電路復(fù)試筆試題目及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.在理想運(yùn)算放大器構(gòu)成的反相比例放大電路中，若反饋電阻Rf=100kΩ，輸入電阻R1=10kΩ，則其電壓增益為A.?1B.?10C.?100D.?0.1答案：B解析：反相比例放大器增益公式為Av=?Rf/R1，代入得?10。2.某硅二極管正向?qū)▔航翟谑覝叵录s為0.7V，若將其置于125°C環(huán)境中，其正向壓降將A.升高約0.1VB.降低約0.1VC.升高約0.3VD.基本不變答案：B解析：溫度每升高1°C，硅管正向壓降約下降2mV，125°C?25°C=100°C，下降約200mV，最接近0.1V。3.在CMOS反相器直流電壓傳輸特性曲線(xiàn)中，若VDD=5V，則其高電平噪聲容限VNH等于A.VOH?VIHB.VIH?VOLC.VDD?VIHD.VIL答案：A解析：高電平噪聲容限定義為輸出高電平最小值與輸入高電平最小值之差，即VOH?VIH。4.某NPN晶體管共射放大電路，若基極電流IB=10μA，β=200，則其集電極電流IC約為A.0.5mAB.1mAC.2mAD.4mA答案：C解析：IC=βIB=200×10μA=2mA。5.在RLC串聯(lián)諧振電路中，若R=10Ω，L=1mH，C=100nF，則品質(zhì)因數(shù)Q為A.1B.10C.100D.1000答案：C解析：Q=1/R√(L/C)=1/10√(1×10?3/1×10??)=100。6.某理想電流源Is=2mA與5kΩ電阻并聯(lián)，其諾頓等效電路中的等效電流源與等效電阻分別為A.2mA，5kΩB.2mA，∞C.0mA，5kΩD.2mA，0Ω答案：A解析：理想電流源與內(nèi)阻并聯(lián)，諾頓等效即其本身。7.在555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路中，若外接電容C=100nF，欲使輸出脈沖寬度tw=1ms，則定時(shí)電阻R應(yīng)選A.1kΩB.9.1kΩC.10kΩD.100kΩ答案：B解析：tw≈1.1RC，R=tw/(1.1C)=1×10?3/(1.1×1×10??)≈9.1kΩ。8.某理想變壓器初級(jí)接220V/50Hz，次級(jí)開(kāi)路電壓為22V，若初級(jí)匝數(shù)N1=1000，則次級(jí)匝數(shù)N2為A.10B.50C.100D.200答案：C解析：V1/V2=N1/N2，N2=N1·V2/V1=1000×22/220=100。9.在MOSFET小信號(hào)模型中，跨導(dǎo)gm與靜態(tài)漏極電流ID的關(guān)系為A.gm∝√IDB.gm∝ID2C.gm∝1/IDD.gm與ID無(wú)關(guān)答案：A解析：對(duì)于平方律區(qū)，gm=2√(KnID)，故gm∝√ID。10.某二階低通濾波器在截止頻率處的實(shí)際增益比直流增益低A.?3dBB.?6dBC.?10dBD.?20dB答案：A解析：截止頻率定義為增益下降至直流增益的?3dB處。二、填空題（每空3分，共30分）11.某共源極放大器，靜態(tài)工作點(diǎn)IDQ=1mA，漏極電阻RD=5kΩ，電源電壓VDD=12V，則靜態(tài)漏極電壓VDQ=________V。答案：7解析：VDQ=VDD?IDQRD=12?5=7V。12.在理想積分運(yùn)算放大器電路中，若輸入為方波，則輸出波形為_(kāi)_______。答案：三角波解析：積分器對(duì)方波積分得線(xiàn)性斜坡，組合成三角波。13.某BJT的Early電壓VA=100V，若靜態(tài)VCE=10V，則其輸出電阻ro=________kΩ。已知IC=1mA。答案：100解析：ro=VA/IC=100V/1mA=100kΩ。14.將二進(jìn)制數(shù)(1101101)?轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)為_(kāi)_______。答案：6D解析：0110→6，1101→D。15.某8位DAC的參考電壓VREF=5V，輸入數(shù)字量為10000000?，則輸出模擬電壓為_(kāi)_______V。答案：2.5解析：10000000?=128，滿(mǎn)量程255，輸出=5×128/255≈2.500V。16.在鎖相環(huán)中，若VCO增益KO=10MHz/V，相位檢測(cè)器增益Kd=0.5V/rad，則環(huán)路增益K=________MHz/(rad·s)。答案：5解析：K=Kd·KO=0.5×10=5MHz/rad。17.某電路的傳遞函數(shù)H(s)=10s/(s2+100s+10?)，其阻尼系數(shù)ζ=________。答案：0.5解析：標(biāo)準(zhǔn)二階形式ωn2=10?→ωn=103rad/s，2ζωn=100→ζ=100/(2×103)=0.05。（注：原題故意設(shè)陷阱，實(shí)際計(jì)算得0.05，但空格保留兩位小數(shù)，故填0.05）18.在SPICE仿真中，.tran語(yǔ)句的步長(zhǎng)參數(shù)若設(shè)為0.1ns，則仿真引擎采用________積分算法以保證精度。答案：梯形或Gear解析：默認(rèn)梯形，小步長(zhǎng)可自動(dòng)切換Gear。19.某片內(nèi)LDO的壓差為200mV，負(fù)載電流50mA，則其導(dǎo)通管在壓差處的導(dǎo)通電阻約為_(kāi)_______Ω。答案：4解析：R=ΔV/I=0.2/0.05=4Ω。20.若某CMOS工藝下，單位面積柵氧電容Cox=5fF/μm2，則寬1μm、長(zhǎng)0.1μm的MOS管柵電容為_(kāi)_______fF。答案：0.5解析：Cg=Cox·WL=5×1×0.1=0.5fF。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）21.畫(huà)出由理想運(yùn)算放大器構(gòu)成的差動(dòng)放大器電路圖，并推導(dǎo)其輸出電壓vo與輸入電壓v1、v2的關(guān)系式，要求輸入阻抗匹配。答案：電路圖：四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4，其中R1接v1至反相端，R2接輸出至反相端；R3接v2至同相端，R4接同相端至地。匹配條件：R1=R3，R2=R4。推導(dǎo)：反相端節(jié)點(diǎn)方程：(v1?v?)/R1=(v??vo)/R2同相端節(jié)點(diǎn)方程：(v2?v+)/R3=v+/R4理想運(yùn)放v+=v?，且R1=R3，R2=R4，解得vo=(R2/R1)(v2?v1)。輸入阻抗：v1端看入R1，v2端看入R3，若R1=R3，則兩端輸入阻抗相等，實(shí)現(xiàn)匹配。22.解釋MOSFET溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)，并給出考慮該效應(yīng)的I?V修正公式。答案：溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)指當(dāng)VDS增大時(shí)，漏端耗盡區(qū)擴(kuò)展，有效溝道長(zhǎng)度Leff減小，導(dǎo)致在飽和區(qū)ID隨VDS增加而略微上升，輸出特性曲線(xiàn)不水平。修正公式：ID=1/2·μnCox(W/L)(VGS?Vth)2(1+λVDS)其中λ為溝道長(zhǎng)度調(diào)制系數(shù)，λ∝1/L。23.某放大器在1kHz處測(cè)得開(kāi)路電壓增益Av=100，輸出電阻Ro=1kΩ，負(fù)載RL=9kΩ，求負(fù)載上的實(shí)際電壓增益，并以dB表示。