电子技术基础模拟部分 第五版 康华光 课后答案.pdf

电子技术基础模拟部分 第五版1绪 论1.2信号的频谱L 2.1写出下列正弦波电压信号的表达式(设初始相角为零)：(1)峰-峰值10 V,频率10 kHz；(2)有效值220 V,频率50 Hz；(3)峰-峰值100 mV,周期1 ms；(4)峰-峰值 0.25 V,角频率 1 000 r ad/s。解：正弦波电压表达式为“)=Kn(H+e),由于6=0,于是得(1)v(t)=5sin(2 x l O,iTf)(V)；(2)=220年in(100位)(V)；(3)v(t)=0.05sin(2 000-ne)(V)；(4)v(t)=0.125sin(l 000i)(V)o1.2.2 图题1.2.2(主教材图1.2.2)中的方波电压信号加在一个电阻R 两端，试用公式产二:竽出计算信号在电阻上耗散的功率；然后根据式(L2.3)分别计算方波信号的傅里叶展开式中直流分量、基波分量、三次谐 波分量在电阻上耗散的功率，并计算这3个分量在电阻上耗散功率之和占电阻 上总耗散功率的百分比。解：(1)方波信号在电阻上的耗散功率：Ps=X蟹&=&),=%(2)由式(1.2.3)可知，直流分量、基波分量、三次谐波分量分别为:、x誓，所以它们在电阻上的耗散功率为 it 31r直流分量：p-(T)2/ft=5指主教材中的公式号，后续章节类似情况均为此意。2基波分量：三次谐波分量:图题1.2.2方波的时域表示(3)3个分量占电阻上总耗散功率的百分比:2咚9英V2 2V1 前三者之和为f 片+匕噎+工匕=0.475所占百分比:(P0.3/Ps)xl OO%=0.475 匕ZRV1/2Rx 100%=95%1.4放大电路模型1.4.1电压放大电路模型如图题L4.1(主教材图1.4.2a)所示，设输出 开路电压增益儿。=10。试分别计算下列条件下的源电压增益At.=v0/v.：(1)R：=10凡，&=1。凡；(2)%=氏;(3)叫=凡/10,凡=g/10；(4)=107?.,RL=Ro/10a解：由图可知，%=/(氏+叫)，%=下%4%,所以,v.R,(1)凡=io/?,Rl=10&时，。,=宜(凡+叫)=而%,也二1+R io,.vo 100,/i 1二号X10%,则源电压增益为7rr8.26。11 也 11 v/1O同理可得3图题L4.1电压放大电路模型A ri(3)(4)v0 _ 10%/Ilt l OtJj/l 177=n7/io0.08260.8261-5放大电路的主要性能指标1.5.1 在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰-峰值 分别为511A和5 mV,输出端接2 kQ电阻负载，测量到正弦电压信号峰-峰 值为IV。试计算该放大电路的电压增益4、电流增益4、功率增益4，并分 别换算成dB数表示。解：电压增益va 1 VA=2005 0.005 V201g|Ac|=201g 20046 dB电流增益/o 1V/2 000 n 匕 5 x 106A201g|4,|=201g 100=40 dB功率增益4=,(1)2/2 000 0=2Q0()0 P：5 x 10 3V x5 x10-6A101g Ap=101g 20 000 43 dB1.5.2 当负载电阻凡=1 kQ时，电压放大电路输出电压比负载开路（用,=8）时输出电压减少20%,求该放大电路的输出电阻凡。解：设负载开路时输出电压为琮，负载电阻七=1 kQ时输出电压为先,根据题意而vo=(l-20%)r：=0.80.5 W1.5.6 图题L5.6所示电流放大电路的输出端直接与输入端相连，求输 人电阻叫。2_解：根据电路可得6ii=h+%=ii+例】=(1+P)h=(1+8)%/&则 R.=v,/ij=号/(l+6)1.5.7 在电压放大电路的上限频率点，电压增益比中频区增益下降 3 dB,这时在相同输入电压条件下，与中频区比较，输出电压下降到多少？解：设输入电压为X；中频区输出电压为电压增益为Ay。；上限频 率点输出电压为口，增益脑觥。依题意201g|-201g AVO=-3 dB*又因为 h201g|4山|-201g l AM=20(】g|VH/V,|-1g|匕/匕 I)=201g 丁 匕所以 I VHI-O-708|Vj在相同输入电压条件下，上限频率点的输出电压约下降到中频区的 0.708 o72运算放大器2.1集成电路运算放大器2.1.1电路如图题2.1.1（主教材图2.1.3）所示，运放的开环电压增益 Ar o=10输入电阻输出电阻，。