电子技术基础模拟部分 第五版 田汉平 作业题解答.pdf

电子技术基础模拟部分 第五版第一章作业题解答田汉平湖南人文科技学院通信与控制工程系湖南人文科技学院田汉平1绪 论1.2信号的频谱1.2.1 写出下列正弦波电压信号的表达式(设初始相角为零)：(1)峰-峰值10 V,频率10 kHz；(2)有效值220 V,频率50 Hz；(3)峰-峰值100 mV,周期1 ms；(4)峰-峰值 0.25 V,角频率 1 000 r ad/s。解：正弦波电压表达式为“D=K,s in(s+e),由于e=o,于是得(1)v(t)=5s in(2 x 104,r r i)(V)；(2)v(t)=220s in(100ir t)(V)；(3)v(t)=0.05s in(2 OOOir t)(V)；(4)v(t)=0.125s in(l 000f)(V)o1.2.2 图题1.2.2(主教材图1.2.2)中的方波电压信号加在一个电阻R 两端，试用公式P=十竽出计算信号在电阻上耗散的功率；然后根据式(1.2.3)分别计算方波信号的傅里叶展开式中直流分量、基波分量、三次谐 波分量在电阻上耗散的功率，并计算这3个分量在电阻上耗散功率之和占电阻 上总耗散功率的百分比。解：(1)方波信号在电阻上的耗散功率：P s=41*=盐&=皋(2)由式(1.2.3)可知，直流分量、基波分量、三次谐波分量分别为苧、N，所以它们在电阻上的耗散功率为 it 3n直流分量：尸。=(畀”卷指主教材中的公式号，后续章节类似情况均为此意。2湖南人文科技学院田汉平基波分量：三次谐波分量:图题1.2.2方波的时域表示(3)3个分量占电阻上总耗散功率的百分比:前三者之和为:V2 2 y 2 V2 V2P尼+匕嗑+品+就475房所占百分比:,、0.475%/R（P o，P s）X1OO%=-X100%=95%03 s V1/2R1.4放大电路模型1.4.1 电压放大电路模型如图题L4.1(主教材图1.4.2a)所示，设输出 开路电压增益4。=10。试分别计算下列条件下的源电压增益A0二%/%:(1)凡=1。),=10；(2)&=凡,Rl=R。;(3)R、=?,/10,Rl=凡/10;(4)a=10段,&二凡/1。v.R,解：由图可知，va=-(Ra+Rt),vo=-AV0vi,所以v-11 R.凡=107?,Rl=1 QRO 时，%=才(&+%)=而%,%=r+口 4。%二!?x l 04,则源电压增益为人”2=学噌=8.26。11 也 11 V./1O同理可得3湖南人文科技学院田汉平图题1.4.1电压放大电路模型v 5v-(2)Am=-=2.5 以2%=（4）=10/11114 10v/U l l v/10=0.0826=0.8261.5放大电路的主要性能指标1.5.1在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰-峰值 分别为5卬和5 mV,输出端接2 kQ电阻负载，测量到正弦电压信号峰-峰 值为IV。试计算该放大电路的电压增益4、电流增益4、功率增益为，并分 别换算成dB数表示。解：电压增益1 V0.005 V=200201g|“=201g 20046 dB电流增益功率增益,%iv/2 o o o nA.=-,5x10 Y 人=100201g 14.|=201g 100=40 dB(i v)2/2 o o o q5 xl O-3V x5 x106A=20 0004=101g Ap=101g 20 000=43 dB1.5.2当负载电阻勺=1 k。时，电压放大电路输出电压比负载开路（勺=8）时输出电压减少20%,求该放大电路的输出电阻凡。解：设负载开路时输出电压为琮，负载电阻&=1 k。时输出电压为以,根据题意而v0=(l-20%)r；=0.80.5 W1.5.6图题1.5.6所示电流放大电路的输出端直接与输入端相连，求输 人电阻吸。图题1.5.6电流放大电路%3心解：根据电路可得6湖南人文科技学院田汉平i,=ix+i2=i,+例i=(1+0)i=(1+ft)vt/Rl贝 IJ 叫=%/，i+B)1.5.7 在电压放大电路的上限频率点，电压增益比中频区增益下降3 d B,这时在相同输入电压条件下，与中频区比较，输出电压下降到多少？解:设输入电压为年;中频区输出电压为工，电压增益为I/。；上限频率点输出电压为口，增益木。