模电期中解答及部分典型习题

-填空题（每空1分，共38分）

1.实际电路的组成是多种多样的，但通常由（电源）、（负载）和

（中间环节）三部分组成。电荷在电场力的作用下的定向移动形成（电

流），电流的实际方向规定为（正电荷）运动的方向。电

路中a,b两点间电压等于电场力把单位正电荷从a点移动到b点所作的

（功），规定电压的实际方向是从（高电位指向低电位）。取同一

元件上电压和电流的参考方向一致，称（关联）的参考方向。

2.理想电压源输出的电压是（保持定值（直流）或一定的时间函数（交流）

3.）,实际电压源模型可等效为一个电压源Us和内阻R0的（串

联）,其端口的伏安关系式为（"=%-&'）,电压源与电流源模

型的等效变换是指对.（外电路）的等效。实际电压源模型“20V、1Q”

等效为电流源模型时，其电流源人=（20）A,内阻火,=（1）

4.实际应用的电表交流指示值和我们实验的交流测量值，都是交流电的（有

效）值。工程上所说的交流电压、交流电流的数值，通常也都是它们的

（有效）值，此值与交流电最大值的数量关系为：（有效值=最

大值/Vi）。已知一正弦量i=7.07sin（314/-30°）A,则

该正弦电流的最大值是（7.07）A；有效值是（5）A；

角频率是（314）rad/s；频率是（50）Hz；周期是

（0.02）s；初相是（-7U/6）弧度。

5.电路分析中，电路状态的改变称为换路。电路在换路时能量不能跃变，即换

路瞬间，电容两端的（电压）不能跃变，通过电感的（电流）不能

跃变。一阶电路含有（1）个动态元件，若换路和电路的外加激励为零，

仅由储能元件的初始储能的产生的电路响应，称为（零状态）响应；

求解一阶电路完全响应的方法称为（三要素）法。

6.本征半导体中载流子是（电子-空穴）对，N型半导体中多子是（自

由电子），P型半导体中多子是（空穴）,PN结具有（单向导

通）特性。半导体三极管具有（电流放大）作用，三极管的输

出特性分为（截止）区、（放大）区和（饱和）区。三极

管处于放大状态的条件是：发射结（正偏），集电结（反偏）□

二分析计算题（共62分）

1.（8分）求下图所示电路的等效电阻。

解：标出电路中的各结点，电路可重画如下：

（a）图Rab=8+3||[3+4||（7+5）]=8+3||（3+3）=8+2=100

（b）图Rab=7||（4||4+10||10）=7||7=3.5Q

2.（6分）将下图所示电路化成等效电流源电路。

解：（a）两电源相串联，先将电流源变换成电压源，再将两串联的电压源变换成一个电压源,

最后再变换成电流源；等效电路为

aa

-O。

C

+

6-V

Q

⑻

bb

3.（10分）利用支路电流法求下图中各支路电流。

解根据KCL、KVL列方程有

1=「2

<=/3+1

27,+4Z2+2/3=10

整理得2X(/2-2)+4Z2+2X(Z2-1)=10

解得Z,=0A；/2=2A；Z3=1A

4.(10分)用叠加原理求下图所示电路的电压U。

解：12V电压源单独作用:

312……

。'=----x12--------xl2=-4V

3+66+12

1A的电流源单独作用:

3x66x12]

U"=-lx6+12)=-6V

3+6

山叠加原理得

U=U'+U〃=—10V

5.（10分）用戴维南定理求下图所示电路的电流/。

解：将6。电阻支路开路求。0c

=8—4x1=4V

将所有独立源置为零，求戴维南等效电阻

人=4Q

4

1=-----=0.4A

6+4

6.（10分）在下图所示电路中，开关接在位置“1”时已达稳态，在Z=0时开

关转到“2”的位置，试用三要素法求/>0时的电容电压与及，。

由换路定则得初始值：“c（0+）="c（0_）=4V

4

稳态值：w（oo）x(-3)=-2V

c—2+4

2x4,4

时间常数：r-----X1—s

2+43

(_l\

rt

由三要素法得：wc(/)=wc(oo)+[wc(0+)-wc(oo)]e=—2+6e*Vr>0

I7

—3—uc1

--3e4At>0

2

7.(8分)求下图戴维南和诺顿等效电路。

解(1)开路电压Doc的计算

Uoc=8x-^―=4A/2Z45°V

4+j4

等效电阻Zs的计算

4xj4

Zs—j2=2Q

4+j4

短路电流isc计算

8j4

------------------X----------=2A/2Z45°A

4+j4x(-j2)j4-j2

j4-j2

其戴维南等效电路和诺顿等效电路如图a和b所示

)4应45°V2>/2Z45oA

I-------------------0b

(a)戴维南等效电路(b)诺顿等效电路

部分典型习题

1.确定图中晶体管其它两个电流的值

,cl/cl4f=3mA

/B=125MA4H灯00

~~［上200

7^=5mA^

(a)(b)(c)

