模電第2章晶體管答案.doc

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2.1 已知晶體管工作在線性放大區(qū)，并測(cè)得個(gè)電極對(duì)地電位如題圖2.1所示。試畫出各晶體管的電路符號(hào)，確定每管的b、e、c極，并說明是鍺管還是硅管。 0.7V 8V 0V (a) -0.7V -8V 0V (b) 4V 1V 3.7V (c) 4V 4.3V 9V (d) 題圖2.1 解： 8V 0V 0.7V 硅NPN -8V 0V -0.7V 硅PNP 1V 4V 3.7V 鍺PNP 9V 4.3V 鍺NPN 4V 題圖（a）： 題圖（b）： 題圖（c）： 題圖（d）： 2.3 已測(cè)得晶體管電極管各電極對(duì)地電位如題圖2.3所示，試判別各晶體管的工作狀態(tài)（放大、飽和、截止或損壞）。 -5V -0.3V 0V 3AX81 (a) 12V 3V 0V (d) 3DG8 6.6V 6.3V 7V 3CG21 (c) 8V 2.5V 3V (b) 3BX1 題圖2.3 解：題圖（a）3AX為PNP鍺管，V（正偏），V（反偏），放大狀態(tài) 題圖（b）：e結(jié)反偏，c結(jié)反偏，截止?fàn)顟B(tài) 題圖（c）：e結(jié)正偏，c結(jié)正偏，飽和狀態(tài) 題圖（d）：e結(jié)開路，晶體管損壞 2.5某晶體三極管在室溫時(shí)的V，V，pA。試求的，和的數(shù)值。 解： pA 2.6某晶體管的共射輸出特性曲線如題圖2.6所示 （1） 求IBQ=0.3mA時(shí)，Q1、Q2點(diǎn)的β值。 （2） 確定該管的U(BR)CEO和PCM。 題圖2.6 解：（1）Q1點(diǎn)： （2） 2.7 硅晶體管電路如題圖2.7所示。設(shè)晶體管的V，。判別電路的工作狀態(tài)。 9V 1V D 0.3V （a） T RB 470k RC 2k RE 1k （b） T RB 100k RC 2k RE 1k （c） 15V 15V 題圖2.7 解： 題圖（b）： 處于放大狀態(tài) 題圖（c）：A，mA (V) 不可能，表明晶體管處于飽和狀態(tài)。 2.9 晶體管電路如題圖2.9所示。已知β＝100，UBE＝-0.3V (1)估算直流工作點(diǎn)ICQ、UCEQ。 (2)若偏置電阻RB1、RB2分別開路,試分別估算集電極電位UC值，并說明各自的工作狀態(tài)。 (3)若RB2開路時(shí)要求ICQ＝2mA，試確定RB1應(yīng)取多大值。 題圖2.9 （2）當(dāng)RB1開路時(shí)，I3Q=0,管子截止。UC=0. 當(dāng)RB2開路時(shí)，則有 2.14 判別題圖2.14 所示各電路能否對(duì)正弦信號(hào)進(jìn)行電壓放大？為什么？各電容對(duì)電信號(hào)可視作短路。 UCC RB RC C2 RE C1 ui + + uo T CE CB (a) UCC RB C2 RE C1 ui + + vo T (b) (c) UCC RB RC C2 RC C1 ui + + uo T UCC RC C2 RE C1 ui + T (d) RB RE uo ui ui ui (e) (f) 題圖2.14 解：圖（a）：因?yàn)檩敵鲂盘?hào)被短路了，所以不能進(jìn)行電壓放大。 圖（b）：因?yàn)檩斎胄盘?hào)被短路了，所以不能進(jìn)行電壓放大。 圖(c)中管子截止，電路不能正常放大。應(yīng)將RB改接在b極與地之間。 圖（d）：晶體管基極偏置為零，不能進(jìn)行放大。 圖(e)中會(huì)使e結(jié)燒壞且輸入信號(hào)短路，因而電路不能正常放大，應(yīng)在b極到Ucc之間接偏置電阻RB。 2.17圖(f)中電路可以正常放大。放大電路如圖2.17（a）所示，正常工作時(shí)靜態(tài)工作點(diǎn)為Q。（1）如工作點(diǎn)變?yōu)閳D2.17（b）中的和，試分析是由電路中哪一元件參數(shù)改變而引起的？ （2）如工作點(diǎn)變?yōu)閳D2.17（c）中和的，又是電路中哪一元件參數(shù)改變而引起的？ C1 RB RC C2 T RL + uo (a) + ui UCC 0 uCE (b) ic UCC 0 uCE (c) ic UCC 題圖2.17 解：（1）不變，不變，不變，而變化，工作點(diǎn)的變化可見圖2.13（b）。若原工作點(diǎn)為Q，減小時(shí)，移至，增加時(shí)，移至。 （2）不變，負(fù)載線斜率不變，和同時(shí)變化，工作點(diǎn)的變化如圖2.13（c）所示。