模拟电子技术学习指导与习题解答

第1章 FPGA及其硬件描述语言VHDL

2．在T=300K时，对于某二极管，利用PN结伏安方程作以下估算。

(1) 若反向饱和电流IS?0.01?A，求正向电压为0.1V、0.2V和0.3V时的电流。 (2) 当反向电流达到反向饱和电流的90%时，反向电压为多少？

(3) 若正反向电压均为0.05V，求正向电流与反向电流比值的绝对值。 0.1解：(1) V=0.1V时，I0.0261?0.01(e?1)?A?0.458?A

0.2V=0.2V时，I0.0262?0.01(e?1)?A?21.9?A 0.3V=0.3V时，I0.0263?0.01(e?1)?A?1.026mA

V(2) 按题意，有?0.9I0.026S?IS(e?1) 解得V?(0.026?ln0.1)V??0.06V

(3) I?e0.050.026?1I??0.050.026?6.84

?e?13．写出如图2.20所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压VD为0.7V。

图2.20 习题3的电路图

解：先假设图中所有二极管均断开，分别求解二极管两端的承受压降。 (1) 因为二极管两端压降为2V，二极管正向导通，VO1=2-0.7=1.3V。 (2) 因为二极管两端压降为-2V，二极管反向截止，VO2=0V。

(3) 因为二极管两端压降为4V，二极管正向导通，VO3=0.7-2V=-1.3V。 (4) 因为二极管两端压降为-4V，二极管反向截止，VO4=2V。

(5) 因为二极管两端压降为4V，二极管正向导通，VO5=-0.7+2=1.3V。 (6) 因为二极管两端压降为-4V，二极管反向截止，VO6=-2V。

4．试分析图2.21所示的电路中的二极管VD的状态(导通还是截止)。 解：去掉二极管，以接地点(设为O)为参考点，则

V25AO?18?2?10?25?5?10?3.5(V)

V?10BO140?10?15?1(V)

因为VBO?VAO，所以二极管反偏截止。

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5．试判断图2.22所示的电路中的二极管VD1和VD2是导通状态还是截止状态。设二极管的正向导通压降为0.7V。

解：首先将VD1和VD2断开，求得两管将承受的电压值分别为：VD1管VOA?12V；VD2管VBA?12V?5V?7V。因为VD1两端承受的正向压降大，所以VD1导通，又因为VD1导通，所以A点电位被箝位于-0.7V，故VBA??5V?(?0.7V)??4.3V，使VD2截止。

结论：VD1导通，VD2截止。

图2.21 习题4的电路图 图2.22 习题5的电路图

6．电路如图2.23所示，二极管导通电压VD=0.7V，常温下VT?26mV；电容C对交流信号可视为短路；vi为正弦波，有效值为10mV。试问二极管中流过的交流电流有效值为多少?

图2.23 习题6的电路图

解：二极管的直流电流ID?(V?VD)/R?2.41mA 其动态电阻rd?VT/ID?26mV/2.41mA?11? 故动态电流有效值iD?vi/rd?1mA

7．电路如图2.24所示，假设二极管是理想开关，试画出图示并联型双向限幅器的输出电压vo的波形。图中vi是振幅为12V的正弦电压。并试总结要使vo的上限幅电压为VMAX和下限幅电压为VMIN的电路的构成原则以及对输入电压的要求。

解：(1)因为VD1支路上的VD1有6V反偏，所以，vi?6V时，VD1不导通。

因为VD2支路上的VD2有6V反偏，所以，vi??6V时，VD2不导通。

因此，?6V?vi?6V时，VD1、VD2均不导通，此时，vo?vi。

图2.24 习题7的电路图

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第1章 FPGA及其硬件描述语言VHDL

当vi?6V时，VD1导通，vo?6V。 当vi??6V时，VD2导通，vo??6V。 vo的波形如图2.25所示。

(2) 电路构成原则。

要求VMAX?VMIN，两电压均可正负。 对vi的要求为ViMAX?ViMAX，VIMIN?VMIN。 8．电路如图2.26(a)所示，其输入电压vI1和vI2的波形如图2.26(b)所示，二极管导通电压VD为0.7V。试画出输出电压vO的波形，并标出幅值。

图2.25 习题7的解图

图2.26 习题8的电路图和输入波形图

解：vO的波形如图2.27所示。

9．在图2.28所示的电路中，vi是振幅为10V的低频正弦电压，二极管视为恒压降器件(正向导通电压为0.7V)。试画出vo的波形。

图2.27 习题8的解图 图2.28 习题9的电路图

方法一：因为二极管在回路中有2V正偏，且其导通电压为0.7V，所以，当vi??1.3V时，VD导通，vo??0.7?vi?2?1.3?vi；当vi??1.3V时，VD截止，vo?0。

方法二：vAB?vi?2，vAB?0.7V时，VD导通，vo?vAB?0.7。vAB?0.7V时，VD截止，vo?0。

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vo的波形如图2.29所示。

10．由稳压管2DW12D构成的稳压电路如图2.30所示。已知2DW12D的参数为：VZ?9V，IZMIN?2mA，PZMAX?250mW。输入直流电压VI的变化范围为12～15V，负载电阻RL?1?。试正确选取限流电阻R的值，并要求RL开路时不会烧管。

解：当VI?12V且接上负载时，IZ应不小于2mA，即

12?9912?9 ??2，R?R12?9所以R?0.273k?。

当VI?15V且RL开路时，DZ管耗最大。此时，管耗应小于250mW，即

P15-9IZMAX?ZMAX?27.78mA，?27.78

VZR15-9所以R??0.216k?。

27.78因此，应选取216??R?273?，例如R可取240?。

图2.29 习题9的解图 图2.30 习题10的电路图

11．在图2.31所示的电路中，低频正弦电压vi?15sin(ωt)V，Si稳压管VZ?8V。试画出稳压管两端的电压vo的波形。

解：vi?VZ?8V时，DZ击穿，vo?8V。 vi??VON??0.7V时，DZ导通，vo??0.7V。 ?VON?vi?VZ时，DZ截止，vo?vi。 vo的波形图如图2.32所示。

图2.31 习题11的电路图 图2.32 习题11的解图

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