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模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确，用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R大的特点。
( √)其GSU大于零，则其输入电阻会明显变小。
( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D=0.7V。
第一章(电路模型和定律)习题解答一、选择题1．KVL 和KCL 不适用于 D 。
A ．集总参数线性电路；B ．集总参数非线性电路；C ．集总参数时变电路；D ．分布参数电路2．图1—1所示电路中，外电路未知，则u 和i 分别为 D 。
A ．0==i u u S ,； B ．i u u S ,=未知；C ．0=-=i u u S ,；D ．i u u S ,-=未知/3．图1—2所示电路中，外电路未知，则u 和i 分别为 D 。
A ．S i i u =∞=, ；B ．S i i u -=∞=, ；C ．S i i u =未知， ；D ．S i i u -=未知，4．在图1—3所示的电路中，按照“节点是三条或三条以上支路的联接点”的定义，该电路的总节点个数为 A 。
A ．5个；B ．8个；C ．6个；D ．7个5．在图1—4所示电路中，电流源发出的功率为 C 。
A ．45W ； B ．27W ； C ．–27W ； D ．–51W|二、填空题 1．答：在图1—5所示各段电路中，图A 中电流、电压的参考方向是 关联 参考方向；图B 中的电流、电压的参考方向是 非关联 参考方向；图C 中电流、电压的参考方向是 关联 参考方向；图D 中电流、电压的参考方向是 非关联 参考方向。
2．答：图1—6所示电路中的u 和i 对元件A 而言是 非关联 参考方向；对元件B 而言是 关联 参考方向。
…3．答：在图1—7所示的四段电路中，A 、B 中的电压和电流为关联参考方向，C 、D 中的电压和电流为非关联参考方向。
4．答：电路如图1—8所示。
如果10=R Ω，则10=U V ，9-=I A ；如果1=R Ω，则 10=U V ，0=I A 。
5．答：在图1—9 (a)所示的电路中，当10=R Ω时，=2u 50V ，=2i 5A ；当5=R Ω时，=2u 50V, =2i 10A 。
在图1—9 (b)所示的电路中，当R =10Ω时，2002=u V,202=i A ；当5=R Ω时，1002=u V, 202=i A 。
第九章理想运算放大电路及应用9-1．填空（1）理想集成运放的A od= ，r id= ，r od= ，K CMR= 。
（2）运算放大器组成运算电路必须引入反馈，在电压比较器中则应。
（3）欲实现电压放大倍数Au=-100应该选用电路。
（4）欲实现电压放大倍数Au=+100应该选用电路。
（5）比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地。
答案：（1）∞，∞，0，∞。
（2）负反馈，开环或加入正反馈。
（3）反相比例放大电路。
（4）同相比例放大电路。
（5）反相。
9-2．判断下列说法是否正确。
（1）运算电路中集成运放一般工作在线性区。
（）（2）反相比例运算电路输入电阻很大，输出电阻很小。
（）（3）虚短是指集成运放两个输入端短路。
（）（4）同相比例运算电路中集成运放的共模输入电压为零。
（）（5）单限比较器的抗干扰能力比迟滞比较器强。
（）（6）无源滤波电路带负载后滤波特性将发生变化。
（）（7）因为由集成运放组成的有源滤波电路往往引入深度电压负反馈，所以输出电阻趋于零。
（）(8)由于有源滤波电路带负载后滤波特性基本不变，即带负载能力强，所以可将其用作直流电源的滤波电路。
（）（9）无源滤波器不能用于信号处理。
（）（10）按照将积分运算电路置于集成运放的负反馈通路中就可实现微分运算的思路，将低通滤波电路置于集成运放的负反馈通路中就可实现高通滤波。
（）答案：（1）对；在运算电路中，为使集成运放工作在线性区，一定要引入负反馈，只有在引入深度负反馈的条件下，输出电压与输入电压运算关系才几乎仅仅决定于反馈网络和输入网络。
（2）错；反相运算电路输入电阻与反相输入端所接电阻大小有关。
（3）错；“虚短”的含义不是说两个端短路，而是指两个端电位近似相等。
（4）错；同相比例运算电路输入单端输入模式。
（5）错；迟滞比较器的抗干扰能力强于单限比较器。
（6）对；本题考查是否理解“有源”和“无源”滤波电路的特点。
有源滤波电路有其局限性，主要表现在：一是频率响应受组成它的晶体管、集成运放频率参数的限制。