=75电源电压匕=+10 V,V.=-10 V。（I）求运放输出电压为饱和值时输入电压的最小幅值%-%=?（2）输入电流&=?图题2.L 1解：（1）输入电压的最小幅值-4=%/4。，当心二土 v11nl=10 V时 vf-vfl=10 V/106=10 plVo（2）输入电流次=（蚱-*）户 10 p.v/109n=1 xio Ao2.1.2电路如图题2.L 1（主卷材图2.1.3）所示，运放的4。=2x10、七二 2 MO,ro=75 0,V.=12 V,V_=-12 V,设输出电压的最大饱和电压值 voa=11 Vo（1）如果方=25 nV,叱=100 nV,试求输出电压外=?实际 上”。应为多少？（2）设喙0=11 V,画出它的传输特性。解：（1）%二人。（%-八）:2 xl（r%（25-100）xl O 6 V=-15 Vo因为此时运放已饱和，von=-11 V,所以不能小于-11 V,因此不 可能达到-15 V。（2）匕11 V 时8纵轴以。/V取土11 V,横轴取（与-*n）/V=55|jlV,即取。（55N、11 V）、6（-55 ixV.-ll V）两点作传输特性，线性区斜率为4=.一，!53 X 1U V=2 xlO3,参见图解 2.1.2。图解 2.L 2 t0=/(vP-vN)2.3基本线性运放电路2.3.1设图题2*3.1中的A为理想器件，试求出图a、b、c、d中电路输 出电压队的值。解：利用虚短和虚断的概念：%=外,1=0。由图（a）可知.一%-也 丁:丁0-2 V 2V-%-=-廿=6 V 10 kn 20 kQ 0由图（b）可得。=1+葡=（1+*）x2V=6V由图（C）可知%=%=0,%=+2 V 由图（d）可知%=%=+2 V,v0=+2 V图题2.3.12.3.2电路如图题2.3.2所示，设运放是理想的，图a电路中的孙二 6 V,图 b 电路中的=l Osin/“mV),图。电路中的。”=0.6 V、4=0.8 V,求各放大电路的输出电压也和a、b图中各支路的电流。解：图(a)利用虚短、虚断的概念：叽二%,in=ip=0&6正”x6V=2V%=(1+狮=(Y)x2V=4V y(6-2)V12 k。=0.33 mA一九 一 一与%一凡2 V io-kn0.2 mAvQ 4 VL=,=0.8 mAl 8 5 k。1=+。i0=zL-i4=0.8-(-0.2)mA=1 mA图(b)因=%=0,in=ip=0湖南人文科技学院田汉平%=图翘2.3.2I R2 A 15,I-j i,=-1(l Osin oi)mV=-150sin +以2+0,)2.4.6加减运算电路如图题2.4.6所示，求输出电压心的表达式。解：方法一：应用虚短概念和叠 加原理。令%=。，则-V X 宿“5,R,再令v,=一寸=%2=0,则 氏II&-2%“*凡+&Ha%+瓦:小&忆图题2.4.612 7.510+12%+20+7.56 3TT/+TT-1v。=(151&50/6 3+TT-)51将U：和。：叠加便得到总的输出电压,5v0=vo+vo=-7%方法二：用虚断列节点方程0 51 51十五一 十五%】-%,%2 一%工-%-+-=-凡 凡&以 3-%以 4 1%V-L+-L=/衣3 比 R&令 二为，联立求解上述方程，结果与方法一同。122.4.7 电路如图题2.4.7所示，设运放是理想的，试求1、气及以 的值。图题2.4.7解：Al,A2组成电压跟随电路%二匕二-3 V,vo2=V2=4 VA3组成加减电路。利用叠加原理，当匕=0,反相加法时，Aj的输出电 压为，马。一 旦。1一段。2=-*（-3）糕 X4V=-1 V当 1=0,%=0,匕=+3 V时，As的输出电压为1+%=R.30 5 nV3=x3V=2 Va+R,15+30u：=(l+笥 x2 V=6 Vd与。；叠加得输出电压为V=v+vw=-1 V+6 V=5 V 2.4.8积分电路如图题2.4.8a所示，设运放是理想的，已知初始状态时 vc（0）=0,试回答下列问题：（1）当A=100 k。