图6.1习题6.1图

(a)ZC=^/B=200X0.125=25(mA)/E=/B+/c=25.125(mA)

(b)/B=/E/(1+份=5/(1+100尸49.5(的左=左一，B=4.95(mA)

(c)&=/c/=3/120=25(gA)/E=，B+/c=3.025(mA)

2.测得放大电路中的晶体三极管3个电极①、②、③的电流大小和方向如图6.1所示,

试判断晶体管的类型(NPN或PNP),说明①、②、③中哪个是基极b、发射极e、集电极

c,求出电流放大系数尸。

(a)①-c②-b③・ePNP4=1.2/0.03=40

(b)①・b②・e③・cNPN^=1.5/0.01=150

3.有两只工作于放大状态的晶体管，它们两个管脚的电流大小和实际流向如图6.3所示。

求另•管脚的电流大小，判断管子是NPN型还是PNP型，三个管脚各是什么电极；并求它

们的〃值。

图6.3习题6.3图

(a)①-c②・e③・bNPN/E=/B+/C=4+0.1=4.1(mA)4=4/0.1=40

(b)①-e②-c③-bNPN/C=7E-/B=5.1-0.1=5(mA)夕=5/0.1=50

4,一试判断图64所示电路中开关8■放在1,2、3■哪个位置时的电最大：放在哪个位置时

的4&最小，为什么？

图6.4习题6.4图

在①时，发射极相当于•个二级管导通，此时/B就等于此导通电流。

在②时，三极管相当于两个并联的二极管，此时/B等于两个二级管导通电流之和，所以此

时的电流最大。

在③时，发射极导通，集电结反偏，集电结收集电子，所以/B电流下降，此时电流最小。

5.测得某放大电路中晶体三极管各极直流电位如图6.5所示，判断晶体管三极管的类型(NPN

或PNP)及三个电极，并分别说明它们是硅管还是错管。

图6.5习题6.5图

(a)@-e②-c③-b硅NPN

(b)①-b②-c③-e错PNP

(c)①-b②-e③-c铭PNP

6.在工作正常的放大电路中，测得四个晶体管相对于电路公共端的电压如图6.6所示，是

判断各晶体管的类型及各管脚对应的电极名称。

图6.6习题6.6图

(a)①-e②-b③-c硅NPN(b)①-c②-e③-b铸PNP

(c)①-c②-b③-e硅PNP(d)①-b②-c③-e楮NPN

7.用万用表直流电压挡测得晶体三极管的各极对地电位如图6.7所示，判断这些晶体管

分别处于哪种工作状态(饱和、放大、截止或已损坏)。

OVI.1V—5V

图6.7习题6.7图

(a)截止(b)饱和©放大(d)饱和(e)截止⑴损坏

8.图衿所于电路对正弦信号是蒲存放人作用?如果没有放大作用，则说明理由押将错

i星加以改正(设电'容'的容抗灯以忽略建

(a)无放大作用。电容C使得集电结反偏不成立。应将电容C改为阻值合适的电阻。

(b)无放大作用。/B使得交流输入信号无法加到三极管上。应在此支路串联一阻值合适的

电阻。

(c)无放大作用。PNP三极管要求Kc<KB<rE,同时电容C使得发射结正偏不成立。应将Kcc

的+12V改为-12V,同时将电容C取消。

(d)无放大作用。发射极正偏不成立。将电阻曲接地那一端改为接到KCCo

9.电路如图6.10所示，试判断各电路可否正常放大交流输入信号，若不能正常放大，则

说明原因，并加以改正。

图6.10习题6.10电路图

(a)无放大作用。电容C2使得交流通路中输出直接接地了。应将电容C2去掉。

(b)无放大作用。PNP三极管要求KE>KB>rc,同时三极管集电极直接接在Fee上使得在交

流通路中输出直接接地了。应将+%c改为一％c，同时在集电极和匕c之间增加阻值合适的

电阻

(c)无放大作用。三极管基极直接接在人c上使得集电结反偏不成立，同时也使得交流输入

信号不能够加到三极管上。在基极和匕c之间添加阻值合适的电阻加。

(d)无放大作用。电容C2使得交流输入信号不能够加到三极管上。应将电容。2去掉。

10.放大电路如图6.15(a)所示。设所有电容对交流均视为短路,

UBEQ=0.7V,力=50。

(1)估算该电路的静态工作点Q;

(2)画出小信号等效电路；

(3)求电路的输入电阻用和输出电阻段；

(4)求电路的电压放大倍数4；

(5)若"。出现如图6.15(b)所示的失真现象，问是截止失真还

是饱和失真？为消除此失真，应该调整电路中哪个元件，如何调

(a)(b)

