模拟电子技术习题及答案

模拟电子技术习题及答

案

This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.

模拟电子技术

第1章半导体二极管及其基本应用

1．1 填空题

1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。

2．本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成 N 型半导体，其多数载流子是

电子；若掺入微量的三价元素，则形成 P 型半导体，其多数载流子是空穴。

3．PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。

4．当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向压降将减小。

5．整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动的直流电。稳

压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。

6．发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。

7．光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。

8．测得某二极管的正向电流为1 mA，正向压降为 V，该二极管的直流电阻等于 650 Ω，交流电阻等于 26 Ω。

1．2 单选题

1．杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于( C )。

A．温度 B．掺杂工艺 C．掺杂浓度 D．晶格缺陷

2．PN结形成后，空间电荷区由( D )构成。

A．价电子 B．自由电子 C．空穴 D．杂质离子

3．硅二极管的反向电流很小，其大小随反向电压的增大而( B )。

A．减小 B．基本不变 C．增大

4．流过二极管的正向电流增大，其直流电阻将( C )。

A．增大 B．基本不变 C．减小

5．变容二极管在电路中主要用作( D )。、

A．整流 B．稳压 C．发光 D．可变电容器

1．3 是非题

1．在N型半导体中如果掺人足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。( √ ) 2．因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。( × )

时会损坏。( × )

3．二极管在工作电流大于最大整流电流I

4．只要稳压二极管两端加反向电压就能起稳压作用。( × )

1．4 分析计算题

1．电路如图T1．1所示，设二极管的导通电压U

=，试写出各电路的输出电压Uo

D(on)

值。

解：(a)二极管正向导通，所以输出电压U 0＝(6—V ＝ V 。

(b)令二极管断开，可得U P ＝6 V 、U N ＝10 V ，U P

(c)令V 1、V 2均断开，U N1＝0V 、U N2＝6V 、U P ＝10V ，U P —U N1>Up —U N2，故V 1优先导通后，V 2截止，所以输出电压U 0＝ V 。

2．电路如图T1．2所示，二极管具有理想特性，已知ui ＝(sin ωt)V ，试对应画出u i 、u 0、i D 的波形。

解：输入电压u i 为正半周时，二极管正偏导通，所以二极管两端压降为零，即u 0＝0，而流过二极管的电流i D ＝u i ／R ，为半波正弦波，其最大值I Dm ＝10 V ／1 k Ω＝10 mA ；当u i 为负半周时，二极管反偏截止，i D ＝0，u 0＝u i 为半波正弦波。因此可画出电压u 0电流i D 的波形如图(b)所示。

3．稳压二极管电路如图T1．3所示，已知U Z ＝5 V ，I Z ＝5 mA ，电压表中流过的电流忽略不计。试求当开关s 断开和闭合时，电压表○

V 和电流表○A 1、○A 2读数分别为多大?

解：当开关S 断开，R 2支路不通，I A2＝0，此时R 1与稳压二极管V 相串联，因此由图可得

可见稳定二极管处于稳压状态，所以电压表的读数为5 V 。

当开关S 闭合，令稳压二极管开路，可求得R 2两端压降为

故稳压二极管不能被反向击穿而处于反向截止状态，因此，R

1、R

构成串联电路，

电流表A

1、A

的读数相同，即

而电压表的读数，即R

两端压降为 V。

第2章半导体三极管及其基本应用

2．1 填空题

1．晶体管从结构上可以分成 PNP 和 NPN 两种类型，它工作时有

2 种载流子参与导电。

2．晶体管具有电流放大作用的外部条件是发射结正偏，集电结反偏。 3．晶体管的输出特性曲线通常分为三个区域，分别是放大、饱和、截止。

4．当温度升高时，晶体管的参数β增大，I

CBO 增大，导通电压U

减小。

5．某晶体管工作在放大区，如果基极电流从10μA变化到20μA时，集电极电流从1mA变为 mA，则交流电流放大系数β约为 99 。

6．某晶体管的极限参数I

CM =20mA、P

=100mW、U

(BR)CEO

=30V，因此，当工作电压U

=10V

时，工作电流I

C 不得超过 10 mA；当工作电压U

=1V时，I

不得超过 20 mA；当工作

电流I

C =2 mA时，U

不得超过 30 V。

7．场效应管从结构上可分为两大类：结型、 MOS ；根据导电沟道的不同又可分为 N沟道、 P沟道两类；对于MOSFET，根据栅源电压为零时是否存在导电沟道，又可分为两种：耗尽型、增强型。

