模拟电子技术-期中考试试卷-2014(参考答案)

1北京交通大学期中考试试题参考答案课程名称：模拟电子技术2013-2014学年第二学期出题教师：班级：电信学院12级学生姓名_____________学号_______________题号一二三四五总分得分阅卷人一、判断正误题（共10分，每题1分）1.电压串联负反馈不仅能够稳定输出电压也能稳定输出电流。（×）2.负反馈能够抑制基本放大电路产生的非线性失真。（√）3.级联放大电路的输入电阻原则上取决于第一级放大电路。（√）4.三极管有两个PN结，所以用两个二极管可以连成一个三极管。（×）5.场效应管的跨导增益gm为常数，与漏极电流等其他参数无关。（×）6.三极管共射组态电流增益β与频率无关。（×）7.三极管结电容影响放大电路的高频增益特性。（√）8.负反馈放大电路环路增益大于1时可能会产生自激。（√）9.并联负反馈将使放大电路的输入电阻减小。（√）10.电压负反馈将使放大电路的输出电阻减小。（√）二、填空题（共10分，每题1分）1.P型半导体是在本征半导体掺入__三价元素____。2.温度升高时，三极管的发射结压UBE降将__减小___，三极管的共射电流增益β将_增大_，三极管的集电极和发射极间的穿透电流ICEO将_增大__，二极管的反向饱和电流IS将增大__。3.晶体三极管在饱和状态时，发射结____正偏______、集电结____正偏_____。4.结型场效应管工作在恒流区时，栅极和源极之间应该加____反偏______电压。5.当放大电路的放大倍数的值下降到最大值的____0.707_____倍时，称为截止频率。6.若得到电流-电压转换电路，即希望转换放大电路的输出电阻小、输入电阻小，应在转换放大电路中引入__电压并联负___反馈。三、简答题（共30分，每题5分）1.整流二极管、稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、光电二极管、发光二极管在正2常工作状态下，分别工作在正偏压还是反偏压状态？答：整流二极管正偏、稳压二极管反偏、变容二极管反偏、肖特基二极管正偏、光电二极管反偏、发光二极管正偏。2.放大电路中的三极管可能工作在那三种放大状态？三种工作状态下发射结和集电结分别具有怎样的特点？答：放大状态，发射结正偏，集电结反偏；饱和状态，发射结正偏，集电结正偏；截止状态，发射结发偏，集电结反偏。3.三极管工作在CC、CE、CB三种组态下，试比较三种组态放大电路的放大极性（同相放大或反相放大）、电压增益、电流增益、输入电阻、输出电阻和频响特性。答：影响如下：电压增益电流增益输入电阻输出电阻频率响应CE大大较大较大一般CC小大大小较CE略好CB大小小大较CE好4.场效应管工作在共漏、共源、共栅三种方式下，试比较三种连接方式放大电路的放大极性、电压增益、电流增益、输入电阻、输出电阻特性。答：放大极性电压增益电流增益输入电阻输出电阻共漏放大电路正高NA高较高共源放大电路负低NA高低共栅放大电路正高NA低较高5.负反馈对放大电路的哪些性能有怎样的影响？答：（1）负反馈提高了增益的稳定性；（2）负反馈可展宽放大器的频带宽度；（3）负反馈可改善了放大器的非线性失真；（4）负反馈对放大器输入阻抗有影响，并联负反馈减小输入电阻，串联负反馈反之。（5）负反馈对放大器输出阻抗有影响，电压负反馈减小输出电阻，电流负反馈反之。6.级间放大电路的耦合方式有哪四种？请简要说明各自的特点。答：（1）阻容耦合：优点：结构简单，各级放大电路工作点互不影响，放大效果好；。缺点：不能传送变化缓慢的信号或直流信号。不适宜集成化。3（2）变压器耦合：优点：1）变压器耦合可隔除直流，传递一定频率的交流信号，因此各级的静态工多点Q互相独立，便于调试。2）可以实现输出级与负载的阻抗变换，以获得有效的功率传输。