模拟电子关键技术习题答案.doc
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1、模 拟 电 子 技 术习题答案电工电子教学部.2第一章 绪论一、填空题:1. 自然界各种物理量必要一方面通过 传感器 将非电量转换为电量,即 电信号 。2. 信号在频域中表达图形或曲线称为信号 频谱 。3. 通过傅立叶变换可以实现信号从 时域 到频域变换。4. 各种信号各频率分量 振幅 随角频率变化分布,称为该信号幅度频谱。5. 各种信号各频率分量 相位 随角频率变化分布,称为该信号相位频谱。6. 周期信号频谱都由 直流分量 、基波分量 以及 无穷多项高次谐波分量 构成。7. 在时间上和幅值上均是持续信号 称为模仿信号。8. 在时间上和幅值上均是离散信号 称为数字信号。9. 放大电路分为 电压
2、放大电路 、电流放大电路、互阻放大电路 以及 互导放大电路 四类。10. 输入电阻 、输出电阻 、增益 、频率响应 和 非线性失真 等重要性能指标是衡量放大电路原则。 11. 放大电路增益事实上反映了 电路在输入信号控制下,将供电电源能量转换为信号能量 能力。12. 放大电路电压增益和电流增益在工程上惯用“分贝”表达,其表达式分别是 、。13. 放大电路频率响应指是,在输入正弦信号状况下,输出随 输入信号频率持续变化 稳态响应。14. 幅频响应是指 电压增益模与角频率 之间关系 。15. 相频响应是指 放大电路输出与输入正弦电压信号相位差与角频率 之间关系 。二、某放大电路输入信号为10pA时
3、,输出为500mV,它增益是多少?属于哪一类放大电路? 解: 属于互阻放大电路三、某电唱机拾音头内阻为1M,输出电压为1V(有效值),如果直接将它与10扬声器连接,扬声器上电压为多少?如果在拾音头与扬声器之间接入一种放大电路,它输入电阻Ri=1M,输出电阻Ro=10,电压增益为1,试求这时扬声器上电压。该放大电路使用哪一类电路模型最以便?解:直接将它与10扬声器连接, 扬声器上电压在拾音头与扬声器之间接入放大电路后,使用电压放大电路模型,则等效电路如下图所示扬声器上电压四、试阐明为什么常选用频率可持续变化正弦波信号发生器作为放大电路实验、测试信号源。用它可以测量放大电路哪些性能指标?答:由于正
4、弦波信号在幅值、频率、初相位均为已知常数时,信号中就不再具有任何未知信息。并且任何信号都可以展开为傅里叶级数表达式,即正弦波信号各次谐波分量组合。正由于如此,正弦波信号常作为原则信号用来对模仿电子电路进行测试。用它可以测量放大电路输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真。五、在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压峰峰值分别为10A和25mV,输出端接4k电阻负载,测量到正弦电压信号峰峰值1V。试计算该放大电路电压增益Av、电流增益Ai、功率增益Ap,并分别换算成dB数表达。解: 六、某音响系统放大电路幅频响应如图所示,放大电路带宽是多少?半功率点是哪两个点?半功率点处增益较中频区
5、增益下降了多少分贝?折合比例为多少? 答:带宽 = fH - fL =2104-202104Hz 半功率点指增益较中频区增益下降3dB频率点(即相应fH、fL),其输出功率约等于中频区输出功率一半。增益较中频区增益下降所折合比例为70.7。第二章 运算放大器一、填空题:1抱负运算放大器性能参数均被抱负化,即输入电阻为 无穷大 ,输出电阻为 零 ,开环电压增益为 无穷大 ,输出电压为 接近正负电源值 。2运算放大器有两个工作区。在 线性 区工作时,放大器放大小信号;当输入为大信号时,它工作在 非线性 区,输出电压扩展到 饱和值 。3运算放大器工作在线性区时,具备 虚短 和 虚断 两个特点,凡是线
6、性电路都可运用这两个概念来分析电路输入、输出关系。4反相比例运算电路中集成运放反相输入端为 虚地 点,而同相比例运算电路中集成运放两个输入端对地电压基本上 相等 。5 同相 比例运算电路输入电流等于零,而 反相 比例运算电路输入电流等于流过反馈电阻电流。6 同相 运算电路电压增益Au1; 反相 运算电路电压增益Au0。7反相求和运算电路中集成运放反相输入端为虚地点,流过反馈电阻电流等于各输入端电流 和 。8 同相 比例运算电路输入电阻大,而 反相 比例运算电路输入电阻小。9 反相求和 运算电路可实现函数YaX1bX2cX3,a、b和c均不大于零。10 微分 运算电路可将三角波电压转换成方波电压
