V Ve=5・4V (d)Vc=6V Vb=4V Ve=3.6V (o)Vc=3.6V Vn=4V Ve=3.4 解(a)放大区,因发射结正偏,集电结反偏。 (b)放大区,Vw: =(2—1.3)V=0.7V,Vcb=(6-2)V=4V,发射结正偏,集电结反偏。 (C)饱和区。 (d)截止区。 (e)饱和区。 X3.5设输出特性如图题3.3.1所示的BJT接成图题3.3.3所示的电路,具基极端上接Vb3=3.2V与电阻Rh=20kQ相串联,而Vcc=6V,R「=200Q,求电路中的GIc和VCE的值•设Vbe=O.7Vo V-y 解/皿兰=o・125〃8 由题3・3.1已求得B=200,故 Ic=piB=200x0.125mA=25mA VC£=VCC-/CRC=1V 3.3.6图题3.3.6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交.直流负载线,试求: (1)电源电压静态电流In.It和管压降V"的值; (2)电阻Rb、Ri的值;(3)输出电压的最大不失真幅度;(4)要使该电路能不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少? 解 (1)由图3.3.6可知,直流负载线与横坐标轴的交点即Vcc值的大小,故Vcc=6Vo由Q点的位置可知,Ir=20PA,Ic=1mA,Yce=3V。 (2)由基极回路得: =300m 由集一射极回路得&・=红一怪=3RG (3)求输出电压的最大不失真幅度 由交流负载线与输出特性的交点可知,在输人信号的正半周,输出电压v隹从3V到0.8V,变化围为2.2V;在输入信号的负半周,输出电压归从3V到4.6V,变化围为1.6V。 综合起来考虑,输出电压的最大不失真幅度为1.6Vo (4)基极正弦电流的最大幅值是20PAo 3.4.1画出图题3.4.1所示电路的小信号等效电路,设电路中各电容容抗均可忽略,并注意标出电压、电流的正方向。 解图題3.4.L所示各电路的小信号等效电路如图解3.4.1所示。 lr| 3・4・2单管放大电路如图题3.4.2所示已知BJT的电流放大系数B=50。 (1)估算Q点; (2)画出简化H参数小信号等效电路;(3)估算BJT的朝人电阻rbc;(4)如输出端接入4k Q的电阻负载. 解 (1)估算Q点 V., Ib°—=40/zAIc=piH=2niA Rh VCE=Vcc-1CRC=4V (2)简化的H参数小信号等效电路如图解3.4.2所示。 (3)求 (4) 仏=2000+(1+0) 26mV =200Q+(l+50)^ Vov0y == 匕 =Av尺」金q-73 =863Q IfJM1.12 3.4.5在图题3.4.5所示电路中设电容(ZC2、G对交流信号可视为短路。 (1)写出静态电流 Ic及电压Vce的表达式; (2)写出电压增益、输人电或Ri.和输出电阻R。 的表达式;(3)若将电容G开路,对电路将会产生什么影响? 解 (1)Ic及Vce的表达式 Vce=^cc-5(尺2+尺3) (2)&,、Ri.和Ro的表达式 2=0(鸟||&) Ri=&IIrbeRokR2 (3)G开路后,将使电压增益的大小增加 ;0[(禺+心)H心] 久=_ % 同时Ro也将增加,RoR2+R3o 3.5.2如图题3.5.2所示的偏置电路中,热敏电阻R,具有负温度系数、问能否起到稳定工作 点的作用? & T Ke 图题3・5・2 解图题3.5.2a所示电路能稳定Q点,过程如下: tTIV 图题3.5.2b所示电路不能稳定Q点,因为 T个I 3.5.4电路如图3.5.4所示, 设B=100,试求: (1)Q点; (2)电压增益人仃= 和 ;(3)输入电阻Ri;(4) 儿2= 解 (1)求Q点 输出电阻Roi和Roa. V_V IcaIr==1.8//14 位 乙=気-几(尺+心)=2.8U /»=—=18/^4 BP ⑵求Dx•及Ri 图®3.5.4 =仏+(1+0) 26mV q1.66M1 &=心11Rb2II%+(1+0)小&2M (3) 直=直匕_叭 匕VV入+(1+0)儿 —1—&-0.79 K+R, 叭 %+(1+0)尺・ ——! —p0.8 Ri+R, (4)求Roi和R(>2. %=&ii 么+(心II心IIRJ a31G 3.6.3共基极电路如图题3.6.3所示。 射极电路里接入一恒流源,设0=100,心=0,心=8。 试确定电路的电压增益.输入电阻和输出电阻。 解%=久+(1+0)竺空«2.8M 1E 其中IE=1.01mAo 0(&IlRJ 。 268 R=上一心28Q 1+0 Ro心Re=1.5kClo 3.7.1某放大电路中山的数幅频特性如图题3.7.1所示。 (1)试求该电路的中频电压增益IAva/I,上限频率f“,下限频率£.; (2)当输人信号的频率f=fL或f=f“时,该电路实际的电压增益是多少分贝? 