模电习题课

模电典型例题分析第二章题2.1 如图所示电路，已知集成运放开环差模电压增益为∞，其电源电压±VCC=±14V ，Ui=1V ；R1＝10k,Rw=100k 。

请问：当Rw 滑动端分别在最下端、最上端和中点时时，输出Uo ＝？V ； 解：14V,1V,6V题 2.2 在题图所示的放大电路中，已知Ω=====k R R R R R 1087521，Ω===k R R R 201096∶① 列出1O u 、2O u 和O u 的表达式；② 设V u I 3.01=，V u I 1.02=，则输出电压?=O u注：此图A 1的同相端、反相端标反。

解分析：本题中，运放A 1构成反相比例运用电路，A 2构成同相比例运用。

而A 3则构成了一个减法电路，由于可将运放当作理想器件，又在线线场合下使用，所以可使用“虚短”及“虚断”的两个基本概念来对电路进行分析。

（1）211111522216101010311202O I I I O I I I R u u u u R R u u u u R =-=-⨯=-⎛⎫⎛⎫=+=+⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 对A 3，103222281020210203O O O I R u u u u u R R +=⨯===++因为0133079u u u u R R ---=－ 332011I I u u u u u -+===-()()90313212712201023O I I I I I R u u u u u u u R u u -=--=---=+（2）120.3,0.120.330.10.9I I O u V u Vu V ===⨯+⨯=题2.3 加减运算电路如图所示，求输出电压O u 的值。

R u分析：本题中运放A 构成了差分减法电路，由于运放可作理想器件，且工作在线性区，可用“虚短”和“虚断”的基本概念来分析电路。

此电路的同相和反相端分别有两个输入信号，因此可用叠加原理来分析。

1s u 单独作用：2s u 、 3s u 、4s u 接地，此时输出为O1uF O111s Ru u R =- 2s u 单独作用：1s u 、 3s u 、4s u 接地，此时输出为O2uFO222s R u u R =-3s u 单独作用：1s u 、 2s u 、4s u 接地，此时输出为O3u45p 3453////s R R u u R R R =+N P N O3N12F //u u u u uR R R =-∴=FO3N12(1)//R u u R R =+45F312453//(1)////s R R R u R R R R R =++4s u 单独作用：1s u 、 2s u 、3s u 接地，此时输出为O4u35FO4412354//(1)////s R R R u u R R R R R =++综合： O1O2O3O4 = u u u u u +++题2.4 电路如图所示，设1A 、2A 为理想运放，电容的初始电压(0)0c u =。

（1）写出0u 与1s u 、2s u 和3s u 之间的关系式；（2）写出当电路中电阻123456R R R R R R R ======时，输出电压0u 的表达式。

分析：利用运放工作在线性区满足“虚短”和“虚断”的概念来分析电路功能。

1A 是差分减法器，2A 是两输入的积分电路。

（1）由于1A 是典型的差动减法电路，直接写出01u 与1s u 、2s u 的关系：34401121123(1)s s R R R u u u R R R R =-+++对2A 的分析用叠加原理：3s u 单独作用，输出为'u '0361s u u dtR C =-⎰01u 单独作用，输出为''0u ''0151u u dt R C =-⎰综合：'''003016511s u u u u dt u dtR C R C =+=-⎰-⎰所以'''0003443101615123511 (1)s s u u u R R R u dt u dt u dtR C R R C R R R R C =+=-⎰+⎰-+⋅⎰+（2）0312******* ()s s s s s s u u dt u dt u dtRC R RC u u u dtRC =-⎰+⎰-⎰=⎰--题2.5 在题图所示电路中，已知u I 1＝4V ，u I 2＝1V 。

回答下列问题：图P 7.19（1）当开关S 闭合时，分别求解A 、B 、C 、D 和u O 的电位； （2）设t ＝0时S 打开，问经过多长时间u O ＝0？ 解：（1）U A ＝7V ，U B ＝4V ，U C ＝1V ，U D ＝－2V ，u O ＝2 U D ＝－4V 。

（2）因为u O ＝2u D －u O 3，2 u D ＝－4V ，所以u O 3＝－4V 时，u O 才为零。

即mS6.28471010501163A 1O3≈-=⨯⨯⨯⨯-=⋅⋅-=-t t t u C R u题2.6图示电路中，A1～A5都是理想运放。

试求：1.当开关S闭合时，分别计算、、、及的值。

2.当t＝0时，将S打开，问经多少时间，＝0V ？解：1．，，，，2．，代入数据，求得：t=30ms题2.7 图示电路中，A1～A4都是理想运放，电源电压VCC=14V。

试求：（1）集成运放A1 、A2 、A3 、A4各组成何种基本应用电路（如反向比例，同向比例，差动比例，求和，积分，微分，过零比较，滞回比较等等）？（2）设U11=U12 =U13=1V，试分别求出U01 、U02 、U03和U04（T=5S后）的表达式和值。

第三章题3.1 电路如题图所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并求出ＡＯ两端的电压ＵＡＯ。