9-1两个半径分别为R 和r 的同轴圆形线圈相距x ，且R >>r ，x >>R ．若大线圈通有电流I 而小线圈沿x 轴方向以速率v 运动，试求小线圈回路中产生的感应电动势的大小． 解：在轴线上的磁场()()22003322222IR IR B x R x R xμμ=≈>>+32202xr IR BS πμφ==v xr IR dt dx x r IR dt d 422042202332πμπμφε=--=-=9-2如图所示，有一弯成θ 角的金属架COD 放在磁场中，磁感强度B ϖ的方向垂直于金属架COD 所在平面．一导体杆MN 垂直于OD 边，并在金属架上以恒定速度v ϖ向右滑动，v ϖ与MN 垂直．设t =0时，x = 0．求当磁场分布均匀，且B ϖ不随时间改变，框架内的感应电动势i ε．解：12m B S B xy Φ=⋅=⋅,θtg x y ⋅=,vt x =22212/()/i d dt d Bv t tg dt Bv t tg εϕθθ=-=-=⋅，电动势方向：由M 指向N9-3 真空中，一无限长直导线，通有电流I ，一个与之共面的直角三角形线圈ABC 放置在此长直导线右侧。
已知AC 边长为b ，且与长直导线平行，BC 边长为a ，如图所示。
若线圈以垂直于导线方向的速度v 向右平移，当B 点与直导线的距离为d 时，求线圈ABC 内的感应电动势的大小和方向。
解：当线圈ABC 向右平移时，AB 和AC 边中会产生动生电动势。
当C 点与长直导线的距离为d 时，AC 边所在位置磁感应强度大小为：02()IB a d μπ=+AC 中产生的动生电动势大小为：xr IRx vC DOxMθBϖv ϖ02()AC AC IbvBl v a d μεπ==+，方向沿CA 方向如图所示，在AB 边上取微分元dl ，微分元dl 中的动生电动势为，()AB d v B dl ε=⨯⋅v v v其方向沿BA 方向。
第8章 磁场8-10一均匀密绕直螺线管的半径为 ，单位长度上有 匝线圈，每匝线圈中的电流为 ，用毕奥—萨伐尔定律求此螺线管轴线上的磁场。
分析：由于线圈密绕，因此可以近似地把螺线管看成一系列圆电流的紧密排列，且每一匝圆电流在轴线上任一点的磁场均沿轴向。
解： 取通过螺线管的轴线并与电流形成右旋的方向（即磁场的方向）为x 轴正向，如习题8-10图解（a ）所示。
在螺线管上任取一段微元dx ，则通过它的电流为dI nIdx =，把它看成一个圆线圈，它在轴线上O 点产生的磁感应强度dB 为2022322()R nIdxdB R x μ=+ 由叠加原理可得，整个螺线管在O 点产生的磁感应强度B 的大小为212022322()x Lx R nIdxB dB R x μ==+⎰⎰0212212221221[]2()()nIx x R x R x μ=-++ 由图可知12122212221212cos os ()()x x R x R x ββ==++ c ，代入上式并整理可得 021(cos cos )2nIB μββ=-式中12ββ和分别为x 轴正向与从O 点引向螺线管两端的矢径r 之间的夹角。
讨论：（1）若螺线管的长度远远大于其直径，即螺线管可视为无限长时，20β=，1βπ=，则有nI B 0μ=上式说明，无限长密绕长直螺线管内部轴线上各点磁感应强度为常矢量。
理论和实验均证明：在整个无限长螺线管内部空间里，上述结论也适用。
即无限长螺线管内部空间里的磁场为均匀磁场，其磁感应强度B 的大小为0nI μ，方向与轴线平行；（2）若点O 位于半无限长载流螺线管一端，即12πβ=，20β＝或12πβ=，2βπ＝时，无论哪一种情况均有nI B 021μ=------(8-19) 可见半无限长螺线管端面中心轴线上磁感应强度的大小为管内的一半；综上所述，密绕长直螺线管轴线上各处磁感应强度分布见习题8-10图解（b ）所示，从图中也可看出，长直螺线管内中部的磁场可以看成是均匀的。
习题九解答9－1 解：谐振频率0ω为：()s rad LC/1051020010201151230⨯=⨯⨯⨯==--ω；100102001020100111230=⨯⨯===--C L R R LQ ω； 谐振时电流I ，电压L U ，C U 为： ()A R U I 1.010010===()V QU LI U L 1000101000=⨯===ω()V QU I CU C 10001010010=⨯===ω9－2 解：（1）谐振时，R I U 00=，()Ω=⨯==∴-3300101011I U R ；00QU U C =，100110000===∴U U Q C ； C L R Q 1=，531010010=⨯=∴CLLCf 1200==πω ，61021⨯=∴πLC⎩⎨⎧==∴pfC mH L 59.19.15 （2）100=Q（3）()s rad Q BW /102100102460⨯=⨯==ππω9－4 解: UI P =max ,即1cos =ϕ，电路发生了串联谐振。