、C=2业F时，若突然加入 V.d）=1 V的阶跃电压，求1 S后输出电压外的值；（2）当R=100 kQ、C=13o.47 rF时，输入电压波形如图题2.4.8b所示，试画出的波形，并标出外 的幅值和回零时间。解：（1）当输入电压为%（）=1 V的阶跃电压，z=l s时，输出电压气 的波形如图解2.4.8a所示，其。的幅值为%T IV.”va=-：-7 x 1 s=-5 VRC 100 x 103 O x2 x 10 fi F图题2.4.8(2)当R=100k。，C=0.47出F时，叫如图题2.4.8b所示，%的波形如 图解2.4.8b所示，当八二60 ms时，%的幅值为vo(60)=-=-：_出生-x60 x 10 3s=-7.66 VRC 1 100 xl O5 fl x0.47 xl O 6 F而当G=120 ms时，v0幅值图解2.4.814-6 v,%（120）=%（60）-：-（120-60）xl0 100 xlO2 3*0 x0.47 Xl O6 F2.4.10差分式积分运算电路如图题2.4.10所示。设运放是理想的，电容器C上的初始电压%（0）=0,且G=。2=C,&=R?=Ra若孙、也已知。求（1）当%1=。时，推导与久的关 系；（2）当叫2=0时，推导%与】的关 系；（3）当为、1同时加入时，写出却0 与孙、为的关系式，并说明电路功能。解：（1）卬=0时，为同相积分电 路，对于同相端电压为1匕（5）=-九（s）=-7.66 V+7.66 V=0 V2.4.9电路如图题2.4.9所示，A-A?为理想运放，电容的初始电压%（0）=0。（1）写出与与外、和加之间的关系式；（2）写出当电路中电阻 R1二兄=6=R4=凡=凡=&时，输出电压气的表达式。图题2.4.9解：（1）A1组成差分式运算电路，A?组成积分电路。A1的输出电压为，=（贵）（1+热广御a2的输出电压为(2)当 =为=RR,=RR”01=%2-VU。=AN)+。13 d，图题2.4.1015+至-R p，、，因上表示积分，故有 S也=总小(2)当%2=0时，为反相积分电路，有匕=7/同理-募、(3)卬和%2同时加入时，总的外为”。二小心=上卜 该电路为差分式积分电路。2.4.11微分电路如图题2.4.11a所示，sRC 八 t di%-1%)Ai输入电压必如图题2.4.11b所示，设电路R=10 kQ,C=波形，并标出外的幅值。I R(a)解：当(010)s时v0=-Ri=-(1=-0.di当 =(1030)s 时，=0100.F,设运放是理想的，试画出输出电压。的 Vj/V。/nl.-1-1-1-10 20 30 40 Z/s(b)图题2.4.11(a)微分电路(b)%的波形,%幅值为 dr,：dT0 X 103 O X 100 x 10-6 F)Y 10 s1 V,故 v0=0o16当：=（3040）s时，学=-点，故dt 10 sdr,v0=-RC=0.1 V d 其输出电压0的波形如图解2.4.11所示。2.4.12 实用微分电路如图题2.4.12所示，它具有衰减高频噪声的作用。（1）确定电路的传递函数匕（s）/匕（s）;（2）若叫二R2=K,C,=C2=C,试问应当怎样限制输入信号叫的频率，才能使电路不失去微分的功能？图解2.4.11图题2.4 12解：（1）确定电路传递函数Vj(s)sG-,/、1+sR2c2 1+S&G=_ s 瓦_所以匕(s)=sR2G匕(；)=一(I+s%G)(l+s1C2)（2）讨论电路的功能当因 WR，g=Cz=C,故R1G=K2c 2=AC 时匕(s)_ sRC(7)=(1+sRC)2令s=j侬时4行3）匕（讪）K（W）a)RC(+ja)RC)2171-O+2jl式中0）h=击。下面分三种情况进行讨论：/CC 当/=3h时，4（讪）=-y,电路构成反相比例运算电路。当3 如h时因3（an,4,上式改写为/l（jw）=j-2 j=*也0）（l）/（D JWaC此时电路具有反相积分功能。当3 3h时由此可见，只有力的角频率3比电路中AC的固有角频率小小很多时，即/加二b1，电路才有微分功能。ZTinC2.4.13电路如图题2.4.13a所示，A为理想运放，当，=0时，电容器C 的初始电压%（0）=0。（1）写出电路的电压增益/（s）=/（s）/K（s）的表达 式；（2）若输入电压力为一方波.如图题2.4.13b所示，试画出外稳态时的18波形。