·PAGE144·電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)·PAGE110·第5章半導(dǎo)體二極管及直流穩(wěn)壓電源習(xí)題55.1電路如圖5.1所示，，測得，試問二極管VD是否良好（設(shè)外電路無虛焊）？解：內(nèi)部PN結(jié)或電極已開路，D已損壞。5.2電路如圖5.2所示，二極管導(dǎo)通電壓約為0.7V，試分別估算開關(guān)斷開和閉合時(shí)輸出電壓的數(shù)值。圖5.1習(xí)題5.1電路圖圖5.2習(xí)題5.2電路圖解：S斷開：斷開VD，。所以VD導(dǎo)通，S閉合：斷開VD，，所以VD截止，5.3分析判斷圖5.3所示各電路中二極管是導(dǎo)通還是截止，并計(jì)算電壓，設(shè)圖中的二極管都是理想的。圖5.3習(xí)題5.3電路圖解：（a）斷開VD，UD=5+5=10V>0，VD導(dǎo)通，；（b）斷開VD，，VD截止；（c）斷開VD1VD2，，所以VD1優(yōu)先導(dǎo)通，，VD2截止，Uab=0V；(d)）斷開VD1VD2，所以VD2優(yōu)先導(dǎo)通，VD1截止，5.4一個(gè)無標(biāo)記的二極管，分別用a和b表示其兩只引腳，利用模擬萬用表測量其電阻。當(dāng)紅表筆接a，黑表筆接b時(shí)，測得電阻值為500。當(dāng)紅表筆接b，黑表筆接a時(shí)，測得電阻值為100k。問哪一端是二極管陽極?解：b端是陽極5.5二極管電路如圖5.4(a)所示，設(shè)輸入電壓波形如圖5.4(b)所示，在的時(shí)間間隔內(nèi)，試?yán)L出輸出電壓的波形，設(shè)二極管是理想的。圖5.4習(xí)題5.5電路圖解：，斷開VD，，當(dāng)時(shí)，VD導(dǎo)通，即，當(dāng)時(shí)，VD截止，即，5.6在圖5.5所示的電路中，設(shè)二極管為理想的，已知，試分別畫出輸出電壓的波形，并標(biāo)出幅值。圖5.5習(xí)題5.6電路圖解：(a)正半波，VD導(dǎo)通，uo=ui，負(fù)半波，VD截止，uo=0(b)正半波，VD導(dǎo)通，uo=0，負(fù)半波，VD截止，uo=ui(c)正半波，VD導(dǎo)通，uo=0，負(fù)半波，VD截止，uo=0.5ui(d)正半波，VD截止，uo=0.5ui，負(fù)半波，VD導(dǎo)通，uo=05.7設(shè)二極管為理想的，試分別畫出輸出電壓的波形，并標(biāo)出幅值。圖5.6習(xí)題5.7電路圖解：（a）斷開VD，(b)斷開VD，(c)斷開VD，圖同（b）(d)斷開VD，圖同（a）5.8圖5.7所示電路中，設(shè)二極管為理想的，，試畫出輸出電壓的波形以及電壓傳輸特性。圖5.7習(xí)題5.8電路圖解：斷開VD1VD2，所以時(shí)，，VD1截止，VD2導(dǎo)通，時(shí)，，VD1、VD2均截止，時(shí)，，VD1導(dǎo)通，VD2截止，圖5.8所示電路中，設(shè)二極管是理想的，求圖中標(biāo)記的電壓和電流值。圖5.8習(xí)題5.9電路圖解：(a)高電平選擇電路，VD1截止，VD2導(dǎo)通，，(b)低電平選擇電路，VD1導(dǎo)通，VD2截止，，5.10在圖5.9所示電路中，已知輸出電壓平均值，負(fù)載。（1）輸入電壓的有效值為多少？（2）設(shè)電網(wǎng)電壓波動范圍為。選擇二極管時(shí)，其最大整流平均電流IF和最高反向工作電壓UR的下限值約為多少？圖5.9習(xí)題5.10電路圖解：半波整流，，，5.11在圖5.10所示的電路中，電源，，二極管為是理想二極管。求：（1）RL兩端的電壓平均值；（2）流過RL的電流平均值；（3）選擇二極管時(shí)，其最大整流平均電流IF和最高反向工作電壓UR為多少？圖5.10習(xí)題5.11電路圖解：全波整流，，5.12在橋式整流電容濾波電路中，已知，，交流電源頻率。選擇整流二極管，并確定濾波電容的容量和耐壓值。解：，，。電容工作電壓同二極管，在這兒選擇耐壓50V。5.13已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，穩(wěn)定電流的最小值。求圖5.11所示電路中和。