（1）根据谐振条件CL 001ωω=，可得： ()()H C L 02.01082500116220=⨯⨯==-ω；由W R U I R UI P 10022max====,得()Ω===1100102max P U R ，则电路的品质因数50102.025000=⨯==RLQ ω（2）各电压电流相量为：VU o 1510.∠=，VU U o R 1510..∠==，A RUI o 1510..∠==，V j U jQ U ooL 105500151050..∠=∠⨯==，V U U o L C 75500..-∠=-=U .9－5 解:当Q>>1时，原电路可看做为0G 、L 、C 并联电路，且：L RCLR G ==2200ω，所以原电路可化为： （1）谐振时，R 获得max P ，则0G 获得max P ，而LC于开路，Ω=∴K R 500，S G 3010501⨯=；又1000==G CQ ω ，U ..C()F QG C 96301021010501100-⨯=⨯⨯==∴ω； ()()mH C L LCQ 5.01021011,1,1926200=⨯⨯==∴=∴>>-ωω()Ω=⨯⨯⨯⨯==∴=--51021050105.0,93300C LG R L RC G （2）()()mA G U I s 1105050100150200=⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=； ()V G I U 5010501013300=⨯⨯⨯==-；()W I U P s 1.010*******=⨯⨯==-9－7 解: 将L 与电压源串联化为L 与电流源并联，由W P 1000=，且只有电阻消耗有功，可知()A RPI R 10==，R s I I = ，且R C L s I I I I ....++=，∴电路发生并联谐振，()Ω-=10C X 。
9 数模与模数转换器9.1 D/A 转换器9.1.1 10位倒T 形电阻网络D/A 转换器如图题9.1.1所示。
（1）试求出输出电压的取值范围。
（2）若要求电路输入数字量为200H 时输出电压v o =5V ，试问V REF 应取何值？解：（1）由式（9.1.6）可知，10位D/A 转换器输出电压O v 为910022f REFOii i R R v R D ==-⋅⋅∑当98D D …0D =00…0时 O v =0 V当98D D …0D =11…1时，REFO R v R=-，已知f R R =，所以O REF v R =-于是可得到输出电压的取值范围为：0REF V V -。
（2）根据式（1） 109212O REFifii R v V R D =⋅⋅=-⋅⋅∑将98D D …0D =1000000000代入上式，的REF V =﹣10V 。
9.1.2 在图9.1.8所示的4位权电流D/A 转换器中，已知REF V =6V ，1R =48k Ω，当输入3210D D D D =1100时，O v =1.5V ，试确定f R 的值。
解：n 位权电流D/A 转换器的输出电压为1122n fiREF O i n i R R v D R -==⋅⋅∑于是，有11022n O f n iREF i i R v R V D -=⋅⋅=⋅⋅∑依题意，已知n=4，REF V =6V ，1R =48k Ω，3210D D D D =1100，O v =1.5V,代入上式得f R =16k Ω。
9.1.5 可编程放大器（数控可变增益放大器）电路如图题9.1.5所示。
（1）推导电路电压放大倍数/V O I A v v =的表达式。
（2）当输入编码为（001H ）和（3FFH ）时，电压放大倍数V A 分别为多少？ （3）试问当输入编码为（000H ）时，运放1A 处于什么状态？解：（1）图题9.1.5中运放3A 组成电压增益为﹣1的反相比例放大器，O v =﹣REF V 。
第九章（正弦稳态电路分析）习题解答一、选择题1．在图9—1所示的电路中，如果其等效导纳的模为21Y Y Y eq += ，则 D 。
A ．L Y C Y ω-=ω=1j, j 21； B ．C Y RY ω==j , 121； C ．L Y R Y ω-==1j , 121 ； D ．正为实数）k kY Y ( 21=2．图9—2（a ）所示的电路为不含独立电源的线性一端口电路。
已知00 /100=UV ，045 /210=IA ，则图9—2（b ）、9—2（c ）、9—2（d ）、9—2（e ）四个电路中不是图9—2（a ）的等效电路的为 D 。
A ．图9—2（b ）；B ．图9—2（c ）；C ．图9—2（d ）；D ．图9—2（e ）3．电路如图9—3所示，Z 是一段不含独立源的电路。
开关断开时，瓦特表、电压表、电流表的读数分别是100W 、220V 和1A ；开关闭合时，瓦特表、电压表、电流表的读数分别是100W 、220V 和8.0A 。