7、; 积分 运算电路可将方波电压转换成三角波电压。二、选取题:1. 既有电路:A. 反相比例运算电路 B. 同相比例运算电路C. 积分运算电路 D. 微分运算电路 E. 加法运算电路 选取一种适当答案填入空内。 (1)欲将正弦波电压移相90O,应选用 D 。 (2)欲将正弦波电压叠加上一种直流量,应选用 E 。 (3)欲实现Au100放大电路,应选用 A 。 (4)欲将方波电压转换成三角波电压,应选用 C 。 (5) A 中集成运放反相输入端为虚地,而 B 中集成运放两个输入端电位等于输入电压。2. 集成运放在作放大电路使用时,其电压增益重要决定于( A )。A. 反馈网络电阻 B. 开环输入电
8、阻 C. 开环电压放大倍数三、计算题:1电路如图所示,其中R1=10k ,R2= R3= R4=51k 。试求:(1)输入电阻Ri;(2)vo与vi之间比例系数。(3)平衡电阻。解:(1) Ri=R1=10k(2) (3) 2电路如图所示,图中集成运放输出电压最大幅值为14V,试将计算成果填如表2.1中。 解:vO1(Rf /R) vI10 vI,vO2(1+Rf /R ) vI11 vI。当集成运放工作到非线性区时,输出电压不是14V,就是14V。表2.1vI/V0.10.51.01.5vO1/V151014vO2/V1.15.511143求解图示电路中vO与vI之间运算关系。解:图示电路A
9、1构成同相比例运算电路,A2构成差动运算电路。先求解vO1,再求解vO。4一高输入电阻桥式放大电路如图所示,试写出vo= f ()表达式(=R/R)。解: 5图示电路中,A1,A2,A3均为抱负运放。(1)A1,A2,A3分别构成何种基本运算电路;(2)列出vO1,vO2,vO表达式。解:(1)同相比例运算电路、反相求和运算电路、差动运算电路。 (2)6试写出图示加法器对vI1、vI2、vI3 运算成果:vO = f (vI1、vI2、vI3)。解:A2输出vO2=-(10/5)vI2-(10/100)vI3=-2vI2-0.1vI3 vO=-(100/20)vI1-(100/100)vO2=
10、-5vI1+2vI2+0.1vI37在图示电路中,已知输入电压vi波形如图(b)所示,当t0时,电容C上电压vC0。试画出输出电压vo波形。 解: 8设计一反相放大器,电路如图所示,规定电压增益Av=vo/vi=-10,当输入电压vi=-1V时,流过R1和R2电流不大于2mA,求R1和R2最小值。解:第三章 二极管及其基本电路一、填空题:1制作电子器件惯用材料重要采用 硅和锗 。2二极管最重要特性是 单向导电性 。3本征半导体是指 完全纯净、构造完整半导体晶体 。P型半导体中少子是 电子 ,多子是 空穴 , N型半导体中少子是 空穴 ,多子是 电子 。4半导体中参加导电有 两 种载流子,分别是
11、 电子 和 空穴 ,导体中参加导电有 一 种载流子,是 电子 。5当环境温度升高时,二极管反向饱和电流IS将增大,这是由于此时PN结内部 B 。 A. 多数载流子浓度增大 B. 少数载流子浓度增大C. 多数载流子浓度减小 D. 少数载流子浓度减小6半导体PN结中内电场E,是由 空间电荷区 产生,当将 反向 电压加在PN结两端时,其PN结内电场E增强。PN结 不易 (不易/容易)导通。7二极管导通时,其正向电压应当比门坎电压 高 (高/低),硅管正向导通电压约为 0.7 V,锗管正向导通电压约为 0.2 V。8稳压管是一种 特殊工艺制造面接触型硅二极管 二极管。除了用于限幅电路之外,重要用于稳压
12、电路,其稳压性体当前电流增量 很大 ,只引起很小 电压 变化,此时稳压管应工作于 反向电击穿 区。9发光二极管正常工作时,外加 A 电压;而光电二极管正常工作时,外加 B 电压。A正向 B反向 C击穿10某只硅稳压管稳定电压Vz = 4v,其两端施加电压分别为+5V(正向偏置)和5V(反向偏置)时, 稳压管两端最后电压分别为 D 。A. +5V和-5V B. -5V 和+4V C. +4V和-0.7V D. +0.7V和-4V11PN结结电容涉及 扩散电容 和 势垒电容 。当在PN结两端施加正向电压时,空间电荷区将 变窄 , 扩散 电容将增大。12发光二极管是将 电能转换成光能 器件;而光电二
13、极管是将 光能转换成电能 器件。二、已知uI5sint (V),二极管导通电压UD0.7V。试画出uI与uO波形,并标出幅值。三、二极管正向伏安特性曲线如图所示,室温下测得二极管中电流为20mA。试拟定二极管直流电阻RD和动态电阻rd大小。解:由图可见,ID=20mA时UD=0.67V,则直流电阻RD为过ID=20mA处,作一条切线,求切线斜率,可求得动态电阻rd为四、在下面图示电路中,设 uI =12sint(V),试分别画出iD、uD和uO波形(规定期间坐标对齐),并将二极管电流iD峰值和其所承受反向电压峰值标于图中(假定D为抱负二极管)。五、二极管电路如下图(a)所示,设输入电压波形如图
