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模拟电路部分习题答案
第二章晶体二极管及应用电路
2-1．填空
（1）N型半导体是在本征半导体中掺入五价元素；P型半导体是在本征半导体中掺入三价元素。

（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流会增大。

（3）PN结的结电容包括势垒电容和扩散电容。

（4）晶体管的三个工作区分别是放大区、截止区和饱和区。

在放大电路中，晶体管通常工作在放大区区。

（5）结型场效应管工作在恒流区时，其栅-源间所加电压应该反偏。

（正偏、反偏）2-2．判断下列说法正确与否。

（1）本征半导体温度升高后，两种载流子浓度仍然相等。

（）
（2）P型半导体带正电，N型半导体带负电。

（）
（3）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。

（）
（4）只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用。

（）
（5）晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过。

（）
（6）在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。

（）（7）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。

（）
（8）若耗尽型N沟道MOS场效应管的U GS大于零，则其输入电阻会明显减小。

（）答案：（1）对；温度升高后，载流子浓度会增加，但是对于本征半导体来讲，电子和空穴的数量始终是相等的。

（2）错；对于P型半导体或N型半导体在没有形成PN结时，处于电中性的状态。

（3）对；结型场效应管在栅源之间没有绝缘层，所以外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。

（4）错；稳压管要进入稳压工作状态两端加反向电压必须达到稳压值。

（5）错；晶体管工作在饱和状态和放大状态时发射极有电流流过，只有在截止状态时没有电流流过。

（6）对；N型半导体中掺入足够量的三价元素，不但可复合原先掺入的五价元素，而且可使空穴成为多数载流子，从而形成P型半导体。

（7）对；PN结在无光照、无外加电压时，处于动态平衡状态，扩散电流和漂移电流相等。

（8）错。

绝缘栅场效应管因为栅源间和栅漏之间有SiO2绝缘层而使栅源间电阻非常大。

因此耗尽型N沟道MOS场效应管的U GS大于零，有绝缘层故而不影响输入电阻。

2-3．怎样用万用表判断二极管的正、负极性及好坏？
答：可以利用万用表的电阻挡测量二极管两端电阻，正向时电阻很小，反向时电阻很大。

2-4．二极管电路如题2-4图所示，试判断图中的二极管是导通还是截止？输出电压为多少？
本题可以通过二极管端电压的极性判断其工作状态。

一般方法是断开二极管，并以它的两个极作为端口，利用戴维南定理求解端口电压，若该电压是二极管正偏，则导通，若反偏则截止。

（a）图将二极管断开，从二极管的两个极为端口向外看，如题2-1解（a）图所示，则A-B间电压为12-6=6V，二极管处于正偏，导通。

（b）图将二极管断开，从二极管的两个极为端口向外看，如题2-1解（b）图所示，则A-B间电压为3-2=1V，二极管处于正偏，导通。

（c）当有两只二极管时，应用以上方法分别判断每只管子的状态。

如题2-1解（c）图所示首先断开上面二极管D1，则下面二极管D2截止，所以D1两端电压为正偏导通；然后再断开下面二极管D2，如题2-1解（d）图则D1两端电压为正偏导通，则D2两端电压为负截止，综上所述，D1导通、D2截止。

（d）根据前面分析方法，可知D1、D3截止，D2、D4导通。

2-5．电路如题2-11图所示，稳压管的稳定电压U Z=8V，设输入信号为峰值15V三角波，试画出输出u o的波形。

解：如图所示。

三角波正半周时，当电压幅值小于稳压管的稳压值时，稳压管截止，当等于大于稳压值时，稳压管反向击穿，输出电压为稳压管稳压值；三角波负半周时，稳压管正向导通，假设正向电阻为0，则输出电压为零。

2-6．如题2-12图所示，电路中两只稳压管完全相同，U Z=8V，
t
u
i
ω
sin
15
=，试画出
输出u o的波形。

解：如图所示。

三角波正半周时，当电压幅值小于稳压管的稳压值时，下面一只稳压管截止，当等于大于稳压值时，稳压管反向击穿，输出电压为稳压管稳压值；三角波负半周时，上面一只稳压管截止，当等于大于稳压值时，稳压管反向击穿，输出电压为稳压管稳压值。