圖5.11習(xí)題5.13電路圖解：（a）斷開Dz，假設(shè)DZ穩(wěn)壓，，所以DZ處于穩(wěn)壓狀態(tài)，（b））斷開Dz，所以DZ處于截止?fàn)顟B(tài)，5.14圖5.12中各電路的穩(wěn)壓管VDZ1和VDZ2的穩(wěn)定電壓值分別為8V和12V，穩(wěn)壓管正向?qū)妷簽?.7V，最小穩(wěn)定電流是5mA。試判斷VDZ1和VDZ2的工作狀態(tài)并求各個(gè)電路的輸出電壓。圖5.12習(xí)題5.14電路圖解：（a）假設(shè)VDz1處于反向擊穿狀態(tài)，VDz2正向?qū)?，所以VDz1處于穩(wěn)壓狀態(tài)，VDz2處于正向?qū)顟B(tài)（b））假設(shè)VDz1處于反向擊穿狀態(tài)，VDz2處于反向截止所以VDz1處于穩(wěn)壓狀態(tài)，VDz2處于反向截止?fàn)顟B(tài)5.15已知穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖5.13所示，穩(wěn)壓二極管的特性為：穩(wěn)壓電壓，，直流輸入電壓，其不穩(wěn)定量，IL=0～4mA。試求：（1）直流輸出電壓；（2）為保證穩(wěn)壓管安全工作，限流電阻R的最小值；（3）為保證穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作，限流電阻R的最大值。圖5.13習(xí)題5.15電路圖解：（1）直流輸出電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電壓，即。（2）當(dāng)最大，開路時(shí)，通過R的電流，即通過穩(wěn)壓管的電流為最大。因此，為保證穩(wěn)壓管安全工作，，由此可求得限流電阻的最小值為（3）當(dāng)最小，最小時(shí)，流入穩(wěn)壓管的電流為最??；為保證穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作，要求。由可此得：綜合以上分析，可選取限流電阻R=510Ω。5.16在下面幾種情況下，可選用什么型號的三端集成穩(wěn)壓器？（1）Uo=+12V，RL最小值為15Ω；（2）Uo=+6V，最大負(fù)載電流ILmax=300mA;（3）Uo=－15V，輸出電流范圍Io為10~80mA。解：（1），所以選7812（2）選78M06（3）選79L155.17電路如圖5.14所示，三端集成穩(wěn)壓器靜態(tài)電流IW=6mA,Rw為電位器，為了得到10V的輸出電壓，試問應(yīng)將R'W調(diào)到多大？圖5.14習(xí)題5.17電路圖解：所以5.18電路如圖5.15所示：（1）求電路負(fù)載電流的表達(dá)式；（2）設(shè)輸入電壓，W7805輸入端和輸出端間的電壓最小值為3V，，。求出電路負(fù)載電阻的最大值。圖5.15習(xí)題5.18電路圖，所以5V的輸出電壓，則和應(yīng)選取多大；（2）若改為0～的可變電阻，求輸出電壓的可調(diào)范圍。圖5.16習(xí)題5.19電路圖解：（1），，所以：（2），，所以：5.20可調(diào)恒流源電路如圖5.17所示，（1）當(dāng)U21=UREF=1.2V，R從0.8~120Ω變化時(shí)，恒流電流IO的變化范圍如何？（2）當(dāng)RL用充電電池代替，若50mA恒流充電，充電電壓VO=1.5V，求電阻RL。圖5.17習(xí)題5.20電路圖解：（1）習(xí)題66.1確定圖中晶體管其它兩個(gè)電流的值圖6.1習(xí)題6.1圖解：(a)IC=βIB=200×0.125=25(mA)IE=IB+IC=25.125(mA)(b)IB=IE/(1+β)=5/(1+100)=49.5(μA)IC=IE－IB=4.95(mA)(c)IB=IC/β=3/120=25(μA)IE=IB+IC=3.025(mA)6.2有兩只工作于放大狀態(tài)的晶體管，它們兩個(gè)管腳的電流大小和實(shí)際流向如圖6.2所示。求另一管腳的電流大小，判斷管子是NPN型還是PNP型，三個(gè)管腳各是什么電極；并求它們的值。圖6.2習(xí)題6.2圖解：(a)①-c②-e③-bNPNIE=IB+IC=4+0.1=4.1(mA)β=4/0.1=40(b)①-e②-c③-bNPNIC=IE－IB=5.1－0.1=5(mA)β=5/0.1=506.3試判斷圖6.3所示電路中開關(guān)S放在1、2、3哪個(gè)位置時(shí)的IB最大；放在哪個(gè)位置時(shí)的IB最小，為什么？