模擬電子技術(shù)期末考試題庫前言模擬電子技術(shù)是電子信息類專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容抽象，實踐性強，對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)有著至關(guān)重要的影響。為幫助同學(xué)們更好地復(fù)習(xí)和鞏固這門課程的知識，順利通過期末考試，并真正理解和掌握模擬電路的基本原理與分析方法，我們精心編撰了這份模擬電子技術(shù)期末考試題庫。本題庫涵蓋了課程的主要知識點，題型多樣，難度梯度分明，旨在考察同學(xué)們對基本概念的理解、基本電路的分析與計算能力以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。希望同學(xué)們能結(jié)合教材和課堂筆記，合理利用本題庫進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)，查漏補缺，爭取在考試中取得理想成績。一、半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)1.1半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)與PN結(jié)核心知識點回顧：本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性，雜質(zhì)半導(dǎo)體（N型、P型）的多數(shù)載流子與少數(shù)載流子，PN結(jié)的形成原理（擴(kuò)散運動與漂移運動的動態(tài)平衡），PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕ㄕ蚱脤?dǎo)通，反向偏置截止），PN結(jié)的伏安特性方程及其物理意義，PN結(jié)的電容效應(yīng)（勢壘電容與擴(kuò)散電容）。典型例題：例題1：簡述PN結(jié)的單向?qū)щ娦栽怼＝馕鏊悸罚簯?yīng)分別闡述PN結(jié)正向偏置和反向偏置時，內(nèi)電場的變化、載流子的運動情況以及宏觀上表現(xiàn)出的導(dǎo)電特性差異。例題2：已知某硅PN結(jié)在溫度T=300K時的反向飽和電流I_S=10^-15A，試求其正向電壓為0.6V時的正向電流I_F（忽略反向飽和電流隨溫度的變化，玻爾茲曼常數(shù)k=1.38×10^-23J/K，電子電荷量q=1.6×10^-19C）。解析思路：直接應(yīng)用PN結(jié)伏安特性方程I=I_S(e^(qU/(kT))-1)。注意單位換算及kT/q在常溫下的近似值（約為26mV）。由于正向電壓下e^(qU/(kT))遠(yuǎn)大于1，可近似為I≈I_Se^(qU/(kT))。1.2半導(dǎo)體二極管核心知識點回顧：二極管的結(jié)構(gòu)與符號，二極管的伏安特性（與PN結(jié)伏安特性的聯(lián)系與區(qū)別，正向?qū)▔航档慕浦担O管的主要參數(shù)（最大整流電流I_FM、最高反向工作電壓U_RM、反向飽和電流I_S、動態(tài)電阻r_d等），二極管的等效電路（理想模型、恒壓降模型、折線模型、小信號模型），二極管的典型應(yīng)用（整流、限幅、鉗位、開關(guān)、穩(wěn)壓等）。典型例題：例題3：電路如圖所示（假設(shè)為一個簡單的單相半波整流電路，二極管為理想二極管，輸入為正弦波u_i=U_msinωt），試畫出輸出電壓u_o的波形，并簡述其工作原理。解析思路：分析在輸入電壓正半周和負(fù)半周時二極管的導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)，從而確定輸出電壓的波形。理想二極管導(dǎo)通時壓降為0，截止時電流為0。