2-7、2-8、2-9略
2-10．电路及二极管伏安特性如图所示，常温下U T≈26mV，电容C对交流信号可视为短路，u i为正弦波，有效值为10mV，问
（1）二极管在输入电压为零时的电流和电压各为多少？
（2）二极管中流过的交流电流有效值为多少？
解：在分析这类电路时，应首先分析静态电流和电压，即静态工作点Q，然后求出在Q点下的动态电阻，再分析动态信号的作用。

（1）利用图解法可以方便地求出二极管的Q 点。

在动态信号为零时，二极管导通，电阻R 中电流与二极管电流相等。

因此，二极管的端电压可写为
R i V u D D −=，在二极管的伏安特性坐标系中作直线，与伏安特性曲线的交点就是Q
点，如图所示。

读出Q 点的坐标值，即为二极管的直流电流和电压，约为
mA I V U D D 6.2,7.0≈≈
（2）根据二极管动态电阻的定义，Q 点小信号情况下的动态电阻为
Ω=Ω⎪⎭⎫
⎝⎛=≈
106.226D T D I U r
根据已知条件，二极管上的交流电压有效值为10mV ，故流过的交流电流有效值为
mA mA r U I d i d 11010=⎪⎭⎫
⎝⎛==
第三章 晶体三极管及其应用电路
3-1 试画出用PNP 、NPN 型三极管组成的单管共射放大电路的原理图，标出电源电压的极性，静态工作电流I B 、I C 的实际方向及静态电压U BE 、U CE 的实际极性。

解：用PNP 型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(a)所示。

其中静态工作电流I B 、I C 的实际方向如图中箭头所示，静态电压U BE <-0.7V 、U CE <-0.3V 。

用NPN 型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(b)所示。

其中静态工作电流I B 、I C 的实际方向如图中箭头所示，静态电压U BE >0.7V 、U CE >0.3V 。

R B
R C
R L
C i
C O
-V EE
I B
I C
+
题3-4图
（a ）
+
R B
R C
R L
C i
C O
V CC I B
I C
+
（b ）
+
PNP
NPN
3-2电路如图3-5所示。

说明这些电路能否对交流电压信号进行线性放大，为什么？
（a ）
（b ）
（c ）
(d ）
（e ）
u -+
u o -
题3-5图
+u i -u -
+u o -
分析：解决此问题需要进行以下几个方面的判断。

1． 判别三极管是否满足发射结正偏、集电结反偏的条件，具备合适的静态工作点。

2． 判断有无完善的直流通路。

3． 判断有无完善的交流通路。

4． 在前三个条件满足的条件下，最后根据电路给出的参数进行计算，根据计算结果判断
三极管是否工作在放大区。

但是如果电路没有给出电路参数，该步骤可以省略。

默认电路参数取值合适。

解：
a 不能。

没有直流偏置，不能提供合适的静态工作点。

b 不能。

电源V CC 使发射结反偏，不能提供合适的静态工作点。

c 不能。

基极电压V BB 使发射结满足正偏条件，但是集电结不是反偏，电路不具备合适的静态工作点。

d 不能。

2C 电容使集电极交流接地，从而使输出电压交流部分为零。

e 能。

有合适的直流偏置电路，输入能加到三极管上，输出也能够送到负载上。

3-3 放大电路如题3-9图所示。

已知V CC =3V ，U B =0.7V ，R C =3 kΩ，R B =150 kΩ，晶体管VT 的输出特性曲线如题3-9图a 所示。

试求： 1．放大电路的静态工作点I CQ 和U CEQ ；
2．若R L =∞，求输入电压u i 为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值； 3．若R L =7kΩ，输出最大不失真电压的幅值。