圖6.3習(xí)題6.3圖解：在①時(shí)，發(fā)射極相當(dāng)于一個(gè)二級管導(dǎo)通，此時(shí)IB就等于此導(dǎo)通電流。在②時(shí)，三極管相當(dāng)于兩個(gè)并聯(lián)的二極管，此時(shí)IB等于兩個(gè)二級管導(dǎo)通電流之和，所以此時(shí)的電流最大。在③時(shí)，發(fā)射極導(dǎo)通，集電結(jié)反偏，集電結(jié)收集電子，所以IB電流下降，此時(shí)電流最小。6.4測得某放大電路中晶體三極管各極直流電位如圖6.4所示，判斷晶體管三極管的類型（NPN或PNP）及三個(gè)電極，并分別說明它們是硅管還是鍺管。圖6.4習(xí)題6.4圖解：(a)①-e②-c③-b硅NPN,(b)①-b②-c③-e鍺PNP(c)①-b②-e③-c鍺PNP6.5用萬用表直流電壓擋測得晶體三極管的各極對地電位如圖6.5所示，判斷這些晶體管分別處于哪種工作狀態(tài)（飽和、放大、截止或已損壞）。圖6.5習(xí)題6.5圖解：(a)截止(b)飽和(c)放大(d)飽和(e)截止(f)損壞6.6某晶體管的極限參數(shù)為ICM=20mA、PCM=200mW、U(BR)CEO=15V，若它的工作電流IC=10mA，那么它的工作電壓UCE不能超過多少？若它的工作電壓UCE=12V，那么它的工作電流IC不能超過多少？解：6.7圖6.6所示電路對正弦信號是否有放大作用？如果沒有放大作用，則說明理由并將錯(cuò)誤加以改正（設(shè)電容的容抗可以忽略）。圖6.6習(xí)題6.7電路圖解：(a)無放大作用。電容C使得集電結(jié)反偏不成立。應(yīng)將電容C改為阻值合適的電阻。(b)無放大作用。VBB使得交流輸入信號無法加到三極管上。應(yīng)在此支路串聯(lián)一阻值合適的電阻。(c)無放大作用。PNP三極管要求VC<VB<VE，同時(shí)電容C使得發(fā)射結(jié)正偏不成立。應(yīng)將VCC的+12V改為－12V，同時(shí)將電容C取消。(d)無放大作用。發(fā)射極正偏不成立。將電阻Rb接地那一端改為接到VCC。6.8確定圖6.7所示電路中ICQ和UCEQ的值圖6.7習(xí)題6.8電路圖解：(a)(b)6.9在圖6.7(a)所示放大電路中，假設(shè)電路其它參數(shù)不變，分別改變以下某一項(xiàng)參數(shù)時(shí)，試定性說明放大電路的IBQ、ICQ和UCEQ將增大、減小還是基本不變。(1)增大Rb；(2)增大VCC；(3)增大β。解：Rb↑VCC↑β↑↓↑不變↓↑↑↑↑↓6.10圖6.8所示為放大電路的直流通路，晶體管均為硅管，判斷它的靜態(tài)工作點(diǎn)位于哪個(gè)區(qū)（放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)）。圖6.8習(xí)題6.10電路圖解：(a)發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，假設(shè)處于放大區(qū)，∴假設(shè)錯(cuò)誤，三極管處于飽和區(qū)。(b)發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，假設(shè)處于放大區(qū)，，∴假設(shè)成立，三極管處于放大區(qū)。(c)發(fā)射結(jié)反偏截止，所以三極管處于截止區(qū)。6.11畫出圖6.9所示電路的直流通路和微變等效電路，并注意標(biāo)出電壓、電流的參考方向。設(shè)所有電容對交流信號均可視為短路。圖6.9習(xí)題6.11電路圖解：(a)(b)(c)(d)6.12放大電路如圖6.10(a)所示。設(shè)所有電容對交流均視為短路，=0.7V，。（1）估算該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q；（2）畫出小信號等效電路；（3）求電路的輸入電阻和輸出電阻；（4）求電路的電壓放大倍數(shù)；（5）若出現(xiàn)如圖6.10（b）所示的失真現(xiàn)象，問是截止失真還是飽和失真？為消除此失真，應(yīng)該調(diào)整電路中哪個(gè)元件，如何調(diào)整？圖6.10習(xí)題6.12電路圖解：(1)(2)(3)(4)(5)此為截止失真，為減小失真，應(yīng)減小Rb使Q點(diǎn)上移。