集成电子技术基础教程(上)习题解答

30第一篇第1章习题题1.1.1有一电流控制电流源电路如图题1.1.1所示，图中isIIβ=，50=β，Ω=kRL2。当mAIi1.0=时，试计算LR两端的电压oV和功率oP。图题1.1.1解：负载电阻RL两端电压为：VkRIRIVLiLSO1021.050=××===β负载电阻上消耗的功率为：mWRVRIVIPLOLSOSO5022====题1.1.2有一电压控制电流源电路如图题1.1.2所示，图中imsVgI=，VmAgm5=，Ω=kRL2。当VVi0.1=时，试计算LR两端的电压oV和功率oP。图题1.1.2解：电阻阻端的电压为：VVmARVgRIVLimLSO1021/5=××===负载电阻上消耗的功率为：mWRVRIVIPLOLSOSO5022====题1.1.3电路如图题1.1.3所示，分析在下述条件下各二极管的通断情况。设31二极管D的导通压降VD=0.7V，求出D导通时电流ID的大小。（1）VCC1=6V，VCC2=6V，R1=2kΩ，R2=3kΩ；（2）VCC1=6V，VCC2=6V，R1=R2=3kΩ；（3）VCC1=6V，VCC2=6V，R1=3kΩ，R2=2kΩ。图题1.1.3解：（1）求出二极管两端的开路电压，如开路电压使二极管正偏，则二极管导电，然后再求出流过二极管的电流。二极管开路后流过R1和R2的电流：mARRVVICCCC4.25122121==++=，则二极管两端的开路电压VIRVVIRVCCCC2.11122=−=−=，由于二极管两端开路电压大于0.7V，所以二极管导电,导电后，二极管二端压降为0.7V。此时流过二极管的电流用载维南等效电路计算。mAID417.02.17.02.1≈−=（2）当R1=R2=3K时，二极管开路时流过过两电阻电流为：mARRVVICCCC26122121==++=则二极管两端的开路电压VIRVVIRVCCCC01122=−=−=，所以二极管截止，流过二极管的电流为零。（3）当R1=3K、R2=2K时，二极管开路时流过过两电阻电流为仍为：32mARRVVICCCC4.25122121==++=则二极管两端的开路电压VIRVVIRVCCCC2.11122−=−=−=，二极管两端电压为反偏，二极管截止，流过二极管电流也为零。题1.1.4分析图题1.1.4电路中，各二极管是导通还是截止？并求出AO两端的电压VAO（D为理想二极管）。图题1.1.4解：对（a）因二极管D的正极电位为负15V，而负极电位为负12V，则二极管反偏，所以二极管截止，输出电压为12−=AOVV。(b)因二个二极管的负极连在一起，电位相同，所以只要看正极电位哪一只高，则这只二极管就导电，然后把另一只二极管反偏而截止掉。因D1二极管的正极电位高，所以D1二极管导电，A点电位为零，将二极管D2截止。所以输出电压为0=AOVV。(c)因二个二极管的正极连在一起，电位相同，所以只要看负极电位哪一只低，则这只二极管就导电，然后把另一只二极管反偏而截止掉。但该电路中二只二极管都反偏了，所以D1和D2都截止，输出为9−=AOVV。题1.1.5已知二极管2AP9的伏安特性如图题1.1.5（a）所示。（1）若将其按正向接法直接与1.5V电池相连，估计会出现什么问题？（2）若将其按反向接法直接与30V电源相接，又会出现什么问题？（3）电路如图（b），当Ω==300,6.0RVVS时，??,==DDVI，并在（a）中标出工作点；（4）当Ω==180,9.0RVVS时，??,==DDVI，也请在（a）中标出工作33点。图题1.1.5解：（1）1.5V电压直接正向连接二极管时，将二极管烧掉。（2）从特性曲线知，因反向击穿电压只有20V，所以将30V的电压反向连接二极管时，二极管将反向击穿。（3）题1.1.6图题1.1.6所示为桥式整流电路，设二极管为理想器件，变压器的原、副边绕组匝数比n=N1/N2=11，变压器损耗不计，ttVvmπω100sin2220sin11==。