2025年(完整版)模擬電子技術(shù)教程課后習(xí)題答案一、半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路1.1電路如圖所示，已知輸入電壓ui=10sinωt（V），R=1kΩ，二極管為理想二極管。試畫出輸出電壓uo的波形，并計算uo的平均值。解：理想二極管導(dǎo)通時壓降為0，截止時視為開路。當(dāng)ui>0時，二極管D正向?qū)ǎ瑄o=ui；當(dāng)ui≤0時，二極管截止，uo=0。因此輸出波形為半波整流波形，僅保留輸入電壓的正半周。輸出電壓平均值Uo(AV)為正半周正弦波的平均值，計算公式為：Uo(AV)=(1/(2π))∫?^π10sinωtd(ωt)=(10/(2π))×2=10/π≈3.18V1.2穩(wěn)壓管電路如圖，Vz=6V，Izmin=5mA，Izmax=30mA，Vi=15V，RL=1kΩ。求限流電阻R的取值范圍。解：穩(wěn)壓管正常工作需滿足Izmin≤Iz≤Izmax。負(fù)載電流IL=Vz/RL=6V/1kΩ=6mA?？傠娏鱅=Iz+IL，因此I的范圍為(5+6)mA=11mA到(30+6)mA=36mA。限流電阻R需滿足R=(Vi-Vz)/I，代入I的范圍：Rmin=(15-6)/36mA=9/0.036=250ΩRmax=(15-6)/11mA≈9/0.011≈818Ω故R的取值范圍為250Ω≤R≤818Ω。二、雙極型三極管及放大電路基礎(chǔ)2.1共射放大電路如圖，VCC=12V，RB=300kΩ，RC=3kΩ，β=50，UBE=0.7V。求靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、UCEQ。解：直流通路中，基極電流IBQ=(VCC-UBE)/RB=(12-0.7)/300kΩ≈11.3/300≈0.0377mA=37.7μA集電極電流ICQ=βIBQ=50×0.0377≈1.885mA管壓降UCEQ=VCC-ICQRC=12-1.885×3≈12-5.655=6.345V2.2上題中，若RL=3kΩ，rbe=1kΩ，求電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro。解：動態(tài)分析時，交流負(fù)載電阻RL'=RC∥RL=3kΩ∥3kΩ=1.5kΩ電壓放大倍數(shù)Au=-βRL'/rbe=-50×1.5/1=-75輸入電阻Ri=RB∥rbe≈300kΩ∥1kΩ≈1kΩ（因RB遠(yuǎn)大于rbe）輸出電阻Ro≈RC=3kΩ三、場效應(yīng)管放大電路3.1共源放大電路中，N溝道耗盡型MOS管的IDSS=4mA，UGS(off)=-4V，靜態(tài)時UGSQ=-2V。求漏極電流IDQ及跨導(dǎo)gm。解：耗盡型MOS管的轉(zhuǎn)移特性為ID=IDSS(1-UGS/UGS(off))2代入UGSQ=-2V，IDQ=4mA×(1-(-2)/(-4))2=4×(1-0.5)2=4×0.25=1mA跨導(dǎo)gm=(2IDSS/|UGS(off)|)(1-UGSQ/UGS(off))=(2×4mA/4V)(1-(-2)/(-4))=2mA/V×0.5=1mA/V四、集成運算放大器4.1反相比例運算電路中，R1=10kΩ，RF=100kΩ，運放為理想器件。求閉環(huán)增益Avf、輸入電阻Ri及平衡電阻Rp。解：反相比例電路的閉環(huán)增益Avf=-RF/R1=-100/10=-10輸入電阻Ri=R1=10kΩ（信號從反相端輸入，同相端接地）平衡電阻Rp=R1∥RF=10kΩ∥100kΩ≈9.09kΩ（用于抵消輸入偏置電流的影響）4.2同相比例運算電路中，R1=10kΩ，RF=90kΩ，求Avf及輸入電阻Ri。