题3-9图
u -
+u o -
R 题3-9图a
解： 1．
放大电路的静态工作点I CQ 和U CEQ 计算如下。

根据题3-9图所示电路列写直流负载线方程如下：
CQ
C CQ CC CEQ 33I R I V U −=−=
分别令I C =0，U CE =0，代入直流负载线方程，得到负载线上两个坐标点，M （3，0），N （0，1），连接M 、N 得到直流负载线。

题3-9图b 题3-9直流负载线
0.5
I
根据直流通路，得基极静态工作电流为
()
μA 315k 150703B BE CC BQ ..R U V I =−=−=
直流负载线MN 与i B =I B =15.3μA 的输出特性曲线的交点Q 就是静态工作点。

Q 点坐标
为
V
25.1mA
38.0μA 3.15CEQ CQ BQ ===U I I
2． R L =∞时，输入电压u i 为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值的计算。

若R L =∞，交流负载线斜率与直流负载线斜率相同，为k 31
1//1C L C =
=R R R
如题3-9图b 所示。

0.5
I CQ
题3-9图c 题3-9交流负载线
输入电压u i 为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为
[
]2
max ,o 1max ,o max ,o ,min U U U =
()()ces o,max1CEQ ces o,max 2C L
o,max VT 0.3V,1.250.30.95//0.383 1.14V
1//0.95V
CQ CQ C L U U U U V I U I R R R R U ==−=−=≈
==⨯=∴=如果三极管的饱和压降则
3．若R L =7kΩ，交流负载线斜率为
k 1.21
k 7//k 31//1L C =
=R R
输入电压u i 为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为
()()
()()
()o,max o,ma1o,max2o,max1CEQ ces CQ o,max2CQ C L C L o,max min , 1.250.30.95V //0.38 2.10.80V 1
//0.80V U U U U U u I U I R R R R U ⎡⎤=⎣⎦
=−=−==
==⨯=∴= 3-6如题3-12图所示放大电路中，已知晶体管的β=100，U BE =－0.3V 。

1．估算直流工作点I CQ 和U CEQ 。

2．若偏置电阻R B1、R B2分别开路，试分别估算集电极电位U C 值，并说明各自的工作状态； 3．若R B1开路时，要求I CQ =2mA ，试确定R B2应该取多大的值。

V CC
12v
题3-12图
解：
1．直流工作点I CQ和U CEQ估算。

()
()
()
()
()
()()
B2
B CC
B1B2
CC B EB
BQ
E
CQ B
CEQ CC BQ E CQ C
470
1211.63V
15470
1211.630.3
0.53μA
1101 1.3k
53mA
1
121010.53μA 1.3k53mA2k
11.82V
R
U V
R R
V U U
I
R
I I
U V I R I R
β
β
β
==⨯=
++
−−−−
∴===
+⨯
∴==
∴=−+−
=−⨯⨯−⨯
=
2．若偏置电阻R B1开路，管子的静态工作电流为
()()
()
()
()
CC EB
BQ
B2E
C BQ C
EC CC BQ C BQ E
120.3
0.020mA
1470k1100 1.3k
1000.02024V
1
1241010.020 1.3 5.4V
V U
I
R R
U I R
U V I R I R
β
β
ββ
−−
===
++++⨯
∴=⋅=⨯⨯=
=−⋅−+
=−−⨯⨯=
集电极电位
（）
此时三极管的发射结正偏、极点结反偏，管子处于放大状态。

若偏置电阻R B2开路，
C
BQ
=
∴
=
U
I
此时管子处于截止状态。

3．若R B1开路时，有
()()()
()CC EB
BQ B2E
CQ BQ
CC EB
B2E
2B212mA 2mA 1120.3
1002
1100 1.3453.7k Ω
CQ B V U I R R I I I V U R R R K R ββββ−=
++∴=⋅=−⋅
=++−⨯=++⨯=若要求，有解得
3-7在电路如题3-13图中，已知V CC =6V ，U BEQ =0.7V ，R S =500Ω，R C =4kΩ，R B =300kΩ，晶体管VT 的h fe =50，r bb’=300Ω。

