模拟电子书后习题答案第2章

+
U
-
VD1 L1
VD2 L2
VD3 L3
图 2.10.2
题 2-3 电路图
Байду номын сангаас
[解] 根据题意，电压 U 为 220V 交流市电，故该电路的分析应该从正半周和负半周两个
方面进行。在正半周，D2 导通，L2 被短路，D1 和 D3 截止，L1 和 L3 各分得电压 110V；在负 半周，D1 和 D3 导通，L1 和 L3 被短路，L2 上承受 220V 电压；故 L2 灯最亮。
此时输出电压为 uo = U1 −
图1.4.8 例1.4.4解图
【2-5】电路如图2.10.4所示，其中ui=20sinωt (mV)，f=1kHz，试求二极管VD两端电压 和通过它的电流。假设电容C容量足够大。
图 2.10.4 题 2-5 电路图
1．静态分析 静态，是指ui =0，这时ui 视作短路，C 对直流视作开路，其等效电路如图1.4.2(a)所示。 不妨设UD=0.6V
图 2.10.5
题 2-6 电路图
解： 该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。其温度系数-2mV/℃。
20℃时二极管的正向电压降 UD=660mV，50℃时二极管的正向电压降 UD=660-（2×30）=600 mV 所以应使用电流源以稳定电流， 因为二极管的正向电压降 UD 是温度和正向电流的函数， 使二极管的正向电压降 UD 仅仅是温度一个变量的函数。 【2-7】试分析图 2.10.6 所示电路的工作情况，图中二极管为理想二极管，u2=10sin100π tV。要求画出 uO 的波形图， 求 输 出 电 压 uO 的 平 均 值 UO(AV)。
则
6V − U D (6 − 0.6)V = = 1.08mA R 5kΩ 对于静态分析，也可以根据二极管的伏安特性曲线，用图解法求解。 2．动态分析 对于交流信号，直流电源和电容C视作短路；二极管因工作在静态工作点附近很小的范 1 Δi 围内，故可用动态电阻rd等效，且 = D ，由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。 rd ΔuD 二极管伏安特性方程： iD = I S (e u / U − 1) (1.4.1) 由于二极管两端电压UD UT=26 mV，故式1.4.1可简化为： iD ≈ I S e u / U I 1 di D = ≈ D rd du D U T ID =
【2-8】 在图 2.10.7 中，试求下列几种情况下输出端对地的电压 UY 及各元件中通过的 电流。 （1）UA=10V，UB=0V； （2）UA=6V，UB=5V； （3）UA=UB=5V。设二极管为理想二 极管。
Ω Ω Ω
图 2.10.7 题 2-8 电路图
解： （1） VD A 导通， VD B 截止
IR =
I 5V ≈ 0.53mA I DA = I DB ≈ R = 0.26mA 2 9.5kΩ U Y = I R ⋅ R = 4.74V
【2-9】设硅稳压管 VDz1 和 VDz2 的稳定电压分别为 5V 和 10V，正向压降均为 0.7V。 求 2.10.9 各电路的输出电压 UO。
图 2.10.9
D T D T
rd ≈
所以
UT 26mV = = 24.07Ω I D 1.08mA
ud ui 0.02sin ω t (V) = = ≈ 0.83sin ω t (mA) rd rd 24.07(Ω)
id =
3．交流和直流相叠加 iD = I D + id = 1.08 + 0.83 sin ω t (mA)
图 2.10.6
题 2-7 电路图
解： 当 u2>0 时，VD1、VD3 导通，VD2、VD4 截止，uO 为正；当 u2<0 时， VD2、VD4 导通， VD1、VD3 截止，uO 仍为正。实现桥式整流，波形如图 1-12。
π
π π
ω
ω
U o(AV) =
1 π 10sin ωtd(ωt ) ≈ 6.37V π ∫0