那么Z 是 C 电路。
A ．电阻性；B ．容性；C ．感性；D ．不能确定4．电路如图9—4所示，U固定不变。
如果 B ，则改变Z （Z 不等于无限大）时，I 不变。
A ．21Z Z =；B ．21Z Z -=；C ．21Z Z =；D ．)Arg()Arg(21Z Z = 5．Ω=10R 的电阻，F 1μ=C 的电容与电感L 串联，接到频率1000Hz 的正弦电压源上。
为使电阻两端的电压达到最高，电感应取 D 。
A ．1H ；B ．π21Ｈ； C ．21H ； D ．241πＨ 二、填空题1．若Ω=3R ，Ω=ω6L ，Ω=ω2011C ，Ω=ω2012C ，则图9—5所示电路的输入阻抗为 j4)3(-Ω。
.2．线性一端口电路如图9—6所示，A /02 V,30/5000=-=I U。
则此一端口电路吸收的复功率，有功功率、无功功率分别为VA 30/1000、W 350、50Var 。
解：对于N 而言U和I 为非关联参考方向，因此N 吸收的复功率为 )/0230/50(00*⨯--=-=I US j50)V A 350(30/1000+== 而 W 350)Re(==S P ， Var 50)(I m ==S Q3．电路如图9—7所示，已知0/3020=UV ，5.0=L H 。
维持U 不变，改变电源的频率，当s /rad 10=ω时，0/304=IA ；当s /r a d 50=ω时，0/302=IA ，则=1C 02.0F ，=2C μ833F 。
解：当rad/s 10=ω时，Ω=00/5IU ，所以011=ω-ωC L ，即 F 02.05.01001121=⨯=ω=L C 当rad/s 50=ω时，Ω=00/10IU，所以∞→ω-ω-ωω-ω-ω )11j()1j )(1j(2121C C L C C L 即 01121=ω-ω-ωC C L由此可得 F 3.833)02.05015.050(501)1(112μ=⨯-⨯=ω-ωω=C L C 4．在图9—8所示电路中，已知电流表A 的读数为2A ，电压表1V 的读数10V ，电压表2V 的读数为20V ，则电压表V 的读数为7.19V 。
解：由题意得：210)(322=ω+L ， 220)1(622=ω+C 解得： 4=ωL ，81=ωC因此 V 7.19)48()63(222=-++⨯=s U5．在图9—9（a ）所示的电路中，已知00/100=s U V ，060/20=s I A ，Ω=101Z ，Ω+=)10j 10(2Z ，Ω-=)10j 10(3Z ，此电路的戴维南等效电路如图9—9（b ）所示，则=ocU 00/50V ，in Z = 5 Ω。
解：323121323232323211 Z Z Z Z Z Z Z Z U Z Z Z Z Z Z Z Z Z U U s soc ++=+⨯++= j10)j10)(10(10j10)10(10j10)10(10j10)j10)(10100(10 -++-++-+= V 0/500=而等效阻抗为1332213213211111Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z in ++=++=Ω=-+-+++-+= 5j10)10(10j10)10)(10j 10(j10)10(10j10)j10)(1010(10 三、计算题1．电路如图9—10所示，030/20=S U V ，045/2=SI A ，Ω=101Z ，Ω+=j5)5(2Z ，Ω=ωj10j L ，Ω-=ωj20j 1C，列出求解图示电路的回路电流方程。
解：图9—10电路的回路电流方程为032130/2010 )j20j10( )j20j1010(=----+L L L I I I 02j5)5(j20)j10j55()j20j10(321=++--+++--U I I I L L L 0345/2=L I010(31=--U ) I I L L 即 032130/2010j10 )j1010(=-+-L L L I I I 02j5)5(j5)5(j10321=++--+U I I IL L L 0345/2=L I 010(31=--U ) I I L L 2．在图9—11所示的电路中，010/5=S U V ，Ω=5.01Z ，Ω-=j0.6)2.0(2Z ，Ω-=j13Z ，j2)1(2+=S U V 。
用回路电流法求1I ，2I ，3I 。
解：选两个网孔作为独立回路，回路电流如图9—11所示，据此可得122121)(s L L U I Z I Z Z =-+223212 )(s L L U I Z Z I Z -=++- 即 0210/5j0.6)2.0(j0.6)7.0(=---L L I I j21j1.6)2.0()6.0j 2.0(21--=-+--L L I I 由此解得 0163.23/98.6=L I A ， 0224.13/49.3=L I A 因而 01163.23/98.6==L I I A ， 02224.13/49.3==L I I A ， 02138.33/6.3=-=L L I I IA 3．电路如图9—12所示，列出其节点电压方程。