试回答下列问题：（1）画出2v和Ov的波形；（2）求负载RL上的直流电压Vo和直流电流Io；（3）求二极管的平均电流ID和最大反向电压VRM。解：（1）根据变压器的变比，则变压器付边电压有效值为：201122012===nvvV。题图是一个全波桥式整流电路，当2v为正半周时，D1图题1.1.634和D3二极管导电，当2v为负半周时，D2和D4二极管导电，所以2v和在负载电阻RL上的波形ov如图所示。(2)负载电阻RL上的平均直流电压为：189.0220222100sin2201220)(=≈×===∫VVtVAVOπππππV直流电流mAVRVILAVOO1819.02)(===（3）流过二极管的平均电流是负载上电流的一半，即mAVRVILAVOD919.021212)(=×=×=二极管两端的最大反向电压，2822=VV，当D1、D3导电时，D2、D4承受2822=VV反压，而当D2、D4导电时，D1、D3承受最高反向电压。题1.1.7图题1.1.7电路中，设Vtviωsin12=，分别画出Di、Dv和Ov的波形（要求时间坐标对齐），并将二极管电流Di的峰值和其所承受的反向峰值电压标于图中（假定D为理想二极管）。v2t0202×v0t0202×35解：题中的电路是二极限幅电路，对电路（a），当输入电压幅度6+≥ivV时，二极管导电，输出电压为+6V，当输入电压6+≤iv时D截止，输出电压等于输入电压iovv=；对电路（b）,当输入电压幅度6+≤ivV时二极管导电，输出电压为iovv=，输入电压6+≥ivV时，二极管截止，输出电压为+6V；对电路（c）,是一个双向限幅电路，当输入电压6−≤ivV时，D1导电、D2截止，输出为—6V，当输入电压8+≥ivV时，D2导电、D1截止，输出电压为+8V。所以三种电路的Di、Dv和Ov波形分别是：图题1.1.736题1.1.8图题1.1.8（a）所示电路中，D1、D2为硅管，导通压降VD均为0.7V，题1.1.8（b）为输入Av、Bv的波形，试画出Ov的波形。解：这是一个二极管的与门电路，只有当输入Av、Bv全为高电平时，D1、D2全导电，输出高电平7.57.050=+=vV，其它情况输出低电平7.00=vV。图题1.1.837电路工作情况表如表所示：输入电压二极管导电情况输出电压AvBvD1D20v00导电导电0．7V05导电截止0．7V50截止导电0．7V55导电导电5．3V题1.1.9图题1.1.8电路中，输入端Av、Bv如按下述各种方法连接：（1）Av接+2V，Bv接+5V；（2）Av接+2V，Bv接-2V；（3）Av悬空，Bv接+5V；（4）Av经3K电阻接地，Bv悬空。试确定相应的输出Ov=？。解：电路的工作情况和输出电压见表所示输入电压二极管导电情况输出电压AvBvD1D20v38+2V+5V导电截止2．7V+2V-2V截止导电-1.4V悬空+5V截止导电5．7V经3K电阻接地悬空导电截止6．1V题1.1.10图题1.1.10所示电路中，设()VtvIωsin103+=，稳压管1ZD和2ZD的稳定电压分别为VVZ51=、VVZ72=，正向降压为0.7V。试画出Zi和Ov的波形（要求时间坐标对齐）。解:输入信号是一个有直流分是的正弦信号，对（a）电路，当输入信号幅值大于7.7V，DZ1稳压管正向导电，DZ2稳压管反向击穿，输出电压为7.7V，流过稳压管的电流为：tmAktiZωωsin7.431sin7.43+=+=对（b）电路，当输入幅值大于5V后，DZ1击穿，输出电压为5V，然后DZ2不能击穿而截止，流过DZ1的电流为tmAktiZωωsin5.12sin23+=+=。两种电路的电流和输出电压波形如图。图题1.1.1039（a）电路波形（b）电路波形题1.1.11图题1.1.11所示电路中，稳压管2CW16具有下列特性：稳定电压9V，耗散功率允许值250mW，稳压管电流小于1mA时不能稳压，且动态电阻不大于20Ω。