依题意201g|ir a|-201g|Avo|=-3 dB*又因为201g|1I-201g|Avol=20(l g|VH/|-1g|Vo/V.t|)=201g匕所以 I VhIO.708 I Vo在相同输入电压条件下，上限频率点的输出电压约下降到中频区的0.708 o7电子技术基础模拟部分 第五版第二章作业题解答田汉平湖南人文科技学院通信与控制工程系湖南人文科技学院田汉平2运算放大器2.1 集成电路运算放大器2.1.1电路如图题2.1.1(主教材图2.1.3)所示，运放的开环电压增益(二1。6,输入电阻入二1。9。，输出电阻=75。，电源电压匕=+10 V,.=-10 Vo(1)求运放输出电压为饱和值时输入电压的最小幅值%-八二？(2)输入电流%=?图题2.1.1解：(1)输入电压的最小幅值%-外=%/4。，当%=匕,=1。V时 vf-vN=10 V/106=10 J1V。.(2)输入电流匕=(昨一。N)i=10 J1V/109 n=1 X10-8f xA。2.1.2电路如图题2.1.1(主教材图2.1.3)所示，运放的4,2x 101 =2 M(l,r0=75。，V.=12 V,=-12 V,设输出电压的最大饱和电压值 土匕1n=11 Vo(1)如果阵=25 p,V,外二10。|lV,试求输出电压%=?实际 上&。应为多少?(2)设喙=U V,画出它的传输特性。解：(1)v0=Apo(uP-vN)=2 xl O5 x(25-100)xl O_6 V=-15 Vo因为此时运放已饱和，Vom=-11 V,所以不能小于-11 V,因此必不 可能达到-15 Vo(2)V。11 V 时外-外=-5=55 11V n 2 xl O5-2湖南人文科技学院田汉平纵轴以%/V 取 11 V,横轴取(&p-?N)/2V=55 jjlV,即取 a(55|1V、11 v11 V)、b(-55 M.V.-11 V)两点作传输特性，线性区斜率为(=6 V3D X 117 V=2 xl O5,参见图解 2.1.2。图解 2.1.2 v0=/(vp-vN)2.3基本线性运放电路2.3.1设图题2.3.1中的A为理想器件，试求出图a、b、c、d中电路输 出电压心的值。解：利用虚短和虚断的概念：%=，=0。由图（a）可知.一 叫 以 一%11=h,rT=rT-J V-10 kQ-20 kO，0 由图由）可得。=（1+引+卧2 V=6 V由图（c）可知W。，%=+2 V由图（d）可知%=%=+2 V,%=+2 V3湖南人文科技学院田汉平图题2.3.12.3.2电路如图题2.3.2所示，设运放是理想的，图a电路中的叫=6 V,图b电路中的q=10s in 5（mV）,图c电路中的为=0.6 V、%=0.8 V,求各放大电路的输出电压。和a、b图中各支路的电流。解：图（a）利用虚短、虚断的概念：%=,，in=ip=0%=(1+豺%=(1+指x2 V=4 V(6-2)V12 kO=0.33 mA2 V 10 kO=-0.2 mA。二 4 VRl 5 k。=0.8 mAlL=4+z。，。=，l-L=8 8-(-0.2)mA=1 mA 图(b)因 vn=vp=0,in=ip=04湖南人文科技学院田汉平&10 kQ10 kQ-11-4_ h5湖南人文科技学院田汉平图(C)运算电路A1的输出电压为兄1 100 c N%=-万f=-丁乂0.6V=-1.2V差分式运算电路A2的输出电压为=-x(-1.2)V+(l+)x 0.8V=(0.6+1.2)V=1.8 V2.3.3(1)设计一同相放大电路，如图题2.3.3a所示，其闭环增益4=10,当q=0.8 V时，流过每一电阻的电流小于100 p,A,求此和色的最小 值；(2)设计一反相放大电路,如图2.3.3b所示，要求电压增益=-8,当输入电压=-1 V时，流过兄和兄的电流小于20|x A,求与和凡 的最小值。解：(1)同相放大电路如图题2.3.3a所示,6湖南人文科技学院田汉平10=(1+xO.810-0.80.8 7Kz min=l L5Ri。=11.5 x8 kn=92 kO(2)反相放大电路如图题2.3.3b所示,Eminl il _ IV-20 x io-3 mA=50 kDAv=-混:一8,R2min=8/?IaiB=8 x50 kQ=400 kO2.3.4 电流-电压转换器如图题2.3.4所示。设光探测试仪的输出电流 作为运放输入电流信号内阻凡 凡，试证明输出电压=-itRo图题2.3.4.解:因为解号,所以i,=L=i,则v0=-iR=-itR2.3.5 电路如图题2.3.5所示，设运放是理想的，三极管T的匕e=X-VE=0.7 Vo(1)求出三极管的c、b、e各极的电位值；(2)若电压表读数为 200 mV,试求三极管电流放大系数0=/cb的值。