答案：實(shí)際增益Av'=Av·RL/(Ro+RL)=100×9/(1+9)=90dB值：20log??90≈39.1dB。24.簡(jiǎn)述鎖相環(huán)鎖定過(guò)程中頻率捕獲與相位捕獲的區(qū)別，并說(shuō)明捕獲范圍與鎖定范圍的關(guān)系。答案：頻率捕獲：VCO頻率從初始頻差較大進(jìn)入鑒相器可檢測(cè)范圍，主要靠頻率檢測(cè)器或掃頻完成，范圍稱(chēng)捕獲帶ΔωC。相位捕獲：頻率進(jìn)入鎖定帶后，環(huán)路通過(guò)相位差調(diào)整VCO相位，使剩余相位誤差趨于穩(wěn)態(tài)，范圍稱(chēng)鎖定帶ΔωL。關(guān)系：ΔωC≥ΔωL，捕獲范圍受環(huán)路濾波器帶寬限制，鎖定范圍受VCO調(diào)諧范圍與鑒相器線(xiàn)性區(qū)限制。25.給出一種利用RC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)90°移相的電路結(jié)構(gòu)，并計(jì)算在f=1kHz時(shí)所需的RC乘積。答案：采用一階全通濾波器：運(yùn)放同相端經(jīng)R接地，反相端經(jīng)R接輸入，反饋路徑為R與C串聯(lián)，中點(diǎn)接輸出。傳遞函數(shù)：H(jω)=(1?jωRC)/(1+jωRC)，幅度恒為1，相位φ=?2arctan(ωRC)。令φ=?90°，則arctan(ωRC)=45°→ωRC=1→RC=1/(2πf)=1/(2π×1000)=0.159ms。取R=1.59kΩ，C=0.1μF即可。四、計(jì)算題（每題15分，共45分）26.圖示電路（文字描述）：NPN共射放大器，VCC=12V，RB1=33kΩ，RB2=10kΩ，RE=1kΩ，RC=3kΩ，RL=6kΩ，β=200，VBE=0.7V，忽略Early效應(yīng)，電容足夠大。(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ、VCEQ；(2)畫(huà)小信號(hào)等效電路，求電壓增益Av=vo/vs（源電阻Rs=600Ω）；(3)求輸入電阻Ri與輸出電阻Ro。答案：(1)戴維南等效：VBB=VCC·RB2/(RB1+RB2)=12×10/43≈2.79V，RB=RB1∥RB2=7.67kΩ。IBQ=(VBB?VBE)/(RB+(β+1)RE)=(2.79?0.7)/(7.67+201×1)=2.09/208.67≈0.01mAICQ=βIBQ=2mAVCEQ=VCC?ICQ(RC+RE)=12?2×4=4V(2)rπ=βVT/IC=200×26mV/2mA=2.6kΩgm=IC/VT=2/26≈0.077S小信號(hào)電路：基極經(jīng)Rs、RB到地，發(fā)射極經(jīng)RE到地，集電極經(jīng)RC∥RL到地。Av=?gm(RC∥RL)·RB/(Rs+RB+rπ+(β+1)RE)RC∥RL=3∥6=2kΩ分母：Rs+RB+rπ+201×1=0.6+7.67+2.6+201=211.87kΩnumerator：0.077×2000×7.67/211.87≈5.6Av≈?5.6(3)Ri=RB∥[rπ+(β+1)RE]=7.67∥[2.6+201]=7.67∥203.6≈7.4kΩRo=RC=3kΩ（忽略Early）27.某二階低通濾波器傳遞函數(shù)H(s)=10?/(s2+500s+10?)。(1)求諧振角頻率ωn、阻尼系數(shù)ζ、截止角頻率ωc；(2)若輸入信號(hào)vin(t)=2cos(ωnt+30°)，求穩(wěn)態(tài)輸出幅度與相位；(3)欲將阻尼系數(shù)提升至1，需如何修改元件，給出具體方案。答案：(1)標(biāo)準(zhǔn)形式ωn2=10?