解：同相比例電路的閉環(huán)增益Avf=1+RF/R1=1+90/10=10理想運放的同相輸入端輸入電阻趨于無窮大，因此電路輸入電阻Ri≈∞五、放大電路中的反饋5.1電路如圖，判斷反饋類型并說明對性能的影響。解：輸出電壓通過電阻RF反饋至反相輸入端，反饋信號與輸入信號在反相端以電流形式比較（并聯(lián)反饋），反饋取樣對象為輸出電壓（電壓反饋）。用瞬時極性法：輸入信號vi↑→反相端電位↑→輸出vo↓→RF反饋電流if↑（從反相端流向輸出端），削弱凈輸入電流id=ii-if，故為負(fù)反饋。綜上為電壓并聯(lián)負(fù)反饋，可穩(wěn)定輸出電壓，降低輸出電阻，減小輸入電阻。六、功率放大電路6.1OCL電路中，VCC=±15V，RL=8Ω，三極管飽和壓降UCES=2V。求最大輸出功率Pom及效率η。解：最大輸出電壓幅值Uom=VCC-UCES=15-2=13V最大輸出功率Pom=Uom2/(2RL)=132/(2×8)=169/16≈10.56W電源提供的平均功率PV=(2/π)(VCC×Iom)，其中Iom=Uom/RL=13/8≈1.625APV=(2/π)(15×1.625)≈(2/π)×24.375≈15.52W效率η=Pom/PV≈10.56/15.52≈68%（考慮飽和壓降時略低于理想值78.5%）七、信號產(chǎn)生電路7.1RC橋式振蕩電路中，R=10kΩ，C=0.01μF，求振蕩頻率f0。若運放構(gòu)成同相放大器，需滿足什么條件？解：RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率f0=1/(2πRC)=1/(2×3.14×10kΩ×0.01μF)=1/(6.28×10??)≈1592Hz振蕩需滿足相位平衡（RC網(wǎng)絡(luò)提供0°相移，放大器也需0°相移，故采用同相放大）和振幅平衡（放大器增益A≥3）。八、直流電源8.1橋式整流電容濾波電路中，交流輸入電壓有效值Ui=20V，f=50Hz，RL=100Ω，要求輸出電壓Uo=24V。求濾波電容C的最小值（取系數(shù)4）。解：電容濾波電路輸出電壓Uo≈1.2Ui（橋式），但本題Uo=24V>1.2×20=24V，符合近似條件。放電時間常數(shù)τ=RLC≥(3~5)T/2，T=1/50=0.02s，取4倍則τ≥4×0.01=0.04sC≥τ/RL=0.04/100=4×10??F=400μF九、綜合設(shè)計題9.2設(shè)計一個電壓放大倍數(shù)為-50、輸入電阻≥10kΩ、輸出電阻≤3kΩ的單級共射放大電路。已知VCC=12V，β=100，UBE=0.7V，rbe≈1kΩ。解：（1）輸入電阻Ri=RB∥rbe≥10kΩ，因rbe=1kΩ，故RB需遠(yuǎn)大于10kΩ，取RB=300kΩ（300kΩ∥1kΩ≈1kΩ不滿足，需調(diào)整）。實際Ri=RB∥rbe≥10kΩ，故RB≥Ri×rbe/(Ri-rbe)=10k×1k/(10k-1k)≈1.11kΩ（不合理，說明需采用分壓偏置電路）。（2）改用分壓偏置，設(shè)Rb1=30kΩ，Rb2=10kΩ，靜態(tài)時UBQ=VCC×Rb2/(Rb1+Rb2)=12×10/40=3V，UEQ=UBQ-UBE=2.3V，IEQ=UEQ/Re=2.3V/Re（設(shè)Re=1kΩ，則IEQ=2.3mA）。（3）ICQ≈IEQ=2.3mA，IBQ=ICQ/β=23μA。（4）電壓放大倍數(shù)Au=-β(RC∥RL)/rbe=-50，設(shè)RL=∞（空載），則RC=|Au|×rbe/β=50×1kΩ/100=0.5kΩ（過小，調(diào)整Re=0.5kΩ，IEQ=2.3/0.5=4.6mA，rbe=200+(1+β)26mV/IEQ≈200+101×26/4.6≈200+570≈770Ω）。（5）Au=-100×RC/0.77kΩ=-5