6.13將圖6.10中的晶體管換成一個(gè)PNP型晶體管，VCC=12V，重復(fù)題6.15。解：(1)(2)(3)(4)(5)此為飽和失真，為減小失真，應(yīng)增大Rb使Q點(diǎn)下移或者減小Rc使Q點(diǎn)右移。6.14求解圖6.11所示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。圖6.11習(xí)題6.14電路圖解：(a)(b)6.15圖6.12所示NPN三極管組成的分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中，假設(shè)電路其它參數(shù)不變，分別改變以下某一項(xiàng)參數(shù)時(shí)，試定性說明放大電路的IBQ、ICQ、UCEQ、rbe和將增大、減小還是基本不變。(1)增大Rb1；(2)增大Rb2；(3)增大Re；(4)增大β。圖6.12習(xí)題6.15電路圖圖6.12習(xí)題6.15電路圖解：Rb1↑Rb2↑Re↑β↑↓↑↓↓↓↑↓不變↑↓不變不變↑↓↑不變↓↑↓↑6.16基本放大電路如圖6.13所示。設(shè)所有電容對交流均視為短路，=0.7V，。UCES=0.5V（1）估算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)（ICQ，UCEQ）；（2）求電路的輸入電阻和輸出電阻；（3）求電路的電壓放大倍數(shù)和源電壓放大倍數(shù)；（4）求不失真的最大輸出電壓。解：(1)(2)(3)(4)6.17放大電路如圖6.14所示，設(shè)所有電容對交流均視為短路。已知，。（1）估算靜態(tài)工作點(diǎn)（ICQ，UCEQ）；（2）畫出小信號等效電路圖；（3）求放大電路輸入電阻和輸出電阻；（4）計(jì)算交流電壓放大倍數(shù)源電壓放大倍數(shù)。圖6.13習(xí)題6.16電路圖圖6.14習(xí)題6.17電路圖解：(1)(2)(3)(4)6.18放大電路如圖6.15所示。已知，，，要使，，試選擇、、的阻值。解：，取取則6.19電路如圖6.16所示，設(shè)所有電容對交流均視為短路。已知，，rce可忽略。（1）估算靜態(tài)工作點(diǎn)Q（ICQ、IBQ和UCEQ）；（2）求解、和。圖6.15習(xí)題6.18電路圖圖6.16習(xí)題6.19電路圖解：(1)(2)(3)(4)6.20在圖6.17所示的偏置電路中，利用非線性電阻的溫度補(bǔ)償作用來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，問要求非線性元件具有正的還是負(fù)的溫度系數(shù)？圖6.17習(xí)題6.20電路圖解：T↑→UBE(on)↓→VE=VB－UBE(on)↓為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，必須穩(wěn)定ICQ(IEQ)的值，也即要穩(wěn)定VE的值，所以此時(shí)應(yīng)使VB下降。所以(a)Rt應(yīng)具有負(fù)溫度系數(shù)；(b)Rt應(yīng)具有正溫度系數(shù)。6.21電路如圖6.18所示，設(shè)所有電容對交流均視為短路，UBEQ=－0.7V，=50。試求該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q、、Ri和Ro。圖6.18習(xí)題6.21電路圖解：(1)(2)(3)(4)6.22電路如圖6.19所示，設(shè)所有電容對交流均視為短路，已知，，rce可忽略。（1）估算靜態(tài)工作點(diǎn)Q；（2）求解、和。圖6.19習(xí)題6.22電路圖解：(1)(2)(3)(4)6.23在圖6.20所示電路中，在VT的發(fā)射極接有一個(gè)恒流源，設(shè)UBEQ=0.7V、β=50，各電容值足夠大。試求：(1)靜態(tài)工作點(diǎn)(IBQ、ICQ、VCQ)；(2)動態(tài)參數(shù)、Ri、Ro。圖6.20習(xí)題6.23電路圖解：(1)(2)(3)(4)6.24晶體管電路如圖6.21所示，已知VT1、VT2的特性相同，，，試求的值。解：此為比例電流源電路6.25某集成運(yùn)放的一單元電路如圖6.22所示，VT2、VT3的特性相同，且足夠大，UBE=0.7V，。問:（1）VT2、VT3和R組成什么電路？在電路中起什么作用？（2）電