不足：低频特性差，笨重、体积大，不能集成化。（3）直接耦合优点：具有良好的低频特性，可放大变化缓慢的信号，无耦合大电容，便于集成。不足：直流工作点相互影响，零点漂移现象严重。（4）光电耦合特点：抗干扰性强。输入输出不共地,解决地线干扰。四、分析计算题（50分）1．(4分)分析如题4-1图所示各电路能否正常放大，并说明理由。RG1RDCiCOVDD+ui-+uo-RG2TRBRCTVCC+ui-+uo-(a)(b)图3-1解答：（a）电路不能正常放大，对于P沟道结型场效应管,当珊源两端加反偏电压时,漏极和源极之间应加负偏压，保证漏极和栅极时间为反偏。图(a)中N沟道JFET在珊源反偏时漏极和源极之间加了正偏电压，可能导致沟道和栅极之间的PN结正向导通。（b）电路不能正常放大，没有合适的直流偏置电路，当交流信号ui为零时，三极管发射结也为零，缺少输入耦合电容。2．(2分)某LED发光二极管驱动电路采用电阻驱动电路如图所示3-2所示，如果LED管的额定电流为2mA，发光时的正向压降为1V，请设计调节电路R的阻值。解答：若两个放光二极管的电流为2mA时，压降为1V时，调节电阻为521V15kΩ2mA)（R.4D15V+-D2R图3-23.(4分)测得放大电路中三极管和场效应管各电极的电位，试（1）判断(a)所示三极管的管型（NPN、PNP）、管脚（E、B、C极）以及所用材料（硅或锗），（2）判断(b)所示的场效应管的管型和工作状态。-1.7V-1V-1.3V3V0V10V(a)(b)Uth(off)/Uth(on)=2V图3-3解答：（a）管为PNP管，为硅管，管脚如下图所示；（b）管为增强型N沟道场效应管，工作在恒流区。5-1.7V-1V-1.3V3V0V10V(a)(b)Uth(off)/Uth(on)=2VBCE4.若某级联放大电路的电压增益函数为(15分)5U5610jωωω1+j1+j1010A（1）试画电压增益幅频特性和相频特性的波特图的渐进线；（8分）（2）截止频率是多少？通频带带宽是多少？通频带电压增益为多少？（3分）（3）如果引入负反馈后，闭环增益为20dB时，判断闭环笔画电路是否稳定？（4分）解答：整理电压增益函数为标准式如下：5U5610jωωω1+j1+j1010A（1）幅频特性和相频特性波特图的渐近线如下图所示。(8分)下图中的初始20lg|A（jw）|(dB)值应为100，以后w每增长一格，下降20dB。6（2）截止频率是4HH10159kHz22f.，通频带带宽是159kHz.，通频带增益为100dB。（3）引入闭环增益时，要求在相位交界频率fC处，要求幅度裕量20lgjj0CmffGAfBf即要求120lgj20lg20lgjCCffffAfBf,深度反馈情况下，Uf1jjAfBf，已知Uf120lgj20lg=20dBjAfBf，与频率无关。7由幅频特性和相频特性图可知，相位交界频率的最大值为40dB,即显然不满足120lgj20lg20lgjCCffffAfBf所以引入负反馈的变化电路不稳定。5.(15分)两级放大电路如图3-4所示。（1）写出静态工作点的计算表达式；（4分）（2）画级联放大电路的低频小信号等效电路图；（4分）（3）试写出放大电路的输入电阻ri和输出电阻ro的表达式及电压增益oUssAuu的表达式；（4分）（4）若在电路中加入电压串联负反馈，请在电路中画出增加的反馈网络，并给出闭环放大电路的电压增益ooUfUfsisAAuuuu和的计算表达式。