解：(1)利用虚短概念，c、b、e各极电位为匕=%=0=匕=6 V,VB=vn2=vp2=0 V,Vbe=Vb-Ve=0.7,Ve=Vb-Vbe=-0.7 V(2)三极管的8值,匕12 V-6 V i_3 4 1&I-=-:=-；-=1 x 10 A=1 mAc R 6 x 103 Or 200 x 10-3 V a o n a=-=-x-=20 x 10 A=20 llAB r2 io x io3 n所以电流放大系数 5半=著*=50/b ZU X1U7湖南人文科技学院田汉平图题2.3.52.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用2.4.1 一高输入电阻的桥式放大电路如图题2.4.1所示，试写出九=/的表达式（5=AA/K）。图题2.4.1解：因A1、A2为电压跟随器,有%R 1I、1为差分式运算电路A3的输入信号电压，即有2.4.2图题2.4.2所示为一增益线性调节运放电路，试求出该电路的电8湖南人文科技学院田汉平压增益4=%/（%1-%）的表达式。图题2.4.2解：N、A?是电压跟随器，有=%I，”。2=%利用虚短和虚断概念，有&气Vo2-VP3 _ VP3-04Ri R?殳A=-V04 r4 3=%3将上述方程组联立求解，得2.4.3仪用放大器电路如图题2.4.3（主教材图2.4.3）所示，设电路中 凡=小，&为一固定电阻用=1 k。和一电位器人串联，若要求电压增益在 5400之间可调，求所需电阻心、凡的阻值范围。并选取兄、兄、兄和凡,但电路中每个电阻值必须小于250 kOo解：由式（2.4.9）可知，”卡（1+判，当最大增益 KJ=400时9湖南人文科技学院田汉平图题2.4.3设6=用+与，当&=R；=1 kQ,得新中+急)/?2=(400-1)/2 kO=199.5 kQ,取心=200 k。最小电压增益=5时，为5=心锵400-4Rp=y 4 kO=99 kO,取几=100 kO取4=&=51kO,7?2=200 kO,&=100kQ(电位器)可满足 4d在(5 400)之间可调。2.4.4 设计一反相加法器，使其输出电压。0=-(7%i+14%+3.5%+10%),允许使用的最大电阻为280 kO,求各支路的电阻。解:设反相加法器各支路的电阻为、%、凡、乙，反馈支路电阻为 由%二-(7vit+14%+3.5%+101)可写为由上式可知最大电阻应为故选&=280 kQ,所以各支路电阻分别为=_2=280O=20 k。io湖南人文科技学院田汉平段 崇二考:80 kO，J*z U由已计算出的电阻值，可画出设 计的反相加法器电路如图解2.4.4所 z Fo2.4.5 同相输入加法电路如图 题2.4.5a、b所示。（1）求图a中输图解2.4.4出电压心表达式。当%=危=%=凡时，%=?（2）求图b中输出电压灯表 达式，当a=兄=%时，=?图题2.4.5解：（1）图a的输出电压为%=（1+凯R2 R式中%=R+凡”“+Rl+-2%即”。=（1+题目瓦）（也”“+%）若兄=/?2=/?3=/?4,则%=%+%2（2）由于A是电压跟随器，故图b的输出电压为Vo=Vp（A同相端电压）而凡 II M II J%=Ri+/?2 II+-+/1困%+.+&1风311湖南人文科技学院田汉平R?凡R黑_12_%（凡+兄）+兄兄=-V.+-为（凡+/）+A2A3 夫2（凡+凡）+居&_ 也&%1+为。3叫2+&2%3当=也=%时，则1/、%=了（%1+%2+Vi3）2.4.6加减运算电路如图题2.4.6所示，求输出电压。的表达式。解：方法一：应用虚短概念和叠 加原理。令%3:=0,贝11，一旦。-5再令 vit=vi2=0,贝U 区II&*R,12&II&，二凡+凡亿%+&+&IIV4 12 7.5=10+12%+20+7.5%6 3图题2.4.6匕=（l+/d，”（1+超（油+有”）51 51冒3+才谆将秘：和叠加便得到总的输出电压,5 51 51%=%+%=-彳0八一2/2+五%3+石/4方法二：用虚断列节点方程为 一%,42%-+一 二-叫&%3-%4-P 二。p凡 凡 凡令4=%，联立求解上述方程，结果与方法一同。12湖南人文科技学院田汉平2.4.7 电路如图题2.4.7所示，设运放是理想的，试求、气及必 的值。图题2.4.7解：A-A?