试按电路中的参数计算：（1）当Ω=kRL1时，电流RI、ZI、LI的大小；（2）当电源电压IV变化20±%时，计算OV的变化量。40解：（1）此时稳压管击穿，输出电压为9V，此时：mARILL9199===mAIR57.2151.0920=−=，mAIIILRZ57.12957.21=−=−=（2）当输入变化时，应该用动态来计算。此时等效电路为mVvvio14846.195106.19)1000//20(5101000//20=±×+=∆×+=∆当输入变化±4V时，输出只变化±0.148V,说明简单的稳压电路也能起到稳压作用。题1.1.12图题1.1.12所示电路中，设各三极管均为硅管，VVBE7.0≈，50=β，VVCES3.0=，CEOI可忽略不计。试估算BI、CI、CEV。图题1.1.1141解：这一类问题是静态工作点的计算题。对静态工作点的计算（估算），可以用图解法（已知特性曲线的条件下），也可以采用计算法。（a）电路，AKVVIBECCBµ7.473007.015300≈−=−=，mAIIBC385.27.4750=×==β，23.102385.215215=×−=×−=CCEIVV；（b）电路，mAKIB243.01007..0530=−−=,mAIIBC15.12243.050=×==β3.95215.12205220−=−×−=−×−=CCEIVV，VCE电压为负是不可能的，这只能说明管子不在放大区而进入了饱和区了，所以对IC和VCE电压应从新计算如下。mAVICECS35.72520=−−=，3.0≈CEVV；（c）电路,从电路看，基极回路的电源反了，管子处于截止状态，所以0=BI，0=cI，15==CCCEVVV；图题1.1.1242（d）电路,AVIBEBµβ973027.0302)1(20030≈−=×++−=,mAIIBC85.49750≈×==β6.10485.430)22(30=×−=+×−=CCEIVV;（e）电路,是一个开关电路，先求基极开路时的基极电位，如基极电位小于管子的开启电压，则三极管截止。最好先用戴维南定律将基极回路等效后再求。基极开路电压：2620106202010610−=−+×=+×−=BEVV，所以管子的发射结反偏，三极管截止，0=BI，0=cI，6==CCCEVVV；（f）电路也是一个开关电路，用戴维南定律将基极回路等效，求基极回路的等效电源和等效电阻后求IB电流，进而求其它参数。等效电源为：2620106620201066106‘=−++×=++×−=BEVV，等效电阻为：67.620//10'==RK，这样等效后的电路如图，然后就方便计算了。195.067.67.02=−=BImA,mAIIBC75.9195.050=×==β33475.96−=×−=CEVV，这种情况不可能，说明三极管已饱和了，所以集电极电流必须重新计算如下：mAIC425.143.06=−≈，3.0≈CEV题1.1.13共射电路如图题1.1.13所示。现有下列各组参数：（1）VVCC15=，Ω=kRb390，Ω=kRc1.3，100=β；（2）VVCC18=，Ω=kRb310，Ω=kRc7.4，100=β；（3）VVCC12=，Ω=kRb370，Ω=kRc9.3，80=β；（4）VVCC6=，Ω=kRb210，Ω=kRc3，50=β。43判定电路中三极管T的工作状态（放大、饱和、截止）。解：该题意是熟悉电路参数对三极管工作状态的影响。（1）mARVVIbBECCB0367.03907.015≈−=−=，mAIIBC67.30367.0100=×==β，VRIVVCCCCCE623.31.367.315=×−=−=，三极管处于放大状态。（2）mARVVIbBECCB0558.03107.018≈−=−=mAIIBC58.50558.0100=×==βVRIVVCCCCCE22.87.458.518−=×−=−=VCE出现负电压也是不可能的,说明三极管