例題4：在如圖所示的限幅電路中（給出具體電路，包含二極管、電阻和直流電源），已知輸入電壓u_i為幅值大于限幅電平的正弦波，二極管為理想器件。試畫出輸出電壓u_o的波形，并說明其限幅作用。解析思路：根據(jù)電路中直流電源的極性和大小，判斷二極管在輸入電壓不同區(qū)間的通斷狀態(tài)，從而確定輸出電壓被限制的范圍。1.3雙極型晶體管（BJT）核心知識點回顧：BJT的結(jié)構(gòu)（NPN型與PNP型）、符號及各電極（發(fā)射極e、基極b、集電極c），BJT的電流放大作用（載流子的傳輸過程：發(fā)射區(qū)注入、基區(qū)復(fù)合與傳輸、集電區(qū)收集），電流分配關(guān)系（I_E=I_B+I_C，I_C=βI_B，I_C≈αI_E），BJT的特性曲線（輸入特性曲線u_BE-i_B，輸出特性曲線i_C-u_CE，劃分放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)的條件及各區(qū)的特點），BJT的主要參數(shù)（電流放大系數(shù)β、α，極間反向電流I_CBO、I_CEO，極限參數(shù)I_CM、U_(BR)CEO、P_CM），BJT的溫度特性（β、I_CBO、U_BE隨溫度的變化規(guī)律）。典型例題：例題5：如何用萬用表的電阻檔大致判斷一個NPN型BJT的三個電極？解析思路：利用BJT內(nèi)部PN結(jié)的單向?qū)щ娦?。先確定基極（基極與發(fā)射極、基極與集電極之間的PN結(jié)正向?qū)?，反向截止），再利用放大特性判斷集電極和發(fā)射極（在基極接入正向偏置電流，集電極與發(fā)射極之間的電阻會隨基極電流的微小變化而顯著變化）。例題6：某NPN型BJT的輸出特性曲線如圖所示（可描述為：在一定U_CE下，i_B從0開始，每增加一定值，i_C對應(yīng)增加一條曲線）。試從圖中估算該管在U_CE=10V，I_C=2mA時的β值和α值。解析思路：在指定工作點（U_CE=10V，I_C=2mA）附近，找到對應(yīng)的ΔI_B和ΔI_C，β=ΔI_C/ΔI_B。α=β/(1+β)。1.4場效應(yīng)管（FET）核心知識點回顧：FET的類型（結(jié)型JFET：N溝道、P溝道；絕緣柵型MOSFET：增強型N溝道、增強型P溝道、耗盡型N溝道、耗盡型P溝道），各種FET的符號、結(jié)構(gòu)特點及工作原理，F(xiàn)ET的特性曲線（輸出特性曲線i_D-u_DS，轉(zhuǎn)移特性曲線i_D-u_GS），F(xiàn)ET工作區(qū)域的劃分（可變電阻區(qū)、恒流區(qū)/飽和區(qū)、截止區(qū)），F(xiàn)ET的主要參數(shù)（開啟電壓U_GS(th)或夾斷電壓U_GS(off)，飽和漏極電流I_DSS，跨導(dǎo)g_m，輸入電阻R_GS，極限參數(shù)等），F(xiàn)ET與BJT的比較（電壓控制型vs電流控制型，輸入電阻高低，熱穩(wěn)定性，噪聲等）。典型例題：例題7：簡述增強型N溝道MOSFET和耗盡型N溝道MOSFET在結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電溝道形成機(jī)制上的主要區(qū)別。解析思路：重點在于是否存在原始導(dǎo)電溝道。增強型需要柵源電壓達(dá)到開啟電壓才能感應(yīng)出溝道；耗盡型本身存在原始溝道，柵源電壓可以使其變寬（正向偏置，對N溝道耗盡型而言）或變窄直至夾斷（負(fù)向偏置）。例題8：已知某N溝道JFET的夾斷電壓U_GS(off)=-4V，飽和漏極電流I_DSS=10mA。若工作在恒流區(qū)，試寫出其轉(zhuǎn)移特性方程，并計算當(dāng)U_GS=-2V時的漏極電流I_D。解析思路：N溝道JFET在恒流區(qū)的轉(zhuǎn)移特性方程為I_D=I_DSS(1-U_GS/U_GS(off))^2（U_GS(off)<U_GS<0）。將已知參數(shù)代入即可求解。