组成电压跟随电路=匕=-3 V,vo2=匕=4 VA3组成加减电路。利用叠加原理，当匕=0,反相加法时，A3的输出电 压为,&V=V V q o R ol R o2=l-ix（_3）_ix4v=1 v当%=0,%=0,匕=+3 V时，A3的输出电压为1H1十东卜必可与壮叠加得输出电压为-1 V+6 V=5 V2.4.8积分电路如图题2.4.8a所示，设运放是理想的，已知初始状态时 vc（0）=0,试回答下列问题：（1）当A=100 k。、C=2 jjlF时，若突然加入%（）=1 V的阶跃电压，求1 s后输出电压气的值；（2）当R=100 k。、C=13湖南人文科技学院田汉平0.47 pT时，输入电压波形如图题2.4.8b所示，试画出气的波形，并标出外 的幅值和回零时间。解：（1）当输入电压为%（，）=1 V的阶跃电压，=1 s时，输出电压。的波形如图解2.4.8a所示，其的幅值为巧 t IV 八vQ=-x-z x 1 s=-5 VRC 100 x io3 n x2 X IO-6 F图题2.4.8(2)当R=100kQ,C=0.47jjlF时，%如图题2.4.8b所示，%的波形如 图解2.4.8b所示，当与二60 ms时，%的幅值为v.+6 V%(60)=-T-7x60 x10-3s=-7.66 VRC 100 Xl O3 n xO.47 x io-6 F而当=120 ms时，v0幅值14湖南人文科技学院田汉平_ 6 V,%（120）=%（60）-7（120-60）x l 0-2 3*s2.4.10差分式积分运算电路如图题2.4.10所示。设运放是理想的，电容器C上的初始电压%（0）=0,且a=c2=C,R=R2=Ro若已知。求（1）当为=。时，推导%与卬的关 系；（2）当=0时，推导与%的关 系；（3）当片、i同时加入时，写出外 与外1、2的关系式，并说明电路功能。解：（1）%=0时，为同相积分电 路，对于同相端电压为1Vp（s）=几（$）100 xl 03ftx 0.47x l 06F=-7.66 V+7.66 V=0 V2.4.9电路如图题2.4.9所示，A、A?为理想运放，电容的初始电压%（0）=0。（1）写出%与。八%和之间的关系式；（2）写出当电路中电阻&=Z?2=%=七=%=&二K时，输出电压%的表达式。解：（1）A1组成差分式运算电路，A?组成积分电路。A,的输出电压为2匹）（1+髀舟a2的输出电压为（2）当&=R?=R?=七=R,=区6=R图题2.4.1015湖南人文科技学院田汉平/J_ 匕(s)=1+与匕()=焉匕2(s)因L表示积分，故有S吟=霜(2)当%2=。时，为反相积分电路，有吸=-焉%sKC同理 也=-蔑由(3)为和。2同时加入时，总的“0为%=+o=提(叫2 一%1)山该电路为差分式积分电路。2.4.11微分电路如图题2.4.11a所示，输入电压力如图题2.4.11b所 示，设电路R=10kQ,C=100.F,设运放是理想的，试画出输出电压的 波形，并标出的幅值。解：当，=(0 10)s时，%幅值为%=-RC di,1 V=-(10 x l 030 x l 00 x 10r F)-V-10 s=-0.1 Vdv.当(10 30)s 时，=0,故%=0。a t16湖南人文科技学院田汉平当公（30 40）s 时，整二-F，故a t 10 sdv.v0=-7?C1=0.1 Vd其输出电压的波形如图解2.4.11所示。2.4.12 一实用微分电路如图题2.4.12所示，它具有衰减高频噪声的作 用。（1）确定电路的传递函数匕（）/匕（s）;（2）若&=Rz=R,G=CC,试问应当怎样限制输入信号v,的频率，才能使电路不失去微分的功能？图解2.4.11 图题2.4.12解：(1)确定电路传递函数匕_ 匕一,k G+H匕(s)s G 1Z z 1+sR2c21+s RC=-。一R2-所以 2=_毛_.匕(s)(1+s/?IC1)(l+s R2c2)(2)讨论电路的功能当因此=/?2=K,=C2=C,故 RG=R2c 2=AC 时匕(s)_ sRC匕(s)=-(1+sRC)2令s=j c u时/.、匕(而)jcoRC17湖南人文科技学院田汉平式中3H 下面分三种情况进行讨论：nu 当s=3h时，4（=-y,电路构成反相比例运算电路。当s 小时A(j 3)=.O)军 _j2/+j 22+2j0时，D导通，vL=v,；%0.7 V时，D导通,2湖南人文科技学院 田汉平%=%-0.7 V；。时，D2,D4 导通，vL=vt；vt 0 时，Dj、D3 导通，九=-%。