如原工作點(diǎn)為Q，增加，也增加，工作點(diǎn)可移至，反之，下降，也下降，工作點(diǎn)可移至。 2.18放大電路及晶體管三極管的輸出特性如題圖2.18（a）和（b）所示。設(shè)，各電容對(duì)信號(hào)視作短路。 （1）晶體管的和各為多少？ （2）在圖2.18（b）上作直流負(fù)載線和交流負(fù)載線。 （3）如圖2.18（a）電路中加接k的負(fù)載，重復(fù)（2）。 （4）當(dāng)時(shí)，為得到最大的輸出電壓振幅值Uom，工作點(diǎn)如何選?。ㄕ{(diào)節(jié)）？此時(shí)Uom=？的值又應(yīng)為多少? C1 RB 500 k RC 2k C2 T + uo (a) CE RE 1k (b) 題圖2.18 2 4 6 8 10 12 2 1 3 4 5 6 10A 20A 30A 40A 50A 60A uCE/V iCE/mA ① ② ③ ④ 0 ui + 解：（1）輸出特性理想化，。 （2）先求工作點(diǎn)（A），直流負(fù)載線，取兩點(diǎn) ，可得直流負(fù)載線如圖2.18（b）中①線，工作點(diǎn)Q(V，mA)，交流負(fù)載線的斜率為，可得圖2.18（b）中②線（交流負(fù)載線）。 （3）此時(shí)直流負(fù)載線不變，仍如圖2.14（b）中①線，而交流負(fù)載線的斜率為，如圖2.18（b）中③線。 （4）為得最大，工作點(diǎn)應(yīng)選在交流負(fù)載之中點(diǎn)。將圖2.18（b）中③線（=1k）平移使之與直流負(fù)載線①線的交點(diǎn)是此交流負(fù)載線之中點(diǎn)，即點(diǎn)（V，mA）。此時(shí)，=3V。 調(diào)節(jié)使A，則，解得k。 2.19 圖2.19（a）放大電路中，設(shè)晶體管的輸出特性曲線如圖2.19（b）所示。V，k，k，直流負(fù)載線如圖2.19（b）中粗實(shí)線所示。Q點(diǎn)為mA，V。 （1）如電路中k，試做出該電路的交流負(fù)載線?！? iC/mA （2）如基極正弦波電流的峰值為40A（即在0~A范圍內(nèi)變動(dòng)），試畫出相應(yīng)的與uo的變化波形，并標(biāo)出該放大電路中不失真的最大輸出電壓的峰峰值UO(p-p)。 RS C1 RB RC C2 T RL + + uo Us (a) 圖2.19 UCC 1 2 3 4 5 6 3 6 9 12 iB=120A 20A 40A 60A 80A 100A N ic A B uce Uo(p-p) M Q Q1 ib Q2 0 uCE/V (b) P 解：（1） 在圖2.19（b）上作斜率為 的輔助線AB，再過Q點(diǎn)作平行于AB的直線MN，MN即為交流負(fù)載線。 或者：設(shè)P點(diǎn)是Q點(diǎn)在橫軸上的垂足，QP相應(yīng)于mA的值，因此，在橫軸上截PM=V，連接MQ并延長至縱軸N的直線就是斜率為的交流負(fù)載線。 （2）在圖2.19（b）上以Q點(diǎn)為中心，以A那根線起始，畫幅度為的正弦波，即從變到，再回到；接著變到，再返回到，變成一個(gè)周期，如圖所示。隨著的變化，輸出回路的工作點(diǎn)將沿著交流負(fù)載線（而不是沿著直流負(fù)載線）上、下移動(dòng)，即Q點(diǎn)在至范圍內(nèi)變化，由此即可畫出相應(yīng)的（即）和的正弦波型。圖（b）中有斜線的電壓和電流波形對(duì)應(yīng)的正半周。不難看出，與（即）的相位是相反的（相位差）。 從圖看出波形無明顯失真，所以（V） 2.20放大電路如題圖2.20（a）所示，已知β＝50，UBE=0.7V，UCBE=0，RC=2K. (1)若要求放大電路由最大的輸出動(dòng)態(tài)范圍，問RB應(yīng)調(diào)到多大？ (2)若已知該電路的交、直流負(fù)載線如題圖2.20（b）所示，試求：UCC=? RC=? UCEQ=? ICQ=? RL=? RB=? 輸出動(dòng)態(tài)范圍UOPP=? 題圖2.20 解：（1）要求動(dòng)態(tài)范圍最大，應(yīng)滿足 (2)由直流負(fù)載線可知： 2.23試計(jì)算題圖2.23所示共射放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)UCEQ，源電壓放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻。設(shè)基極靜態(tài)電流A，k，k，V，，，厄爾利電壓V，，C為隔直、耦合電容。 