图6.15习题6.15电路图

12-07

(1)/BQ=^-=37.7RA)/cQ=P“BQ=L88(mA)

"CEQ=12—1.88x3=6.35(V)

(2)&=300+51xg=L0(kQ)

1.oo

++

⑶R、=Rh//rbc«5=LO(kQ)R0=&=3(kQ)

(4)4=J=ZA4".=.4=_5OX3〃2=_6O

G4限限io

(5)此为截止失真，为减小失真，应减小品使。点上移。

11.求解图6.16所示电路的静态工作点

(a)(b)

图6.16习题6.17电路图

1o

⑻…kx1°=2.77(V)

24Q=%)酮)=2.77-0.7=188(mA)

K,.11

"CEQ=10—L88X(3+L1)=2.29(V)

27

(b)%Q=仃RX10=1.84(V)

/CQX，EQ==6.32(mA)

U.1o

“CEQ=10-6.32x(0.62+0.18)=4.95(V)

投：一放X屯路如图6.20所小l设所存也容对交流均视-为短路b3知UBEQ=0.7V一夕=]00寸

估算静态工件点.(,&-n)一(却1nli出小信号福效电路图，O求放大电路输小＜电

阻R.和愉出电阻&.《44.诂第交流电施放大」数4源电殖放为傕数4s.

4-07

/c^^=T7TF7=L65(mA)

1.0-rU.Z

4EQ=12-1.65x(2+1.8+0.2)=5.4(V)

⑶&=R"42〃[%+(l+mj=5.12(kQ)4=姬=2(kfi)

一一篦凡〃&一PR，-100X2//4l604

(4)A

uUi人吐+(1+£)凡J&+(l+£)氏1.89+101x0.2

.R.

4='-^=-5.05

uR、+Ru

13.由于功率放大电路中的晶体管常处于接近极限工作的状态，因此，在选择晶体管时必须

特别注意哪3个参数？

最大集电极电流/CM、最大集电结耗散功率PCM和反向击穿电压U（BR）CEO

14.乙类互补对称功率放大电路的效率在理想情况下可以达到多少？

71/4=78.5%

15.一双电源互补对称功率放大电路如图6.34所示，设忆c=12V,&=16。，以为正弦

波。求：（1）在晶体管的饱和压降UcES可以忽略的情况下，负载上可以得到的最大输出功

率8m；（2）每个晶体管的耐压|U（BR）CEO|应大于多少；（3）这种电路会产生何种失真，为改

善上述失真，应在电路中采取什么措施。

（1）"心廿）2=M=4.5（W）

27?,2x16

⑵|“BR）CE。及2Vcc=24（V）

（3）会产生交越失真，工作于甲乙类工作状态可以消除这种失真。

-2

图6.34习题6.39电路图

1（IL：.、少111!J攵J；话I•山।攻/；八「a।,；i/；

1U•，力'LJ叩IJ〃人」U：”|JJ，I17,'、、”

振荡电路和放大也路都是能量代换装置U振荡电路是在无外输义信号作用时，电路自动

地将春流能量•转换为交流能量，放大电路是心有外输及信号控制卜，实现铀盘的转换。-

17.在弦波振荡器振荡条件是件&?-奂反-馈放•关■电路产生自醒件是件含？-两幸存何不

昌为什2?。

正弦波振荡电路的振荡条件为AF=I,一电路为拈反馈科-―土生自激的条件

~奂反馈故人电路的.将檄条件为AF=-I，电路力负反馈时，产生自激的条件°

18.根据选频网络的不同，正弦波振荡器uJ分为哪儿类？各有什么恃点？

正弦波振荡电路"I分为RG-正弦波振荡振，4正弦波振荡瑞和.।英品英振荡器”

RC在弦波振荡蹈通常产施低频"，:弦信号，LC徂弦波振荡渊常阳来产砧高频।白玄信号，石

萸晶体振荡踹产生的正弦波频率稳定性很高u

1C」：/叱、：也1'”」;比止・小！』攵一皿1山「1/7皿"、加11.匕攵立1”\必；"1LL/I•力2

I-II.J^-\//X\\~\J)I-'l_*V\I'JA.III/UIIIP./J-11.>II11P7Jl|/IJ/A_II■

L，波振荡电路通常由网介部分组成L分别洱L故大电路▽选，频网络Life反馔网络和稳

幅网络〃放大电路实现能量转换的捶制■,,选频网络决定电路的振荡频率,，♦反馈网络引入正

|,：4也GhU4"/';?/*—「-&<»X/〔'J匕而/,h।hW/fafc11"LL—心",；，

人人KJ/：，I人/人1!/<I厂【-J、丁JTIJ'J/、”।，，1，iL、TI”「〜J-FJL人'l_*A："11II「I-JTUI/-X.ZiL、/<.、>

20.当产42%~做用胡曲正弦波时，应选用件幺类邨的振荡器。当产生100MH"的正弦波

时庇选用体人类型的振荡器“尚要求声生频率稳定图艮高的由弦被时1*滋用伴鱼类理外

H"，.‘原

J/甲1r刁川「、）

曲生小确aROKIfe，”的壶弦被哺应选用《白诙弦激振,藩落1思生-，1，0。叫4，即，的正弦破时,岫阖出

LC正弦波振荡器“'，要求产生频率稳定度很高的正弦波时，应选用石英品体振荡踹.