二、基本放大電路2.1放大電路的基本概念與性能指標(biāo)核心知識點回顧：放大的概念（能量控制與轉(zhuǎn)換），放大電路的組成原則（保證有源器件工作在放大區(qū)，信號能有效輸入、放大和輸出），主要性能指標(biāo)：放大倍數(shù)A_u（電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)、互阻放大倍數(shù)、互導(dǎo)放大倍數(shù)）、輸入電阻R_i、輸出電阻R_o、頻率響應(yīng)（通頻帶f_BW=f_H-f_L）、非線性失真系數(shù)、最大輸出功率與效率等。典型例題：例題9：一個電壓放大電路，當(dāng)輸入信號電壓為10mV時，輸出電壓為1V；當(dāng)信號源內(nèi)阻R_s=1kΩ，負(fù)載電阻R_L=10kΩ時，測得其輸出電壓為0.8V。試求該放大電路的開路電壓放大倍數(shù)A_uo、輸入電阻R_i和輸出電阻R_o。解析思路：開路電壓放大倍數(shù)A_uo=U_o(開路)/U_i?？紤]信號源內(nèi)阻時，U_i=U_s*R_i/(R_s+R_i)。考慮負(fù)載時，U_o=A_uo*U_i*R_L/(R_o+R_L)。聯(lián)立方程求解。2.2基本共射極放大電路核心知識點回顧：固定偏置共射放大電路的組成、各元件作用，靜態(tài)工作點Q的估算（利用直流通路，列基極回路和集電極回路方程），靜態(tài)工作點對放大電路性能的影響（截止失真、飽和失真的現(xiàn)象、原因及消除方法），動態(tài)性能指標(biāo)的分析計算（利用微變等效電路法：畫出交流通路->晶體管小信號等效模型代入->求A_u、R_i、R_o），分壓式偏置共射放大電路（穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理，Q點的估算，動態(tài)指標(biāo)計算）。典型例題：例題10：如圖所示為分壓式偏置共射放大電路（給出標(biāo)準(zhǔn)電路，包含NPN管，R_b1、R_b2分壓，R_e、C_e發(fā)射極旁路，R_c集電極負(fù)載，R_L外接負(fù)載，C1、C2耦合電容），已知晶體管的β=100，U_BE(on)=0.7V，r_bb'=200Ω，電路參數(shù)：V_CC=12V，R_b1=30kΩ，R_b2=10kΩ，R_c=3kΩ，R_e=1kΩ，R_L=3kΩ，C1、C2、C_e容量足夠大。（1）估算電路的靜態(tài)工作點Q（I_BQ、I_CQ、U_CEQ）；（2）畫出微變等效電路；（3）計算電壓放大倍數(shù)A_u、輸入電阻R_i和輸出電阻R_o。解析思路：（1）Q點估算：先算基極電位U_BQ≈V_CC*R_b2/(R_b1+R_b2)，再算發(fā)射極電流I_EQ≈(U_BQ-U_BE(on))/R_e，I_CQ≈βI_BQ≈I_EQ，I_BQ=I_EQ/(1+β)，U_CEQ=V_CC-I_CQR_c-I_EQR_e≈V_CC-I_CQ(R_c+R_e)。（2）微變等效電路：注意電容視為短路，直流電源視為交流地，晶體管用h參數(shù)小信號模型（r_be、βi_b）代替。（3）動態(tài)指標(biāo)：r_be=r_bb'+(1+β)26mV/I_EQ。A_u=-β(R_c//R_L)/r_be。R_i=R_b1//R_b2//r_be。R_o≈R_c。（注意此時C_e將R_e短路，若C_e開路，則發(fā)射極電阻R_e會對A_u和R_i產(chǎn)生影響）。2.3基本共集電極放大電路（射極輸出器）和共基極放大電路核心知識點回顧：共集電極放大電路的組成、靜態(tài)工作點估算，動態(tài)性能分析（A_u≈1，R_i高，R_o低），射極輸出器的特點及應(yīng)用（電壓跟隨器、緩沖器、輸入級、輸出級）。共基極放大電路的組成、靜態(tài)工作點估算（常需結(jié)合射極偏置電路），動態(tài)性能分析（A_u與共射極相當(dāng)，R_i低，R_o高，高頻特性好），三種基本組態(tài)放大電路的性能比較與應(yīng)用選擇。