故 vL 波形如图解3.4.2所示。3.4.3 电路如图题3.4.3所示。(1)利用硅二极管恒压降模型求电路的，d和%=%=?(VD=0.7 V)；(2)在室温(300 K)情况下，利用二极管的小 信号模型求%的变化范围。图题3.4.3 图解3.4.3 1解：(1)由图可知，二极管始终处于导通状态，利用恒压降模型可得流过二极管的电流ZD=口。已工V=&6 x 107人=8.6 mAa 1 x 10 QVo=2Vd=2 x0.7 V=1.4 V(2)图题3.4.3的小信号模型等效电路如图解3.4.3所示，温度T=300 K%二 26 mV/D 8.6 mA=3.02。3湖南人文科技学院 田汉平当dl=Q2=，d时，则a a”2r d 2 x3.02 O,%=ddE=1Vx(000+2 x3.02)Q=6 mV外 的变化范围为(%+A%)o-A%),即 L406 V-1.394 Vo3.4.4 在图题3.4.3的基础上，输出端外接一负载七=1 k。时，问输出 电压的变化范围是多少？解：外接后，图题3 4.3的恒压降等效电路及小信号模型等效电路分 别如图解3.4.4a和b所示。由图解3.4.4a求得z 2 x0.7 V 1y t.I,=-=1.4 mAL 区r j i(10-2x0.7)V,.,0./D=-/L=-1.4 mA=7.2 mARVo=2 x0.7 V=1.4 Vvr 26 mV _,_=7；=比百3.6。由图解3.4.4b求得2r d II 公=7 mV%的变化范围为(V。+A%)%-A%),即 1.407 V 1.393 VDD(1O1)V2X0.7V-T II-T(a)图解3.4.43.4.5 二极管电路如图题3.4.5所示，试判断图中的二极管是导通还是 截止，并求出A0两端电压匕。设二极管是理想的。解：图a：将D断开，以。点为电位参考点，D的阳极电位为-6V,阴 极电位为-12 V,故D处于正向偏置而导通，Vao=-6 V。图b：将D断开，以。点为电位参考点，D的阳极电位为-15 V,阴极电 位为-12 V,D被反向偏置而截止，回路中无电流，电阻上无压降，VA0=-12 Vo4湖南人文科技学院 田汉平图题3.4.5图c：将D1和D2均断开，以。点为电位参考点，D,的阳极电位为0 V,阴极电位为-12 V；D2的阳极电位为-15 V,阴极电位为-12 V,故D导 通，D?截止，D导通后使A点的电位为0 V,VA0=0 Vo图d：将和D?均断并，以。点为电位参考点，D,的阳极电位为12 V,阴极电位为0 V;D2的阳极电位为12V,阴极电位为-6 V,即D和D2都为 正向偏置。但是D2 一旦导通，D,的阳极电位将变为-6 V,D,便不能再导 通。所以此电路截止，D2导通，VA0=-6 Vo3.4.6 试判断图题3.4.6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10 k。(140+10)kQxl 5 V=1 V2 kQ(18+2)kQxl O V+5 k。(25+5)kQxl 5 V=3.5 VD被反偏而截止。图b：将D断开，以为参考点，有310 kO(140+10)kQxl 5 V=1 V2kQ(18+2)kOx(-10 V)+5 k。(25+5)kQxl 5 V=1.5 VD被反偏而截止。5湖南人文科技学院 田汉平图题3.4.6图c：将D断开，以为参考点，有(140+10)k。xl 5 V=1 V%=7二 一 -X 15 V-x 20 V=0.5 V(25+5)k。(18+2)kQD被正偏而导通。3.4.7 二极管电路如图题3.4.7a所示，设输入电压/()波形如图b所 示，在。i5 ms的时间间隔内，试绘出%Q)的波形，设二极管是理想的。解：(,)6V 时，D 截止，%。)=6 V；%(。自6 V 时，D 导通，%(t)-6 V 1“。=(20。+2。0)。*200 0+6丫Y3+3丫%(5)=10V 时，v0(5)=8 Vo。波形如图解 3.4.7 所示。6湖南人文科技学院 田汉平3.4.8 使用恒压降模型(瞑=。,7 V),重复题3.4.7。解：图题3.4.7a电路的恒压降等效电路如图解3.4.8a所示。vt)6.7 V时，D 截止；%Q)=6V；%Q)N6.7 V 时，D 导通，%Q)-6 V-0.7 V 1,、八，200 Q+200。*2000+6丫=爹”()+2.65%(5)=10 V 时,(5)=7.65 Vo%波形如图解3.4.8b所示。