解 (1)由图题3.7.1可知,中频电压增益IA啲1=1000,上限频率人fi.=10HHZ,下 限频率fL=102HZo (2)当彳=仇或f=f”时,实际的电压増益是57dB。 图题3・7.1 3.7.3一放大电路的增益函数为 1+/(2^xl06) 试绘出它的幅频响应的波特图,并求出中频増益、下限频率仇和上限频率件以及増益下降到1时的频率。 解对于实际频率而言,可用s=㈣代人原增益传递函数表达式,得 1_10 ■=~~J0; 1+'''(1-J-) 2^xl06f 由此式可知,中频增益|Aj=10,f=10HZ,fH=10HZo其幅频响应的波特图如图解3.7.3所示。 增益下降到1时的频率为IHZ及10MHZo 图m3.7.3 3.7.6—高频BJT,在Ic=l・5mA时,测出其低频H参数为: rz=l・lKQ,B°=50,特征频率 /r=100MHz,C必=3pF,试求混合FI型参数g”? 、仏、畑、Cb.e0 g加=—=—」=57.69xI0-3S=57.69/S re26mV 二.=2=866.7。 gm =92pF 仏=233.30 ffi=^=2MHz 3.7.8电路如图3.5.1所示(射极偏置电路),设在它的输人端接一阻Rs=5KQ的信号源•电 路参数为: Rbi=33KQ,Rb2=22KQoRe=3.9KQ,Rc=4.7KQ.Ri=5・1KQ, Ce=50nF(与Re并联的电容器). Vcc=5V・Ie^O.33mA,po=120, m=300KQ,加=50C,fr=700MHZ 及缶=lpFo 求: (1)输入电阻Ri; (2)中频区电压増益|A,| (3)上限频率仏 解 (1)求Ri %=加+(1+0)^-9・58皿 /r &=RhlIIRh2II%心5.55m (2)求中频电压增益IA啲I 图3・5.1 a2.89pF 1Avm a30.64 c=q“+(i+£A)qj34・98” 其中RfL=ReIIRL«2.45mo /? =(以+&.11心)1讥「2・65心 第四章 4.1.3—个JFET的转移待性曲线如图题4.1.3所示,试问: (1)它是N沟道还是P沟道FET? 图题4.1.3 4.3.3—个MOSFET的转移特性如图题4・3・3所示(其中漏极电流讥的方向是它的实际方向)。 试问: (1)该管是耗尽型还是增强型? (2)是N沟道还是P沟道FET? (3)从这个转移特性上可求出该FET的夹断电压V,.,还是开启电压VW其值等于多少? 解由图题4.3.3可见,它是P沟道增强型MOSFET,其Vt=-4Vo 4・4.1增强型FET能否用自偏压的方法来设置靜态工作点? 试说明理由。 解由于增强型MOS管在畑二0时・沪0(无导电沟道),必须在|vgs|>Vt|(Vi为开启电压)时才有订,因此,增强型的MOS管不能用自偏压的方法来设置靜态工作点。 4.4.4已知电路参数如图题4.4.4所示,FET工作点上的互导gn=lms,设rd»R.lo (1) 画出小信号等效电路; (2)求电压增益Av;(3)求放大电路的输人电阻R, ISS444 R|N4.14 解 (1)画小信号等效电路忽略rd,可画出图题4・4・4的小信号等效电路,如图解4・4・4所 (2)求Av 外=土=込也=—1X1()“3.3 %1+g”人1+1x2 (3)求Ri 尺=/? 卩+(/? 叮IIRQ=2075kQ 4・5・1电路参数如图题4.5.1所示。 设FET的参数为gn=0.8ms,rd=200kQ;3AG29(T2)的3=40,%=lkQ。 试求放大电路的电压增益Av和输入电阻Ri。 解 (1)求比 由于rd>>R.i,故门可忽略,图题4.5.1的小信号等效电路如图解4.5.1所示。 由图有/©=人[仏+(1+0用」 =8.38Zfe _G+(1+0)J_1+(14-40)x0.18. —瓦—厂1仏 /〃=-(人+/)=-9・3陆=必匕 9.38 vo=讥R-pibR=-9.38//,/? -40/,/? =-49.38/-ov08V =-49.38//;-—R=49.38x——竺x2〜8.3V 9.389.38” 叼弋我=讥 «0.89 (2)求& R,=+(心IIRQa・=5.1MG 4.5.4电路如图题4・5・4所示,设FET的互导为知口很大;BJT的电流放大系数为B,输人电阻力试说明Ti、T? 各属什么组态,求电路的电压增益Av、输人电阻Ri;及输出电阻R。 的表达式。 rti(fi4.54 解 (1)T.、T? 的组态 A为源极输出器,T? 为共射极电路。 (2)求Av g点 1+g/p 广0(心II心) A/2 -g”力(心IIRQ 1+g点 (3)求R、和Ro 第五章 5.1.1在甲类、乙类和甲乙类放大电路中,放大管的导通角分别等于多少? 它们中哪一类放大电路效率最高? 