典型例題：例題11：為什么共集電極放大電路又被稱為電壓跟隨器？其輸入電阻高、輸出電阻低的特點在實際應(yīng)用中有何意義？解析思路：電壓跟隨器源于其電壓放大倍數(shù)近似為1且輸出電壓與輸入電壓同相。輸入電阻高意味著它對信號源索取的電流小，對信號源影響??；輸出電阻低意味著它帶負(fù)載能力強，當(dāng)負(fù)載變化時輸出電壓變化小。2.4場效應(yīng)管放大電路核心知識點回顧：FET放大電路的三種基本組態(tài)（共源、共漏、共柵），靜態(tài)偏置電路（自給偏壓電路、分壓式自偏壓電路）及其Q點估算，F(xiàn)ET的小信號等效模型（主要是跨導(dǎo)g_m，r_ds通?？珊雎裕?，共源放大電路和共漏放大電路（源極輸出器）的動態(tài)性能指標(biāo)（A_u、R_i、R_o）分析計算。典型例題：例題12：某N溝道增強型MOSFET共源放大電路，已知靜態(tài)工作點處的跨導(dǎo)g_m=2mS，電路中R_d=10kΩ，R_L=10kΩ，忽略溝道長度調(diào)制效應(yīng)（即r_ds→∞）。試求該電路的電壓放大倍數(shù)A_u。若采用共漏組態(tài)，其他參數(shù)不變，則電壓放大倍數(shù)A_u又為多少？解析思路：共源組態(tài)：A_u=-g_m(R_d//R_L)。共漏組態(tài)：A_u=g_m(R_s//R_L)/(1+g_m(R_s//R_L))≈1(當(dāng)g_m(R_s//R_L)>>1時)。此處R_s即對應(yīng)共漏組態(tài)的源極電阻，若題目未明確給出，可假設(shè)R_s與R_d數(shù)值相同或根據(jù)上下文判斷，此處例題設(shè)定其他參數(shù)不變，故R_s=R_d=10kΩ。三、多級放大電路與集成運算放大器基礎(chǔ)3.1多級放大電路核心知識點回顧：多級放大電路的耦合方式（直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、光電耦合）及其各自的優(yōu)缺點和適用場合，多級放大電路的靜態(tài)工作點分析（阻容耦合各級獨立，直接耦合需考慮級間影響），多級放大電路動態(tài)性能指標(biāo)的計算（總電壓放大倍數(shù)A_u=A_u1*A_u2*...*A_un，注意前后級之間的相互影響，即后級輸入電阻作為前級負(fù)載；總輸入電阻R_i=R_i1；總輸出電阻R_o=R_on）。典型例題：例題13：一個兩級阻容耦合放大電路，已知第一級的電壓放大倍數(shù)A_u1=-50，輸入電阻R_i1=1kΩ，輸出電阻R_o1=2kΩ；第二級的電壓放大倍數(shù)A_u2=-20，輸入電阻R_i2=2kΩ，輸出電阻R_o2=5kΩ。求該兩級放大電路的總電壓放大倍數(shù)A_u、總輸入電阻R_i和總輸出電阻R_o。解析思路：關(guān)鍵在于第二級的輸入電阻R_i2是第一級的負(fù)載。因此，第一級實際的電壓放大倍數(shù)應(yīng)為A_u1'=A_u1*(R_i2/(R_o1+R_i2))。總電壓放大倍數(shù)A_u=A_u1'*A_u2。總輸入電阻R_i=R_i1?？傒敵鲭娮鑂_o=R_o2。3.2差分放大電路核心知識點回顧：差分放大電路的組成及對零點漂移的抑制原理，差模信號與共模信號的定義，差模放大倍數(shù)A_d、共模放大倍數(shù)A_c、共模抑制比K_CMR=|A_d/A_c|，典型差分放大電路（長尾式差分放大電路，帶恒流源的差分放大電路）的靜態(tài)分析和動態(tài)分析（差模輸入時的A_d、R_id、R_od；共模輸入時的A_c、R_ic），差分放大電路的四種輸入輸出方式及其特點。典型例題：例題14：長尾式差分放大電路如圖所示（標(biāo)準(zhǔn)電路，兩管對稱，發(fā)射極接公共電阻R_e和負(fù)電源V_EE），已知晶體管β均為50，U_BE(on)=0.7