图解3.4.83.4.9 电路如图题3.4.9所示，口、D2为硅二极管，当=6s ins“V)7湖南人文科技学院 田汉平时，试用恒压降模型分析电路，绘出输出电压 的波形。解：图题3.4.9电路的恒压降等效电路如 图解3.4.9a所示。.*3.7 V 时,D.导通，D?截止，%=3.7 V；以W-3.7V 时，D2导通，D,截止，%=-3.7 V；-3.7 V%3.7 V 时，D,和 D2均截止，%=%。气波形如图解3.4.9b所示。图题3.4.93.4.10 电路如图题3.4.10所示，D为硅二极管，VDD=2 V,R=1 k。,图解3.4.9正弦信号。，=50s in(2nx50)(mV)。(1)静态(即以=0)时，求二极管中的静态电流和。的静态电压；(2)动态时，求二极 管中的交流电流振幅和气的交流电压振幅;(3)求输出电压%的总量。解：(1)静态时，二极管是导通的。利用 恒压降模型求得二极管静态电压电流为VD=0.7 V4=(匕)d-%)/H=(2 V-0.7 V)/1 k。=1.3 mA输出电压的直流分量为Vo=ZD/?=1.3 mA x l kO=1.3 V Vo=VDD-VD=2 V-0.7 V=1.3 V)(2)二极管的小信号交流等效电路如图解3.4.10所示。二极管微变电 阻为%二 26 mV7d 1.3 mA=20 fl=0.02 k。I小二匕m/（Q+）=50 mV/1.02 k。=49 jjlA8湖南人文科技学院 田汉平V=-Vm r+心 Sm1 kfl c n v=ikn+o.-o 2-knx5OmV=49 mV=0.049 V(3)输出电压的总量为v0=Vo+v0=1.3+0.049s in(2t t x 50i)(V)图解3.4.103.5特殊二极管3.5.1电路如图题3.5.1所示，所有稳压管均为硅管，且稳定电压%=8 V,设叫=15s in W(V),试绘出%和%2的波形。图题3.5.1解：对于图a电路，-0.7 V%(=8 V)时，Dz截止，v01=vi；%N Vz时，Dz反向击穿，%】=%=8 V；%W-0.7 V时，Dz正向导通，=-0.7V。阳的波形如图解3.5.l a所示。对于图b电路，(-%-。-7 V)%Z(min)/Z(inin)=50 mA-5 mA=45 mA io湖南人文科技学院 田汉平负载开路时，电流全部流经稳压管，且未超过稳压管最大电流。所以负载公 的变化范围是(2)Vz 5 V 凡寸后启川口叱山。Pom=z o(max)=5 V x45 mA=225 mW（3）负载开路时，稳压管的耗散功率最大，即Pzm=%/R（max）=5 V x 50 mA=250 mW2rm=（匕一力做2）=（I。V-5 V）x50 mA=250 mW3.5.4 设计一稳压管并联式稳压电路，要求输出电压=4 V,输出电 流/。=15 mA,若输入直流电压匕=6 V,且有10%的波动。试选用稳压管型 号和合适的限流电阻值，并检验它们的功率定额。解:根据输出电压=4 V,选择2CW11可满足电压要求。该稳压管的Z（min）-10 mA,所以限流电阻的最大值为 R(max)1 匕(min)-Vz 6 V-6 Vxl O%-4 VW-=-/z(min)+/o 1 mA+15 mA=0.056 kO=56 Q负载开路时，电流全部流经稳压管，稳压管的最大耗散功率为pr ZM=修产/今乜=4Vx e V+6；*%-4V二0W KR上的最大耗散功率为(6 V+6 V xl O%-4 V)?=0.121 W56 O根据以上计算结果，选用 2CW52（%=3.2 4.5 Vz（m）=55 mA,PZM=0.25 W）,可满足要求。限流电阻R选用56。、0.25 W的电阻即可。11电子技术基础模拟部分 第五版第四章作业题解答田汉平湖南人文科技学院通信与控制工程系湖南人文科技学院 田汉平4双极结型三极管及放大电路基础4.1 BJT4.1.1 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=-6 V,Vc=-6.2 V,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NP N管还是P NP管。解：由于错BJT的|%eI 0.2 V,硅BJT的|限1=0.7V,已知BJT的 电极B的4=-6V,电极C的匕=-6.2V,电极A的匕=-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P NP管。