8．U

GS(off)表示夹断电压，I

DSS

表示饱和漏极电流，它们是耗尽型场效应管

的参数。

2．2 单选题

1．某NPN型管电路中，测得U

BE =0 V，U

= —5 V，则可知管子工作于( C )状态。

A．放大 B．饱和 C．截止 D．不能确定

2．根据国产半导体器件型号的命名方法可知，3DG6为( B )。

A．NPN型低频小功率硅晶体管 B．NPN型高频小功率硅晶体管

C．PNP型低频小功率锗晶体管 D．NPN型低频大功率硅晶体管

3．输入( C )时，可利用H参数小信号电路模型对放大电路进行交流分析。

A．正弦小信号 B．低频大信号 C．低频小信号 D．高频小信号4．( D )具有不同的低频小信号电路模型。

A．NPN型管和PNP型管 B．增强型场效应管和耗尽型场效应管

C．N沟道场效应管和P沟道场效应管 D．晶体管和场效应管

5．当U

＝0时，( B )管不可能工作在恒流区。

A．JFET B．增强型MOS管 C．耗尽型MOS管 D．NMOS管6．下列场效应管中，无原始导电沟道的为( B )。

A．N沟道JFET B．增强~AI PMOS管

C．耗尽型NMOS管 D．耗尽型PMOS管

2．3 是非题

1．可以采用小信号电路模型进行静态工作点的分析。( × )

2．MOSFET具有输入阻抗非常高、噪声低、热稳定性好等优点。( √ ) 3．EMOS管存在导电沟道时，栅源之间的电压必定大于零。( × )

4．结型场效应管外加的栅源电压应使栅源间的PN结反偏。( √ )

5．场效应管用于放大电路时，应工作于饱和区。( √ )

2．4 分析计算题

1．图T2．1所示电路中的晶体管为硅管，试判断其工作状态。

解：(a)U

BE =U

—U

＝—0＝，发射结正偏；

U BC =U

—U

＝—3＝— V，集电结反偏

因此晶体管工作在放大状态。

(b) U

BE =U

—U

＝2—3＝—1V，发射结反偏；

U BC =U

—U

＝2—5＝—3 V，集电结反偏

因此晶体管工作在截止状态。

BE =U

—U

＝3—＝，发射结正偏；

U BC =U

—U

＝3—＝，集电结正偏

因此晶体管工作在饱和状态。

(d)该管为PNP型晶体管

U EB =U

—U

＝(—2)—(—＝，发射结正偏；

—U

＝(—5)—(—＝—，集电结反偏因此晶体管工作在放大状态。

2．图T2．2所示电路中，晶体管均为硅管，β=100，试判断各晶体管工作状态，

并求各管的I

B 、I

、U

。

解：(a)方法一：

设晶体管工作在放大状态，则有 I

C ＝βI

＝100×＝

＝12—×3＝— V<0

说明上述假设不成立，晶体管已工作在饱和区。

令晶体管的饱和压降U

CE(Sat)

＝ V，则集电极电流为

因此可得晶体管的I B ＝ mA 、I C ＝I CS ＝ mA 、U CE ＝U CE(Sat)＝ V

方法二：

因为I B >I BS ，所以晶体管处于饱和状态，因而有

I B ＝ mA 、I C ＝I CS ＝ mA 、U CE ＝U CE(Sat)＝ V

(b) A mA K V

I B μ4.80084.0510)7.06(==Ω

设晶体管工作在放大状态，则有

I C ＝100× 4 mA ＝ mA

U CE ＝5 V —×3＝ V> U CE(Sat)

说明晶体管工作在放大状态，故上述假设成立，计算结果正确。

(c)基极偏压为负电压，发射结和集电结均反偏，所以晶体管截止，则I B ＝0，I C ＝0，U CE ＝5 V

3．放大电路如图T2．3所示，试图中所有电容对交流信号的容抗近似为零，试画出各电路的直流通路、交流通路和小信号等效电路。

解：(a)将C 1、C 2断开，即得直流通路如下图(a)所示；将C 1、C 2短路、直流电源对地短接，即得交流通路如下图(b)所示；将晶体管用小信号电路模型代人，即得放大电路小信号等效电路如下图(c)所示。