RS C RC V RL + + Uo Us + Ui UCC 題圖2.23 RB 解：（1）計(jì)算工作點(diǎn)和、。已知 A 則（mA） (V) 由以上關(guān)系式可以看出，因電路輸出端沒有隔直電容，負(fù)載電阻與工作點(diǎn)有關(guān)。由上式解得 Ｖ 而　 （k） （k） （2）計(jì)算源電壓放大倍數(shù)。 先畫出圖2.13電路的小信號(hào)等效電路如下圖所示。 ii=ib RC RL rce ic io Uo + + Us + () Ro Ri 圖2.17(b) Rs （3）計(jì)算輸入電阻、輸出電阻。 k k ib Us + RL RE Ro + Ui Ri + RC (b) 2.27電路如題圖2.27所示，BJT的，，mA，基極靜態(tài)電流由電流源IB提供，設(shè)A，RS=0.15kW,k。試計(jì)算、和。電容C對(duì)信號(hào)可視為短路。 ib Uo RS C V RL + + Uo Us + Ui IB Ri Ro RE 題圖2.27 RS 解： （mA） （k） 其小信號(hào)等效電路如圖(b)所示。 （k） 用輔助電源法可求得輸出電阻為 2.29 基放大電路如題圖2.29(a)所示。已知晶體管的，k，k，；，k，k，各電容對(duì)交流信號(hào)可視為短路。試計(jì)算電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。 C1 C3 C2 RL Ro Ri + Uo RB1 RC V RE RS Us + RB2 + Ui 題圖2.29 解：其交流通路和小信號(hào)等效電路分別如圖2.21（b）和（c）,則 V RC RE RL RS vs + + vi Ri Ro + vo (b) RS Us + + Ui Ri RE rbe RC RL βib ic ie io Ro (c) 圖2.29 + Uo ib 用輔助電源法可求得晶體管共基組態(tài)的輸出電阻為 2.30 在題圖2.30所示的共基放大電路中，晶體管的β＝50，. (1) 計(jì)算放大器的直流工作點(diǎn)。 (2) 求放大器的Au2、Ri和Ro。 題圖2.30 2.34組合放大電路如題圖2.34所示。已知兩個(gè)晶體管的參數(shù)相同：，k，，； k，k，k。 （1）畫出該電路的交流通路。 （2）求該電路的輸入電阻、電壓增益和輸出電阻。 V1 V2 RB RC RE Ri Ro RL + Ui + Uo 題圖2.34 UCC + Ui RB V1 V2 RE Ri Ri1 Ri2 Ro RC RL + Uo (a) (b) 解:（1）該電路的交流通路如圖2.34(b)所示。 （2） k，，k 2.31 三級(jí)放大電路如題圖5.7(a)所示。設(shè)晶體管V1~ V3的，D1和D2的直流壓降為0.7V。已知靜態(tài)IEQ3=3mA。各電容對(duì)交流信號(hào)可視作短路。 (1)試求各管的靜態(tài)集電極電流ICQ。 (2)計(jì)算電壓放大倍數(shù)，輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。 + Ui C1 Ri D1 D2 Ro R2 3k R3 2k R1 2k V1 V2 V3 RB + Uo UCC 12V (a) + Ui + Uo RB R2 R3 rb’e1 ib1 ib1 ib3 rb’e2 ib2 rb’e3 ib3 (b) 題圖2.35 2re ib2 解：(1) (2)等效電路如圖2.35(b)所示。 (3)首先求各管的 2.36兩級(jí)放大電路如題圖2.36所示，各電容對(duì)交流信號(hào)可視作短路。 V1 RS + Us C1 RE1 R1 C2 R2 R3 R4 R5 R6 RL C4 V2 + Uo UCC 題圖2.36 (1) 試畫出電路的交流通路和直流通路。 (2) 說明各級(jí)的電路組態(tài)和耦合方式。 (3) R1和R2的作用是什么？RL短路對(duì)電路有何影響？ (4) RE1開路對(duì)電路有何影響？ 解: (1)交流通路和直流通路分別如題圖2.36(b)(c)所示 RS + Us RE1 R3 R4 R6 RL + Uo V1 V2 (b) UCC V1 R2 R3 R1 RE1 V2 R4 R5 R6 VCC (c) 題圖2.36 R5 (2) V1組成共基電路，V2組成共射電路，信號(hào)與電路輸入端、輸出端與負(fù)載、級(jí)間均采用阻容耦合方式 (3) R1和R2是晶體管V1的基極偏置電路。R1短路將使V1截止。 (4) RE1開路，V1無直流通路，則V1截止。 18