（1）估算直流工作点I CQ 。

（2）画出放大电路的简化h 参数等效电路。

（3）估算放大电路的输入电阻和R L =∞时的电压增益A U 。

（4）若R L =4kΩ时，求电压增益A U =u O /u i 和A US =u O /u S 。

u -
+
u O -
题3-13图
解：
1．估算直流工作点I CQ 。

()()C BE BQ B CQ fe B 60.7
17.7μA 300k
5017.7μA 0.89(mA)C V U I R I h I −−=
==∴=⋅=⨯=
2．放大电路的简化h 参数等效电路如题3-13图a 。

题3-13图a
R i
o
+u O -
+
u -
3．估算放大电路的输入电阻和R L =∞时的电压增益A U 。

()
()113
k 77.1//k 450//k Ω75.177.1//300//k Ω77.1017
.026
300mV 26ie
L C fe U ie BQ bb'ie −=∞−
=−
=====+=+
=h R R h A K K h R r I r h B i
4．若R L =4 kΩ时，电压增益A U 和A US 的计算。

()
()
fe C L U ie
i US U i s //504k //4k 57
1.77k
1.77
57440.5 1.77
h R R A h r A A r R =−=−
=−=
=−⨯=−++
3-8 在题3-15图所示放大电路中，已知晶体管的U BE =0.7V ，β=100，r bb’=100Ω，R s =200Ω，各电容足够大。

1．画出直流通路；计算静态工作点。

2．画出交流通路及交流等效电路，计算r i 、r O 、A U 、A Us 。

V CC
u -
+
u O -
题3-15图
解：
1． 直流通路如题3-15图a ；静态工作点计算如下。

R C 2k Ω
题3-15图a
V CC
()()CC BE BQ 12C CQ BQ 63CEQ CC BQ C 100.7
30.8μA
1100k 101210030.8μA 3.08mA
11010130.810210 3.8V V U I R R R I I U V I R βββ−−−===++++⨯=⋅=⨯==−+=−⨯⨯⨯⨯=（）
2．交流通路及交流等效电路如题3-15图b 、题3-15图c 所示.。

R R L
Ω题3-15图c
R i
o
题3-15图b
u -
+u o -
+u s -
+u o -
r i 、A U 、A Us 、r O 的计算如下。

()()()()
()
ie bb'3
BQ i 1ie o 2C 23L U ie
i Us U i s 26m V 26
100944Ω30.810
//20k//9440.94k Ω//2k //80k 1.98k Ω////10080k //20k //2k 125
0.944k
0.94
1251030.940.2
h r I r R h r R R R R R A h r A A r R β−=+
=+=⨯∴======⨯=−=−
=−=
=−⨯=−++
3-10如题3-16图所示电路，已知R s =50Ω，R B1=33KΩ，R B2=10KΩ，R C =1KΩ，R L =1KΩ，晶体管的h ie =1.2 KΩ，β=50。

1．画出交流通路及简化h 参数等效电路。

2．计算r i 、A U 、A Us 、r O 。

题3-16图
u -
+u o -
解：
1．交流通路及简化h 参数等效电路如题3-16图a 、题3-16图b 。

R
L +
u O
-
题3-16图a 图题3-16图电路的交流通路
题3-16图b 图题3-16图的交流等效通路
+u O -
R +u -
2．r i 、A U 、A Us 、r O 计算如下。

()()()
()20
2105.0k 04.1k
04.121
k
2.1k 1//k 150//k Ω1k Ω04.1k 2.1//k 10//k 33////U s i i US ie
L C U C o ie 21i −=⨯+−=+=
−=⨯−
=−======A R r r A h R R A R r h R R r β
3-13已知共基放大电路如题3-21
图所示。