设二极管是理想的。

解：分析：二极管在外加正偏电压时是导通，外加反偏电压时截止。

正偏时硅管的导通压降为0.6～0.8V 。

锗管的导通压降为0.2～0.3V 。

理想情况分析时正向导通压降为零，相当于短路；反偏时由于反向电流很小，理想情况下认为截止电阻无穷大，相当于开路。

分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法”，即：先假设二极管所在支路断开，然后计算二极管的阳极（P 端）与阴极（N 端）的电位差。

若该电位差大于二极管的导通压降，该二极管处于正偏而导通，其二端的电压为二极管的导通压降；如果该电位差小于导通压降，该二极管处于反偏而截止。

如果电路中存在两个以上的二极管，由于每个二极管的开路时的电位差不等，以正向电压较大者优先导通，其二端电压为二极管导通压降，然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。

一般情况下，对于电路中有多个二极管的工作状态判断为：对于阴极（N 端）连在一起的电路，只有阳极（P 端）电位最高的处于导通状态；对于阳极（P 端）连在一起的二极管，只有阴极（N 端）电位最低的可能导通。

图（a ）中，当假设二极管的VD 开路时，其阳极（P 端）电位P U 为-6V ，阴极（N 端）电位N U 为-12V 。

VD 处于正偏而导通，实际压降为二极管的导通压降。

理想情况为零，相当于短路。

所以V U AO 6-=；图（b ）中，断开VD 时，阳极电位V U P 15-=，阴极的电位V U N 12-=， ∵ N PUU < ∴ VD 处于反偏而截止∴ VU AO 12-=； 图（c ），断开VD1,VD2时∵ V U P 01= V U N 121-= 11N P U U > V U P 152-= V U N 122-= 22N P U U<∴ VD1处于正偏导通，VD2处于反偏而截止V U AO 0=；或，∵ VD1，VD2的阴极连在一起∴ 阳极电位高的VD1就先导通，则A 点的电位V U AO 0=，而 A N P U UV U =<-=2215∴ VD2处于反偏而截止 图（d ），断开VD1、VD2，∵ V U P 121-= V U N 01= 11N P U U < V U P 122-= VU N 62-= 22N P U U <；∴ VD1、VD2均处于反偏而截止。

题 3.2 电路如题图所示，稳压管ＤＺ的稳定电压ＵＺ=8V ，限流电阻Ｒ=Ωk 3，设)(sin 15V t u I ω=，试画出o u 的波形。

解：分析：稳压管的工作是利用二极管在反偏电压较高使二极管击穿时，在一定的工作电流限制下，二极管两端的的电压几乎不变。

其电压值即为稳压管的稳定电压Uz 。

而稳压管如果外加正向偏压时，仍处于导通状态。

设稳压管具有理想特性，即反偏电压只有达到稳压电压时，稳压管击穿。

正偏时导通压降为零，则t u i ωsin 15=(V)Uz=8V当≥i u Uz 时，稳压管击穿而处于稳定状态，u O =Uz ；而0<i u <8V 时，稳压管处于反偏而截止，u O =i u ； 当0≤i u 时，稳压管将处于正偏而导通，u O =0。

第四、五章题4.1 测得工作在放大电路中几个半导体三极管三个电极电位1U 、2U 、3U 分别为下列各组数值，试判断它们是ＮＰＮ型还是ＰＮＰ型？是硅管还是锗管？并确定e 、b 、c 。

① V U 5.31=，V U 8.22=，V U 123=； ② V U 31=，V U 8.22=，V U 123=； ③ V U 61=，V U 3.112=，V U 123=； ④ V U 61=，V U 8.112=，V U 123= 解：分析：工作在放大电路中的三极管应满足发射结正偏，集电结反偏的条件。

且有PN 节正偏特性可知，其正偏结电压不会太大。

硅管的5.0=BE U ～V 0.7，锗管的1.0=BE U ～V 0.3。

所以首先找出电位差在0.1～0.3V 或0.5～0.7V 的两个电极，则其中必定一个为发射极，一个为基极，另一个电位相差较大的必定为集电极。

由PN 结反偏特性可知，若集电极电位最高，则该管必定为NPN 型三极管；若集电极电位最低，则该管必定为PNP 型三极管。

若为NPN 型三极管，则发射极电位必定为最低电位；若为PNP 型三极管，则发射极电位必定为最高电位。

由此即可确定发射极。

电位值处于中间的一个电极必定为基极。

由此可知：(1). ,5.31V U = V U 8.22=, V U 123=，结论：硅NPN 型三极管（V U U U 7.08.25.32112=-=-=）b U →1， e U →2，c U →3(2). ,31V U = V U 8.22=, V U 123=，结论： 锗NPN 型三极管（V U U U 2.08.232112=-=-=）b U →1， e U →2，c U →3(3). ,61V U = V U 3.112=， V U 123=结论：硅PNP 型三极管（V U U U 7.0123.113223-=-=-=）c U →1， b U →2， e U →3(4). ,61V U = V U 8.112=， V U 123=结论：锗PNP 型三极管（V U U U 2.0128.113223-=-=-=）c U →1， b U →2， e U →3题4.2 已知题图(a)—(f)中各三极管的β均为50，V U BE 7.0=，试分别估算各电路中三极管的C I 和CE U ，判断它们各自工作在哪个区(放大区，截止区或饱和区)，并将各管子的工作点分别画在题图 (g)的输出特性曲线上。