解在输入正弦信号情况下,通过三极管的电流i■不出现截止状态(即导通角()=2n)的称为甲类;在正弦信号一个周期中,三极管只有半个周期导通(0=兀)的称为乙类;导通时间大于半周而小于全周(”<0<2兀)的称为甲乙类。 其中工作于乙类的放大电路效率最高,在双电源的互补对称电路中,理想情况下最高效率可达78.5%。 5.2.2—双电源互补对称电路如图題5.2.2所示,设已知Vcc=12V,^=160,v,为正弦波。 求: (1)在BJT的饱和压降V曲可以忽略不计的条件下,负载上可能得到的最大输出功率Pg; (2)每个管子允许的管耗%至少应为多少? (3)每个管子的耐压IV画曲|应大于多少? 解 (1)输出功率 %=(12"=4.5W 2Rl2x16Q (2)每管允许的管耗 >0.2P()M=0.2x0.45VV=0.9VV (3)每管子的耐压 巴Bgok2Vcc=2x12V=24V 5.2.4设电路如图题5.2.2所示,管子在输人信号X作用下,在一周期和T? 轮流导电约180“,电源电压Vcc=20V,负载Ri=8Q,试计算: (1)在输人信号Vi=10V(有效值)时,电路的输出功率、管耗、直流电源供绐的功率和效率; (2)当输人信号v,的幅值为Vin=Vcc=20V时,电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率。 解 (1)Yi=10V时 匕=⑵=^xlOV=14匕久=1 1 输出功率 W=\2.25W 汽钿1V2om1142 =—x 2%2心28 每管的管耗PTX=PT2=1-(电匕! -壬)=1(芈#-斗)w25.02VV Rl7T483.144 两管的管耗R=2/>! =10.04IV 电源供给的功率Pv=P{)+Pr=12.25+10.04=22.29W P1725 效率〃=_Lxl00%==^xl00%a54・96% Pv22.29 <2)V,„=Vcc=20m,VfW;=AvVWI=Vcr.=20V 1V2(r1202 P{}==-x——W=25W 2Rl28 Pt=2P“=—-心6.851V Rl兀4 R,=仇+马=25+6.85=31.85VV Z7=Ax100%=^-x100%a78.5% Pv31.85 5.3.1一单电源互补对称功放电路如图题5・3.1所示,设v: 为正弦波,R「=8Q,管子的饱和压降V®可忽略不计。 试求最大不失真输出功率Pom(不考虑交越失真)为9W时,电源电压Vcc至少应为多大? 解由 _(Vcc/2)2呦2Rl (Vcc)2 则有 Vo: >=V8x8Qx9W=24V 5.3.3—单电源互补对称电路如图题5.3.3所示,设Ti、T? 的特性完全对称,w为正弦波,Vcc=12V.Ri=8Q。 试回答下列问题: (1)靜态时,电容C2两端电压应是多少? 调整哪个电阻能满足这一要求? (2)动态时,若输出电压v。 出现交越失真,应调整哪个电阻? 如何调整? (3)若Ri=R2=1.1KQ,「和T2的P=40,: Vi^|=0.7V,Pcm=400mw,假设叽叽出中任意一个开路,将会产生什么后果? 解 (1)靜态时,G两端电压应为Vc2=Vcc/2=6V,调整乩或&可满足这一要求。 (2)若出现交越失真,可增大乩。 (3)若DgD2或乩中有一个开路,则由于L的静态功耗为 P"=Pt2=卩1訝CE=P• =1156mW =4Ox12V-2xO.7Vx12V 2.2M2 即P“=P『\»Pg所以会烧坏功放管。 第六章 6.1.2电路如图题6.1.2所示,所有BJT的B均很大,Vw: =0.7V\且T2、Ts特性相同,电路参数如图。 问: (1)T2、Tj和R组成什么电路? 在电路中起什么作用? (2)电路中T,R,"起电平移动作用,保证vi=O时,vo=0o求I册、1“和闊的值。 解 (1)T2、T3和R组成镜像电流源电路,在电路中作为BJTTi的恒流源负载,提高带负载能力。 (2)当vi=O时,vo=0 I.7_VreF-\‘BE2-(-\‘EE) 1C31REF~- K =(12-0.7+12)J23.3讪 =313Q R_(8_0・7W H7^(23.3xl0-y)A 6.2.2双端输人.双端输出理想的差分式放大电路如图题6.2.2所示。 求解下列问题 (1) 若viFlSOOuVovi2=500uV,求差模输人电压共模输入电压m的值; (2)若Aw=100, 求差模输出电压vm(3)当输入电压为vw时,若从C2点输出,求'匕与Vid的相位关系;(4)若输出电压V。 =1000Vit-999\5时,求电路的从亦、Ave和心的值。 解 (1)差模输人电压为 %=vn-V,2=1500pV-500//V=1000//V 共模输人电压为 %=丄(%+*2)=丄(1500+500)“卩=1000//V 22 (2)Avd=100,差模输出电压为 %=AVDvid=10
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