4.1.2某放大电路中BJT三个电极A、B、C的 人电流如图题4.1.2所示，用万用表宜流电流挡测得人 飞=-2 mA,/B=-0.04 mA,Ic=+2.04 mA,试分析 A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c,并 只说明此管是NP N还是P NP管，它的吕=?%人入解：由乙=-2 mA,4=04 mA可知，图题 方4.1.2 中电流右、的方向与其实际方向相反，即 C4、，b流入管子为正，而4流出管子为正，故此BJT 图题4.1.2 为NP N管。由BJT的电流分配关系知，电极A是集电极，B是基极，C是发 射极。其B=2 m A=50 P 0.04 mA4.1.3 某 BJT 的极限参数 j=10。mA,PCM=150 mW,V(BR)CEO=30 V,若它的工作电压Vce=10V,则工作电流/c不得超过多大？若工作电流4=1 mA,则工作电压的极限值应为多少？解：BJT工作时，其电压、电流及功耗不得超过其极限值，否则将损坏。当工作电压Ze确定时，应根据Pcm及，cm确定工作电流4，即应满足，c%eW Pcm 及 4 W/cm，当 Ze=10 V 时，/c WPcm/Vce=15 mA,此值小于 6=100 mA,故此时工作电流不超过15 mA即可。同理，当工作电流乙确定时,应根据/cZe/Am及ZeW匕br)ce o确定工作电压Ze的大小。当4=1 mA时，2湖南人文科技学院 田汉平为同时满足上述两个条件，则工作电压的极限值应为30 V。4.2 基本共射极放大电路4.2.1试分析图题4.2.1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)。(c)(d)图题4.2.1解：图题4.2.l a无放大作用。一方面匕c使发射结所加反偏电压太高，管 子易击穿；另一方面因凡=0,使输入信号叫被短路。图题4.2.1b电路偏置正常，且交流信号能够传输，有交流放大作用。图题4.2.1c无交流放大作用，因电容品1隔断了基极的直流通路。图题4.2.Id无交流放大作用，因电源的极性接反。4.2.2 电路如图题 4.2.2 所示，设田T的6=80,VBE=0.6 V,ZCE0,VCES 可忽略不计，试分析当开关S分别接通A、B、C三位置时，BJT各工作在其 输出特性曲线的哪个区域，并求出相应的集电极电流人。解：S与A相连时=(12-0.6)0 000 3 A=0.3 mAb 40 x103。3湖南人文科技学院 田汉平试判别管子工作在什么区域。H G W凡而/Bs=p-q 0.038 mA 故此时BJT工作在饱和区%.7C=-r=3 mA c RcS与B相连时=(12-0.6)0 000 023 a=0.023 mA b 500 x103 Q有，b1.V 则应有 ic l-27 mAo又%=%-江&，将这L 27 mA代入 此式，则。e210 V-L27 xl O=*io x IO?v,即应有%-2.7 V。从不进入截止区的角度考虑，应满足知=0.7 V,即4=(%-0.7)V,故%N-3.4 V 时，T工作在放大区。6湖南人文科技学院 田汉平4.3.7在图题4.3.6中，试重新选取凡和此的值，以便当外二1V时，集电极对地电压外 二。V。解：因%=1 V 时，%=0 V,%=%+%B=L7 V,则=EE-vE=10 V-1.7 V=8.3 V,%=10 V又因6=100 1,则%=兄，即55&8.3 V瓦1 ss瓦瓦=10 V故取凡=0.83（,当取&=5.IkQ 时，7?e4.2kOo4.3.8 画出图题4.3.8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。图题4.3.8解：图题4.3.8所示各电路的小信号等效电路如图解4.3.8所示。4.3.9 单管放大电路如图题4.3.9所示，已知BJT的电流放大系数6=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的输 入电阻1；（4）如输出端接入4kQ的电阻负载，计算4=%小及解：（1）估算Q点7湖南人文科技学院 田汉平OO产-O+4网%凡0-队-O+%500 Qo+1卜，e w仆力外(b)队o-HO“肚小 刈”。图解4.3.83001sqGi riH 50 g F4K0公12Vb250 nF+%以。