(b)按上述相同方法可得放大电路的直流通路、交流通路、小信号等效电路如下图 (a)、(b)、(c)所示。

4．场效应管的符号如图T2．4所示，试指出各场效应管的类型，并定性画出各管的转移特性曲线。

解：(a)为P沟道耗尽型MOS管，它的转移特性曲线如下图(a)所示，其特点是u

＝0

时，i

D ＝—I

DSS

(b)为N沟道增强型MOS管，它的转移特性曲线如下图(b)所示，其特点是u

＝0

时， i

＝0

(c)为N沟道结型场效应管，它的转移特性曲线如下图(c)所示，其特点是u

＝0

时，i

D ＝I

DSS

，且u

≤0

第3章放大电路基础

3．1 填空题

1．放大电路的输入电压U

i ＝10 mV，输出电压U

＝1 V，该放大电路的电压放大倍数

为 100 ，电压增益为 40 dB。

2．放大电路的输入电阻越大，放大电路向信号源索取的电流就越小，输入电压也就越大；输出电阻越小，负载对输出电压的影响就越小，放大电路的负载能力就越强。

3．共集电极放大电路的输出电压与输入电压同相，电压放大倍数近似为

1 ，输入电阻大，输出电阻小。

4．差分放大电路的输入电压U

i1＝1 V，U

＝ V，则它的差模输入电压U

＝ V，共

模输入电压U

＝ V。

5．差分放大电路对差模输入信号具有良好的放大作用，对共模输入信号具有很强的抑制作用，差分放大电路的零点漂移很小。

6．乙类互补对称功放由 NPN 和 PNP 两种类型晶体管构成，其主要优点是

效率高。

7．两级放大电路，第一级电压增益为40 dB，第二级电压放大倍数为10倍，则两级总电压放大倍数为 1000 倍，总电压增益为 60 dB。

8．集成运算放大器输入级一般采用差分放大电路，其作用是用来减小

零点漂移。

9．理想集成运算放大器工作在线性状态时，两输入端电压近似相等，称为虚短；输入电流近似为 0 ，称为虚断。

10．集成运算放大器的两输入端分别称为同相输入端和反相输入端，前者的极性与输出端反相，后者的极性与输出端同相。

3．2 单选题

1．测量某放大电路负载开路时输出电压为3 V，接入2 kΩ的负载后，测得输出电压为1 V，则该放大电路的输出电阻为( D )kΩ。

A． B． C． D．4

2．为了获得反相电压放大，则应选用( A )放大电路。

A．共发射极 B．共集电极 C．共基极 D．共栅极

3．为了使高内阻的信号源与低阻负载能很好配合，可以在信号源与负载之间接入( B )放大电路。

A．共发射极 B．共集电极 C．共基极 D．共源极

4．放大电路如图T3．1所示，已知R

S ＝R

，且电容器容量足够大，则该放大电路两

输出电压u

0l 与u

之间的大小关系为( B )。

A． u

0l = u

B．u

= －u

C． u

＞u

D． u

＜u

5．选用差分电路的原因是( A )。

A．减小温漂 B．提高输入电阻 C．减小失真 D．稳定放大倍数6．差分放大电路中适当增大公共发射极电阻，将会使电路的( D )增大。

A．差模电压增益D．共模电压增益 C．差模输入电阻D．共模抑制比7．功率放大电路中采用乙类工作状态是为了提高( B )。

A．输出功率 B．放大器效率 C．放大倍数 D．负载能力

8．由两管组成的复合管电路如图T3．2所示，其中等效为PNP型的复合管是( A )。

9．OTL电路负载电阻R

L ＝10Ω，电源电压V

=10 V，略去晶体管的饱和压降，其最大

不失真输出功率为( B )W。

A．10 B，5 C． D．

10．集成运算放大器构成的放大电路如图T3．3所示，已知集成运算放大器最大输出电压Uom＝±10 V，ui＝5 V，则该放大电路的输出电压为( C )V。

A．-5 B．0 C．5 D．10

3．3 是非题

1．放大电路的输出电阻只与放大电路的负载有关，而与输入信号源内阻无关。( × )

2．共发射极放大电路由于输出电压与输人电压反相，输入电阻不是很大而且输出电阻又较大，故很少应用。，( × )

3．单端输出的具有电流源的差分放大电路，主要靠电流源的恒流特性来抑制温漂。( √ )

4．乙类互补对称功率放大电路输出功率越大，功率管的损耗也越大，所以放大器效率也越小。( × )

5．OCL电路中输入信号越大，交越失真也越大。( × )