14、(b)所示,试画出相应输出电vO波形。设二极管为抱负器件。六、二极管电路如图所示,试判断图中二极管是导通还是截止,并求出AO两端电压VAO。设二极管为抱负器件。解:(a)D导通,VAO=-6V (b)D截止,VAO=-12V(c)D1导通,D2截止,VAO=0V(d)D1截止,D2导通,VAO=-6V七、已知稳压管稳压值UZ6V,稳定电流最小值IZmin5mA。求图示电路中UO1和UO2各为多少伏。解:八、图示电路中,稳压管2CW16具备下列特性:稳定电压9V,耗散功率容许值250mW,稳压管电流不大于1mA时不能稳压,且动态电阻不不不大于20。试按电路图中所给参数计算:(1) 当RL=1k
15、时,电流IR、IZ、IL大小;(2) 当电源电压UI变化20%时,UO最多变化几伏?(3) 稳压管在UI和RL变化至何值时功耗最大?其值与否已超过容许值?(U1变化范畴不超过20%,RL可任意变化。)(4) 按照图中参数,分析该电路在IL不不大于何值时将失去稳压能力?解:(1) ,IZ=12.6mA。(2) V(3) 当U变化+20%和RL时稳压管功耗最大。,超过容许值。(4) 当时,失去稳压能力。九、有两只稳压二极管DZ1、DZ2,其稳定电压分别为VZ1=6V、VZ2 =10V,两管正向导通电压降均为0.7V。如果将它们以不同方式串联后接入电路,也许得到几种不同电压值?试画出相应电路图。十、
16、二极管电路如图所示,设二极管均为抱负二极管,vs=10sint(V)。(1)画出负载RL两端电压vo波形。(2)若D3开路,试重画vo波形。(3)若D3被短路,会浮现什么现象?(3)若D3被短路,则在输入电压正半周将使电源短路,烧坏电源。第四章 三极管及其放大电路4.1一、问答题:1. 能否用两个二极管背靠背地连接构成一种BJT?答:不能,由于BJT除了由两个背靠背PN构导致外,还需满足三个内部条件。2. BJT e极、c极能否互换使用?答:不能,由于e极、c极所相应区域掺杂浓度和横截面积均不相似。二、填空题:1. 三极管实现放大三个内部条件是(发射区掺杂浓度最高)、(基区最窄)、(集电区横截
17、面积最大)。2. 三极管具备放大作用外部电压条件是发射结(正偏),集电结(反偏)。3. 三极管工作在饱和区时,发射结(正偏),集电结(正偏);工作在截止区时,发射结(反偏),集电结(反偏)。4. 工作在放大区某三极管,如果当IB从12A增大到22A时,IC从1mA变为2mA,那么它约为( 100 )。 5. 工作在放大状态三极管,流过发射结电流重要是(多子扩散流),流过集电结电流重要是(漂移电流)。(扩散电流/漂移电流)6. 反向饱和电流是由(少数)载流子形成,其大小与(温度)关于,而与外加电压(无关)。7测得某放大电路中三极管三个电极A、B、C对地点电位分别为-11、-6、-6.7,则A电极
18、为( 集电 )极,B电极为( 发射 )极,电极为( 基极 )极。三、1从下图所示各三极管电极上测得对地电压数据中,分析各管类型以及它在电路中所处工作状态。(1) 是锗管还是硅管?(2) 是NPN型还是PNP型?(3) 是处在放大、截止或饱和状态中哪一种?或是已经损坏?(指出哪个结已坏,是烧断还是短路?)提示:注旨在放大区,硅管,锗管,且0.7V;而处在饱和区时,。解: (a) NPN硅管,工作在饱和状态;(b) PNP锗管,工作在放大状态;(c) PNP锗管,管子b-e结已开路;(d) NPN硅管,工作在放大状态;(e) PNP锗管,工作在截止状态;(f) PNP锗管,工作在放大状态;(g)
19、NPN硅管,工作在放大状态;(h) PNP硅管,工作在临界饱和状态。2测得放大电路中两只晶体管各电极直流电位如图3.2所示。试在圆圈中画出管子,并分别阐明它们是硅管还是锗管。 3已知两只晶体管电流放大系数分别为50和100,现测得放大电路中这两只管子两个电极电流如图所示。试分别求另一电极电流,标出其实际方向,并在圆圈中画出管子。四、电路如图所示,晶体管导通时UBE0.7V,=50。试分析UBB为0V、1V、1.5V三种状况下T工作状态及输出电压UO值。 解:(1)当UBB0时,T处在截止状态,UO12V。 (2)当UBB1V时,由于 (3)当UBB3V时,由于 五、(1) 有两只晶体管,一只2
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