图题4.3.9boe图解4.3.98湖南人文科技学院 田汉平，bq=灭-=4。|1A，cq=夕bq=2 mA Ze q=%：-/cqRc=4V(2)简化的H参数小信号等效电路如图解4.3.9所示。(3)求%=200 0+(1+2)空空=200。+(1+50)沪平=863 0/e q 2 mA(4)求人4%BR；小)“a叫 rbe%求人,4%”。4 凡 4 IIr beA -_一 A.-A 一，r-q以凡+凡”尺+(凡1底)=-734.3.10 放大电路如图题4.3.5a所示，已知c=12V,BJT的6=20。若要求儿N100,7CQ=1 mA,试确定凡、尺的值，并计算e q。设七二8。解：由，cQ=l mA,求得，bq=/cq/Q=50|jlA,贝!jrbe=200 0+（1+5）券吧=750。，EQvcc凡=7=240 kQ/bq由BRCAv=-100be求得/?c3.75 kQ%qWVcc-，cq&W8.25 V4.3.11 电路如图题4.3.11所示，已知BJT的尸=100,VBEQ=-0.7 Vo（1）试估算该电路的。点；（2）画出简化的H参数小信号等效电路；（3）求该 电路的电压增益人、输入电阻凡、输出电阻兄；（4）若儿中的交流成分出现 图题4.3.11b所示的失真现象，问是截止失真还是饱和失真？为消除此失真，应调整电路中的哪个元件？如何调整？.解：（1）估算。点V=40 J1A Icq=PIbq=4 mAZe q=%-公&=-12 V-（-4 mA）x2 kO=-4 V9湖南人文科技学院 田汉平图题4.3.11(2)简化的H参数小信号等效电路如图解4.3.11所示。图解4.3.11(3)求人、叫、RoOBJT的输入电阻6=200 0+(1+100)=857 Q4 mA4 6(凡1出)乜一Av=-=一 155.6rbe凡=&II 6=857。&=凡=2 k。(4)因图题4.3.11a中的BJT是P NP管，故图题4.3.11b中出现的%失 真是截止失真；应调整R”使之减小，可消除此失真。4.3.12在图题4.3.12所示电路中，设电容1、，2、C3对交流信号可视 为短路。(1)写出静态电流公及电压Ze q的表达式；(2)写出电压增益人、输 人电阻叫和输出电阻尺的表达式；(3)若将电容开路，对电路将会产生什 么影响？10湖南人文科技学院 田汉平解：（1），CQ、EQ的表达式,CQ 二5/bQVce q=%一，cq（%+&）（2）儿、凡、Ro的表达式4 6（七11公）-；-rbe凡=与11%R=Ri（3）C3开路后，将使电压增益的大小 增加,例（&+凡）II%图题4.3.12同时&也将增加，&=&+危。4.4放大电路静态工作点的稳定问题.4.4.1 电路如图题4.4.1所示，如凡=750 k。，Rc=6.8kO,采用3DG6 型BJT：（1）当7=25七时，万=60,VBE=0.7 V,求Q点；（2）如尸随温度的 变化为0.5%/工，而随温度的变化为-2 mV/七，当温度升高至75工时，估算Q点的变化情况；（3）如温度维持在25七不变，只是换一个0=115的管 子，Q点如何变化，此时放大电路的工作状态是否正常？图题4.4.1解：（1）r=25r at11湖南人文科技学院 田汉平 b，cq 二以bq=。9 mA%q=Vcccq&=5.88 V(2)T=75 工时8(75七)=S(25c/l+(75 r-25)xO.5%/T：=60(1+50 x0.5%)=75VBEO,75T.=VBEO,25T)-(75 -25 P)xO.002 V/X.=0.7 V-0.1 V=0.6 V=15.2|xA【cq=6(75 t/bq=L 14 mAVCEQ=Vcc-ICQRc=12 V-1.14 xl O-3 A x6.8 x 103 O=4.25 V(3)T=25勿，5=115时，%仍为15以。Icq=%?=1 73 mA&=Ze-=6 24 VBJT进入饱和区，放大电路的工作状态不正常。4.4.2如图题4.4.2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？图题4.4.2解：图题4.4.2a所示电路能稳定Q点，过程如下：Lcq TTT凡 1 VBEQ 1，bq 1 f，cq I图题4.4.2b所示电路不能稳定Q点，因为Tt 12湖南人文科技学院 田汉平4.4.3射极偏置电路如图题4.4.3所示，已知0=60。（1）用估算法求Q点；（2）求输入电阻小；（3）用小信号模型分析法求电压增益4；（4）电路