20.求题9.1图所示电路中的"oi、”02和%。

题9.1图

解：A|构成反相比例电路

100

«oi=一,人=-10"/=-10"/

A2构成同相比例电路

"02=+=I®

UO=U(H-UO2=-21U|

21.试证明题9.2图所示电路的输出电压%=（1+与）（町2-町1）。

题9.2图

解：A|构成同相比例电路

"oi=（1+京）”〃

由虚短可得U2.=U|2>

R2《

将前二式代入上式可得

R

M0=(1+V-XW/2-M/1)

22.求题9.3图所示运算电路的输入输出关系。

解A\构成反相比例电路，A2则构成反相加法电路

100.

"01-n

_joJO0

_wMin

"0=(TToi+-/2)=l°"八-2W/2

23.求题9.4图所示运算电路的输出电压。设为=2=102，R3=Rp=200。

解：由虚断可得

州+”

,_R2R3_&〃/2+&"/3_2"12+"/3

M-；'——

±+±%+&3

R2g

题9.4图

_RFun+R\U0_2M；,+U0

“一一R、+RF~-3-

由虚短U+=U-得

Uo=-2U[|+2Ui2+Ui3

24.求题9.7图所示电路中各运放输出电压的表示式。

A2为同相比例电路

D

/2=。+母〃/2

&

A3为减法电路

Uo3=-^-(W2-uo])=­(1+必~)〃/2

UJry'"I，力'TA，/ZryII

"5"5&K\

25.在题9.17图所示电路中，〃/=6sin〃，试画出电路的电压传输特性和输出电压波

形。

解：(a)u,>4V0't,u°=6V,ui<4V时，u°=・6V,电压传输特性和输出电压波形如图所示。

(b)w_=0,24人时，输出跳变，因此门限电压UT=-2V。

510=—u.+—=0

〃+11

-+—3'3

510

由于输入端接在同相端，因此，当W>UT时，UO=+6V,W<UT时，uo=-6V,电压传输特性和输

出电压波形如图所示。

(b)

26.在题9.18图所示电路中，设町=6sinoW,求门限电压和回差电压，并画出电路

的电压传输特性和输出电压波形。

㈤

题9.18图

解：(a)u=------w=—x(±6)=±2K

15+30003

门限电压4=2匕/2=-2­，回差电压AUr=4/,电压传输特性和输出电压波形如图(a)

所示。

(b)由叠加定理可得

301521=『,士2

"+=-------------------U.H-----------------------U.=­u4—

30+15/30+15330

门限电压满足方程

衿±2=1

4=2

门限电压4=4.5「，UT2=-1.5K,回差电压△力=6%,传输特性和输出波形如图(b)所示。

如图10.3所不各兀群件：(1A请将各布各件必琳连接l组成•个RC文氏桥正弦波振

荡瑞；(2)藩%薄路，电路将产生什么现初(3)柠与断路，电路将产生什么现藤，(4)

£7?幺迷!攵山「攵'以‘、上““1•力卬IS一(八只：p叱匚改由「攵寸〃,、'匚/1"-I•力卬I鱼

!I八f111II-J7I-II'J7\,.-JJ''»v八f।PI叩I，’LJI「J，I-II二、‘.TL甲、'，

若耳短路，电路没用稔幅网综电路可能输出方波:

£R南力攵由/攵木、:北！JH"i，f攵〃H小怒Eli由'」「(，.

^Ti4、］1工7I叩I，"LLU：【I-I-l/，J/JJ，'予T，"，八II，■O11।j”1\，丁H,JII1‘LL//丁-T；

若学短路,电路不涌足振幅条件」电路停振J输"I电兀为‘零’;

==若勺断路」电路没守稳幅网络」电路可能愉中方温

，i♦攵/illI攵］1/\G11、攵HL、攻、茨DE"J/1'/占一，O、、匕ILL、及3Wi/MifnZi；IH

r匚U；【I>>"I'l1/J\"I.TLJ十【JJ/d1r刃，，】、.<Vp11J-HX.-J~*■J/l-V{-TJT'IIjJQ11J

节范围”

图10及习题10.7电路图

山乩攵D—上rr.故此哭虬1拓H宸及:攵，E

ou11/y4vv.117jpix.iin?11\：j^njnvT;5V_zr<_r-r_T^

AF