→ωn=1000rad/s2ζωn=500→ζ=500/2000=0.25截止頻率ωc=ωn√(1?2ζ2+√(4ζ??4ζ2+2))≈1000×1.51≈1510rad/s(2)在ω=ωn處，|H(jωn)|=1/(2ζ)=2，相位=?90°輸出幅度=2×2=4V，相位=30°?90°=?60°(3)二階LC無(wú)源：ζ=R/2√(C/L)，令ζ=1，則R=2√(L/C)原ζ=0.25對(duì)應(yīng)R=0.5√(L/C)，需將R增大4倍，或并聯(lián)減小L至1/16，或串聯(lián)增大C至16倍。例如保持L=1mH，C=1μF，則R=2√(1×10?3/1×10??)=63.2Ω，將原電阻換為63Ω即可。28.開(kāi)關(guān)電源降壓型Buck，輸入Vin=24V，輸出Vo=5V，負(fù)載Io=2A，開(kāi)關(guān)頻率f=300kHz，電感電流紋波ΔIL=0.4A，輸出電壓紋波ΔVo≤50mV。(1)求占空比D；(2)計(jì)算所需電感L；(3)計(jì)算所需輸出電容C及其ESR上限；(4)若采用同步整流，估算滿(mǎn)載效率可達(dá)多少，給出損耗明細(xì)。答案：(1)D=Vo/Vin=5/24≈0.208(2)ΔIL=(Vin?Vo)D/(Lf)→L=(Vin?Vo)D/(fΔIL)=(19)×0.208/(3×10?×0.4)≈33μH(3)電容提供電荷ΔQ=ΔIL·T/8，T=1/f=3.33μs，ΔQ=0.4×3.33×10??/8=0.167μCΔVo=ΔQ/C→C≥ΔQ/ΔVo=0.167×10??/0.05≈3.3μF考慮ESR：ΔVo_esr=ESR·ΔIL≤50mV→ESR≤0.05/0.4=0.125Ω選用22μF陶瓷X5R，ESR<10mΩ，滿(mǎn)足。(4)損耗：導(dǎo)通損耗：高邊Rds_on=20mΩ，低邊8mΩ，Irms=√[D(Io2+ΔIL2/12)]≈√0.208×4≈0.91A，Psw=0.912×0.02≈16.6mW低邊：Irms≈√[(1?D)(Io2+ΔIL2/12)]≈1.77A，Psync=1.772×0.008≈25mW電感銅損：DCR=8mΩ，Pcu=22×0.008=32mW電容ESR：Pcap=Irms_cap2·ESR≈(ΔIL/√12)2×0.01≈0.13mW控制與驅(qū)動(dòng)：≈30mW總損耗≈104mW，輸出功率10W，效率≈10/(10+0.104)≈98.9%五、綜合設(shè)計(jì)題（25分）29.設(shè)計(jì)一款可編程恒流源，要求：·輸出電流范圍1mA~100mA，步進(jìn)1mA，精度±0.5%；·負(fù)載為可變電阻RL=0~50Ω，電源電壓VCC=15V；·采用12位DAC、單片機(jī)3.3V供電、單電源運(yùn)放；·提供過(guò)流保護(hù)、開(kāi)路檢測(cè)、溫度漂移<100ppm/°C；·給出完整原理圖（文字描述）、關(guān)鍵器件選型、計(jì)算過(guò)程、軟件流程。答案：(1)拓?fù)洌翰捎谩斑\(yùn)放+NMOS+采樣電阻”串聯(lián)恒流源，高端采樣。采樣電阻Rs=1Ω/0.5W，電流100mA時(shí)壓降100mV，功耗10mW，溫漂50ppm/°C的金屬膜。NMOS選AO3400，Vth<2V，Rds_on<50mΩ@Vgs=4.5V，余量充足。運(yùn)放選OPA333，軌到軌輸入輸出，失調(diào)漂移0.05μV/°C，增益誤差<0.1%。(2)DAC：MCP4725，12位，I2C接口，參考2.5V由REF3225提供，溫漂4ppm/°C。輸出0~2.5V對(duì)應(yīng)0~100mVacrossRs，電流0~100mA。DACLSB=2.5V/4096≈0.61mV，對(duì)應(yīng)電流步進(jìn)0.61mA，需軟件插值：設(shè)DAC碼D=I·1000·Rs·409