6．直接耦合放大电路存在零点漂移的主要原因是晶体管参数受温度影响。( √ ) 3．4 分析计算题

1．放大电路如图T3．4所示，已知晶体管的U BEQ ＝ V ，β＝99，r bb ′＝200Ω，各电容在工作频率上的容抗可略去。

试：(1)求静态工作点I CQ 、U CEQ ；

(2)画出放大电路的交流通路和微变等效电路，求出r be ；

(3)求电压放大倍数Au ＝u o ／u i 及输入电阻R i 、输出电阻R 0。

解：(1)求I CQ 、U CEQ 、I BQ

电路构成分压式电流负反馈偏置电路，所以

(2)画出放大电路的交流通路和微变等效电路，分别如图(a)、(b)所示。

(3)求A u ，R i 、R 0

由图 (b)可得

2．差分放大电路如图T3．5所示，已知I 0＝2 mA 。

试：(1)求放大电路的静态工作点I CQ2、U CQ2；

(2)当u i ＝10 mV 时，i C1＝ mA ，求V 2管集电极电位u c2、输出电压u 0以及电压放

大倍数Au ＝u o ／u i 。

解：(1)求I CQ2和U CQ2

由图3．42可知：mA I I CQ 12

202===

(2)求u C2、u 0及Au

根据差分放大电路的传输特性可知

当i C1＝时，i C2＝I 0一i C1＝2—＝ mA

所以V 2管集电极电位为

u C2＝Vcc 一i C2 Rc ＝6 V 一×3＝ V

放大电路的输出电压u 0为

u 0＝u C2一U CQ2＝—3＝ V

所以，电压放大倍数为 60106.00===

V u u A i u 3．放大电路如图T3．6所示。

试：(1)说明二极管V 3、V 4的作用；

(2)说明晶体管V 1、V 2工作在什么状态?

(3)当U im ＝4 V 时，求出输出功率P 0的大小。

解：(1)V 3、V 4正向导通，其压降提供给功率管V 1、V 2作为发射结小正向偏置电压，用以克服交越失真。

(2)因V 1、V 2管发射结加有小正向偏置电压，所以它们工作在甲乙类状态。

(3)因U om ≈U im ＝4 V ，所以输出功率为

4．集成运算放大器构成的反相和同相放大电路如图T3．7所示，试分别求出它们的电压放大倍数Au ＝u o ／u i 及输入电阻R i 。

解：图(a)为反相放大电路，所以

230

-=-

=u A R i ＝30K Ω 图(b)为同相放大电路，所以

R i ＝20+40＝60 K Ω

第4章负反馈放大电路

4．1 填空题

1，将反馈引入放大电路后，若使净输入减小，则引人的是负反馈，若使净输入增加，则引入的是正反馈。

2．反馈信号只含有直流量的，称为直流反馈，反馈信号只含有交流量的，称为交流反馈。

3．反馈放大电路中，若反馈信号取自输出电压，则说明电路引入的是

电压反馈，若反馈信号取自输出电流，则是电流反馈；在输入端，反馈信号与输入信号以电压方式进行比较，则是串联反馈，反馈信号与输入信号以电流方式进行比较，则是并联反馈。

4．负反馈虽然使放大电路的增益减小，但能使增益的稳定提高，通频带展宽，非线性失真减小。

5．电压负反馈能稳定输出电压，使输出电阻减小；电流负反馈能稳定输出电流，使输出电阻增大。

6．放大电路中为了提高输入电阻应引入串联反馈，为了降低输入电阻应引入并联反馈。

7．负反馈放大电路中，其开环电压放大倍数Au=90，电压反馈系数Fu=，则反馈深度为 10 ，闭环放大倍数为 9 。

8．深度负反馈放大电路有：x

i ≈ x

，即x

≈ 0 。

4．2 单选题

1．放大电路中有反馈的含义是( C )。

A．输出与输入之间有信号通路 B．输出与输入信号成非线性关系 C．电路中存在反向传输的信号通路 D．除放大电路以外还有信号通路2．直流负反馈在放大电路中的主要作用是( D )。

A．提高输入电阻 B．降低输人电阻

C．提高增益 D．稳定静态工作点

3．并联负反馈能使放大电路的( B )。

A．输人电阻增大 B．输入电阻减小

C．输入电阻不变 D．输出电阻减小

4．在放大电路中，如果希望输出电压受负载影响很小，同时对信号源的影响也要小，则需引入负反馈的类型为( A )。

A．电压串联 B．电压并联 C．电流串联 D．电流并联

5．负反馈放大电路中，A为开环放大倍数，F为反馈系数，则在深度负反馈条件下，放大电路的闭环放大倍数且，近似为( B )。

A．F B．1／F C．A D．1+AF

4．3 是非题

1．直流负反馈只存在于直接耦合电路中，交流负反馈只存在于阻容耦合电路中。( × )

2．若放大电路的A＞0，则接入的反馈一定是正反馈，若A＜0，则接入的反馈一定是负反馈。( × )

3．共集电极放大电路，由于且Au≤1，故该电路没有负反馈。( × )

4．当输入信号是一个失真的正弦波，加人负反馈后能使失真减小。( × )

5．负反馈只能改善反馈环路以内电路的放大性能，对反馈环路之外电路无效。

( √ )