（3分）+VCC+uo-RLCo+RSRC2T2riroRB1RB2C1RC1CiT1RE1+RBRE2us+ui-图3-4解答：（1）第一级放大电路CCBE1QB1QBfe1E1C1Qfe1B1QCE1QCCC1QC1fe1B1QE1CCC1QC1E1V+1+V-1VUIRhRIhIUIRhIRIRR8第二级放大电路B1B2CCB1B2B2BE2QB1B2fe2E2B2Qfe2E2C2Q2B2QEC2QCCC2QC2E21+1+VRUVRRUURRhRIhRIIUIRR当//时，(2)利用晶体三极管低频小信号简化模型，低频小信号等效电路如下图示。+uo-RLriroRB+ui-RS+us-+uo1-RC2B1C1B2C2E2第一级放大电路第二级放大电路负载ri2ib1hfe1ib1hie1hie2ib2RE1E1hfe2ib2RC1RB1//RB2RE2（3）输入电阻iBie1fe1E11rR//hhR输出电阻oC2rR其中放大电路的第二级输入电阻i2B1B2ie2fe2E21rR//R//hhR不考虑信号源内阻时，级联放大电路的电压增益为UU1U2AAA其中o1fe1C1i2U1iie1fe1E1==+1+uh(R//r)AuhhRofe2C2LU2o1ie2fe2E2==+1+uh(R//R)AuhhR考虑信号源内阻时，uuRuuRRoii1UsUsisi1A=A+（4）在电路中加入电压串联负反馈后，电路如下图所示。9级联放大电路满足深度负反馈条件时，闭环放大电路的电压增益为oUfiUAuuB1反馈系数RRRE1UE1fB+所以fUfE1ARR1电压串联负反馈放大电路输入电阻ifBifififBrR//r,r,rR所以考虑信号源内阻时电压增益的计算表达式为uuRRRAuuRRRRRoiBBfUfsUfsiSBSBE1=A1+++VCC+uo-RLCo+RSRC2T2RB1RB2C1RC1CiT1RE1+RBRE2us+ui-Rf+--+6.(10分)共射放大电路如图3-5所示，已知晶体三级管的β=100，gm=100mS，rbb’=100Ω；rb’e=100kΩ；rce=∞,Cb’e=100pF,Cb’c=3pF。（1）试画电路的高频微变等效电路图；（5分）（2）试用密勒近似法估算该电路的上限截止频率fH。（5分）10RB500kΩRL+VCC+Us-+Uo-RSCeC1ReRC2kΩ10μFC210μF10μF+0.9kΩ+VT图3-5解答：（1）高频微变等效电路如下图所示。RB+ui-RS+us-+uo-b’cgmub'erb’eeRC//RLrbb’bCb’eCb’c(3)利用戴维南等效定理，将高频等效电路整理如下图所示，RS1+us1-+uo-b’cgmub'eeRC//RLbrbb’rb’eCb’c其中Bs1sSBS1SBRuu,RRRR//R再次利用戴维南等效定理，将高频等效电路整理如下图所示，11RS2+us2-+uo-b’cgmub'eeRC//RLCiCo其中：其中S2S1bb'b'e()//RRrr，S1SBRR//R,cb'Lmcb'eb'i)'(1CCRgCCCO，由此可得s2b'eBsSBsie=urRuRRRh此时电压增益为oob'eUs2s2b'es2juuuAωuuub'eb'e222222111111isssisissi/jCuUuuR/jCjRCujRCUs2222b'eBUs2SBsie21111omCLssiLOosmCLsssiLOug(R//R)A(j)ujRC)(jR'Cuurg(R//R)RA(j)uuRRRh(jRC)(jR'C（））此为高频增益函数，放大电路具有低通特性。上限截止角频率为12211HHsiLORCR'C、中的最小值；上限截止频率为1221122HHsiLOffRCR'C、中的最小值；其中S1SB=09RR//R.kmbemLbeomLoLOLOLOgugRuugRuuRjCjRCjRCbe=1/1112S2S1bb'b'e()//=500RRrrLCL//'RRR，本题目假设LL'2RRk，时ib'eb'cmLb'c(1