习题第 2 章 【2-1】 填空： 1．本征半导体是 ，其载流子是 和 。两 种载流子的浓度 。 2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 ，而少数载流子 的浓度则与 有很大关系。 3．漂移电流是 在 作用下形成的。 4 ．二极管的最主要特征是 ，与此有关的两个主要参数是 和 。 5 ．稳压管是利用了二极管的 特征，而制造的特殊二极管。它工作 在 。 描 述 稳 压 管 的 主 要 参 数 有 四 种 ， 它 们 分 别 是 、 、 、和 。 6． 某稳压管具有正的电压温度系数， 那么当温度升高时， 稳压管的稳压值将 。 1. 2. 3. 4. 5. 完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。 杂质浓度，温度。 少数载流子，(内)电场力。 单向导电性，正向导通压降 UF 和反向饱和电流 IS。 反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（UZ） ，工作电流（IEmin） ，最大管耗
（PZmax）和动态电阻（rZ） 6. 增大; 【2-2】试分析图2.10.1电路，计算电位器调节端对地的输出电压范围。
Uo 330Ω + 12V 1kΩ
a
b 1kΩ
- 12V
图 2.10.1
题 2-2 电路图
解： 二极管的正向特性曲线，当电流较大时，比较陡直，也具有一定的稳压特性。此题就是 利用二极管的正向特性来获得比较稳定的低的直流电压值。 可以从其他电源转换而来， 例如 图中的±12V直流电源，比通过电阻降压要好。 两个二极管正偏工作，a、b 二点间的电压为 1.4V。330Ω 的电位器跨接在 a、b 二点之间，a 点是+0.7V，b 点是-0.7V。Uo 对地电压的调节范围-0.7V~+0.7V，电位器的中点是 0V。 【2-3】电路如图 2.10.2 所示，二极管均为理想二极管，电压 U 为 220V 市电，L1、L2 和 L3 为 3 个灯泡，请分析哪个灯泡最亮。
题 2-10 电路图
解： 图(a)15V; 图(b)1.4V; 图(c)5V; 图(d)0.7V.
【2-10】有两个稳压管 VDZ1 和 VDZ2，其稳定电压值分别为 5.5V 和 8.5V，正向压降都是 0.5V。如果要得到 3V 的稳定电压，应如何连接？ 解： 连接方法如图 1-5。
图 1-5
I DB = 0, I DA = I R = U Y = I R ⋅ R = 9V
10V = 1mA (1 + 9)(kΩ)
（2） VD A 导通， VD B 截止
I DB = 0, I DA = I R = U Y = I R ⋅ R = 5.4V
6V = 0.6mA 10kΩ
（3） VD A VD B 均导通
iR 2
U2
图 2.10.3 题 2-4 电路图
[解] 当输入电压很低时，ui < U A ，D1二极管反向截止，此过程中D2二极管正向导通， 计算可得： U −U2 −UD iR1 = iR2 = 1 R1 + R2
U1 − U 2 − U D R1 ，定义此电压为Uth。 R1 + R2 当 U1 > ui > U th 时，二极管D1和D2均为导通状态，此时 uo = ui ，输出电压跟随输入电压 变化；当 ui ≥ U1 时，二极管D1导通，D2截止，输出电压 uo = U1 。 此题关键在于判断各二极管的工作状态，传输特性如图1.4.8所示。
u D = U D + ud = 0.6 + 0.02 sin ω t (V) 4．uD和iD波形如图1.4.2(c)、(d)所示。
图 1.4.2 例 1.4.1 解图
【2-6】分析图 2.10.5 所示电路的工作情况，图中 I 为电流源，I=2mA。设 20℃时二极 管的正向电压降 UD=660mV，求在 50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中 为什么要使用电流源？
【2-4】在图 2.10.3 电路中，U1 和 U2 分别为大小合适的电源，U1>0、U2<0。二极管 D1 和 D2 的正向导通电压为 UD，耐压为无穷大，且 U1 − U 2 > U D 。请画出该电路的电压传输特 性曲线，并写出 A 点的电压表达式。
U1
iR1
VD1
VD 2
R1
iD1
R2
iD2