已知晶体管VT 的h fe =50，r bb’=50Ω，U BEQ =0.7V ,电路中的电容对交流可视为短路。

1．求静态工作点。

2．画出h 参数等效电路；求中频电压增益ＡU ,输入电阻和输出电阻。

R L 3k Ω
题3-21图
分析：题3-21图电路为CB 组态放大电路。

在进行低频小信号分析时，可以使用CB 组态的h 参数模型，也可以使用比较熟悉的CE 组态的h 参数模型。

解： 方法一：
1． 直流电路如题3-21图a 所示。

V CC
+12v
题3-21图a
()())V(75.3
2
3
65
.1
12
)
mA
(
03
.0
50
)
mA
(
62
.1
)
mA
(
62
.1
65
.1
51
50
1
)
mA
(
65
.1
k2
7.0
4
)
V
(4
12
30
15
15
E
C
CQ
CC
CEQ
fe
BQ
EQ
fe
fe
CQ
E
BE
B
CC
B2
B1
B2
B
=
+
⨯
−
=
+
−
=
=
≈
=
=
⨯
=
+
=
=
−
=
−
=
=
⨯
+
=
+
=
R
R
I
V
U
h
I
I
I
h
h
I
R
U
U
I
V
R
R
R
U
CQ
EQ
2．利用CB组态的h参数模型进行交流特性分析。

交流等效电路如题3-21图b所示。

题3-21图b
+
u o
-
+
u i
-
()()()
()
bb'
ie fe
EQ
ie
ib
fe
fe
fb
fe
2626
150150853Ω
1.65
853
16.7Ω
151
1
1
h r h
I
h
h
h
h
h
h
=++=++⨯=
===
+
−
==≈−
+
()
()
()()
E ib
o c
fb C L fb C L
o
U
i e ib ib
//16.7Ω//2kΩ16.5Ω
3kΩ
////13//3
88
16.7
i
e
r R h
r R
h i R R h R R
u
A
u i h h
===
==
⨯⨯−⨯
==−=−=−=
⨯
输入电阻
输出电阻
中频电压增益为
方法二：
1． 静态工作点的计算方法同方法一，略
2． 利用CE 组态的h 参数模型进行交流特性分析。

交流等效电路如题3-21图c 所示。

题3-21图c
+
u o
-
+u
i -i
()
()()bb'ie fe EQ 2626150150853Ω1.65h r h I =++=++⨯=
()()fe b C L fe C L o U i b ie ie ////13//3
8816.7h i R R h R R u A u i h h −⨯⨯⨯=
====−⨯
输入电阻
()()()
b ie ie i i fe b fe
c 85316.7Ω1+1+150
//16.5k Ωi i i i h h u r i h i h r R r '=
====+==−
输出电阻
()o c 3k Ωr R ==
第四章 场效应管及基本放大电路
4-8 电路参数如题4-7图所示，场效应管的U GS,off =-1V ，I DSS =0.5mA ，r ds 为无穷大。

试求： 1．静态工作点。

2．电压增益A U 。

3．输入电阻和输出电阻。

DD 题4-7图
o
-
解：
1．静态工作点计算
G2GSQ DD DQ S
G1G22GSQ DQ DSS GS,off 33
GSQ DQ DQ 2
GSQ 3DQ
DQ GSQ 10.047182100.412100.04720.510110.3mA 0.2V R U U I R R R U I I U U I I U I I U ⎧
=−⎪+⎪
⎨
⎛⎫⎪=− ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎩
⎧=⨯−⨯=−⨯⎪+⎪∴⎨−⎛⎫⎪=⨯− ⎪⎪−⎝⎭⎩
=⎧⎪⎨
=−⎪⎩将参数代入，得
解得：
2．电压增益A U 。

本题目电路中，有旁路电容C ，此时放大电路的电压增益为，
D
m GS
D
GS m U R g u R u g A −=−=
DS D m GS
2
GS D DSS GS off DSS GS
m GS off GS off
1210.78mS u i g u U i I U I U g U U =∂=
∂⎛⎫
=− ⎪
⎝⎭⎛⎫−∴=−==
=
⎪
⎝⎭常数
，，，
4
.233078.0D m GS
D
GS m U −=⨯−=−=−=
∴R g u R u g A
3．输入电阻和输出电阻的计算。

()
()
K Ω30M Ω10K 47//M 2M 10//D o G2G1G i ==≈+=+=R r R R R r。