解：图9—12电路的节点电压方程为s n n n I U C U L U C L R =ω-ω-ω+ω+312111j j 1)j j 11(01)j j 11(j 12322221=α+-ω+ω++ω-I U R U C L R U L n n n 3131322211g )j 11(1j R U U U C R R U R U C s n n n =-ω+++-ω-11U U n = 2232I R U U n n =-4．试求图9—13中的节点电压1n U 。
解：图9—13所示电路的节点电压方程为5.00/5)j0.51j11()j0.51j11j115.01(021=-+--++-+n n U U 0210/5)j0.5111j0.51j11()j0.51j11(=++-++-+-n n U U 即 0210/10j )j22(=-+n n U U 0210/5j)1(j =-+-n n U U由此解得： j1)V 2(1-=n U 5．电路如图9—14所示，已知Ω=101R ，Ω=12R ，C L X X -=，Ω=00/100IU ，求 3R 和L X 。
解：根据题意得0323210/100)j()()j )(j (=++++++C L C L X X R R X R X R R将Ω=101R ，Ω=12R ，C L X X -=代入，得100)j()1()j )(j 1(1033=-++-++L L L L X X R X R X即100110323=+++R X R L， 0133=+-R X X R L L联立以上两式解得 Ω=13R ， Ω=38.13L X6．图9—15为测量线圈参数的电路。
测量时，调节可变电阻使电压表的读数最小，此时电源电压为100V ，1R 和2R 均为Ω5，3R 为Ω5.6，电压表的读数为30V 。
若电源的频率为50Hz ，求R 和L 的值。
解：将图9—15的电路用图9—15（a ）的电路等效。
设电压表的内阻为无限大，且以U 为参考相量可做相量图如图9—15（b ）。
图中1I 、1U 和U 同相，2I 、2U 同相。
由于右边的支路为感性支路，所以2I、2U 在相位上滞后U 一个角度。
在U 一定的条件下，调节可变电阻实际上仅改变1U 的大小，2U 不变。
由图可见，当1U 和3U 垂直时3U 最小，因此有 V 90/3003=U ， A 0/10550/10000211=+=+=R R U I V 0/500111==R I U， V 31/3.5830j 500312-=-=-=U U U而 A 31/97.80322-==R U I ，右边支路的阻抗为Ω=-==00231/15.1131/97.8100I U Z ，据此可得 Ω+=-=+j 5.74)06.3(5.631/15.11j 0L X R 于是 Ω=06.3R ， mH 3.181.31474.5==ω=L X L 7．电路如图9—16。
已知Ω10-=c X ,Ω=5L X ，Ω=5R ，电流表A 1及电压表V 1的读数分别为10A 和100V 。
求电流表A 0及电压表V 0的读数。
解：各个电压、电流的参考方向如图，以1U 为参考相量，则 A 45/201j55100j ,A j100112-=+=+==L X R U I I而 A 10213=+=I I I 所以电流表A 0的读数为10A 。
又 V 45/2100j100100j 031-=-=+=I X U U C s ，所以电压表V 0的读数为4.141V 。
8．在图9—17所示的电路中，电压表的读数为220V ，1Z 为感性负载。
开关断开时，安培表的读数为4.4A ，瓦特表的读数为8.580W ；开关闭合时，安培表的读数为28.5A ，瓦特表的读数为6.1161W 。
求1Z 和2Z 。
解：根据开关断开时电压表、电流表及功率表的读数可得0.64.4220580.8cos 1=⨯=ϕ考虑到1Z 为感性负载，有0113.53=ϕ，因而Ω==00113.53/5013.53/4.4220Z 根据开关闭合时电压表、电流表及功率表的读数可得 128.52201161.6cos =⨯=ϕ， 即 00=ϕ开关闭合时电路的总阻抗为Ω==+=625028.52202121Z Z Z Z Z即 Ω-=-++=-=j40)30(6250j4030j40)30(6250112ZZ Z Z Z9．将100盏功率40W 功率因数5.0 的日光灯与25盏40W 的白炽灯并联接在220V 的交流电源上。