图题2.4.13（a）电路（b）输入电压3的波形解：（1）电压增益4,（S）的表达式匕（s）Z2（s）建 2 1 I一豕r 1片标）（2）由输入电压队（力，画出（力）的波形由式（2.4.13-1）可写出输出电压%（）的表达式(2.4.13-1)岛+康加矶方法一：当，=】=0,%(0)=0,%(0)=0,+%(匕)(2.4.13-2)由式(2.4.13-2)看出，%=-%（）与%（）成比例积分运算关系。该电路中运放A是理想器件，由A、R和 C组成的是线性电路，故可用叠加原理进行计算，令其中R2 乂（）=%（）=-%）出+t/o（*）由上式可画出叫（）、/（）、刈（x）的波形，如图解2.4.13a、b所示。再 运用叠加原理，将尺（t）和说（，）波形叠加，得%（。，如图解2.4.13c所示。方法二：由式（2.4.13-2）可画出%u）的波形。当=/=0 时，vK（t）=-5 V,r c（0）=0R R1（0）二-U（一 5）v=+U V为 为 e；=0=1时,%（）=-5 V%（匚）=019)=年(5)+(5)j V+%(/)】，%（）=-5 V +5 V%（；）=一 瞪%（）叫（）+%（。）=偿（+5）T-5）V+停+康）（5）VR2 t.=-/V+V A|Aj CR在，：时，%（）由%（始）向下跳针（10）V。t-tf,t=i2,v（0=+5 V%w）=+5）v+w）it C=-芸（+5）丫+-汽（5）+法（5）V Zv.C L Aj n,C JT当。=G=5时R、%（U）=-才丫当匕二%，=t；,.3由+5 V5 V&o（G*）=-10）+%（G）（=+告VA：由分析可画出。0（）的波形，如图解2.4.13c所示。2.4.14电路如图题2.4.14a所示。设运放是理想的，电容器。上的初始 电压为零%（。）=。为=-0.1 V,幅值为3 V,周期T=2 s的矩形波。（1）求出%I、%和。的表达式；（2）当输入电压1、也如图题2.4.14b所示 时，画出”。的波形。解：（1）%】、&O2和%的表达式由图可看出，N、A2、A,分别组成反相比例运算电路、反相积分电路和 反相求和电路，因此有20图解2.4.13将给定参数代人上式，得T=R2c=100 X 103 X 100 X 10-6s=10 s100 1，Too1,01+乐如加21图题2.4.14(a)电路(b)输入电压、%的波形困=-。3 盛。仲(2)%的波形当 =0 时，%(。)=0n=-0.1 V,uol=+0.3 V,f02=0 V,则有 v0=-0.3 V,_ 3 V当 :1 s 时，doi=+0.3 V,v02=x 1 s=-0.3 V,有IU s3 VvQ=-0.3 V+-x 1 s=0“10 s当=2 s时，%=-0.1 V,%由+3 V变到-3 V,输出电压为%=+3022c r 3x1 s-3x(2-D=-0-3V-l-lol-10=：-0.3 V由以上结果，可画出。的波形，如图解2.4.14所示。图解2.4.14%、和”。的波形233二极管及其基本电路3-2 PN结的形成及特性3.2.1在室温(300 K)情况下，若二极管的反向饱和电流为1 nA,问它的正 向电流为0.5 mA时应加多大的电压？设二极管的指数模型为iD=，s(e号-1),其 中 n=1,VT=26 mVo解：将已知参数代入二极管指数模型iD=/s(e号-1)得0.5 x10 3A=1 x10-9A(-1)uD0.34 V3.4二极管的基本电路及其分析方法3.4.1电路如图题3.4；1所示，电源叱=2sin(yt(V),试分别使用二极管理想模型和恒压 降模型(6=0.7 V)分析，绘出负载尺两端的 电压波形，并标出幅值。解：当二极管为理想模型时，无正向导通 压降，%0时，D导通，vL=vt；巩0.7 V时，D导通,2%;4-07 V；v.0.7 V 时,D截止，匕=。故外波形如图解3.4.1b所示。3.4.2电路如图题3.4.2所示,电源叱为正弦波电压，试绘出负载用两端的电压波形，设二极管是理想的。图题3.4.2图 X 3.4.2解：由于二极管是理想的，所以无正向导通压降。根据二极管的单向导电 性，力0时，。2、D,导通，%；%。时，A、D3导通，九二-吃。故也波形如图解3.4.2所示。3.4.3 电路如图题3.4.3所示。(1)利用硅二极管恒压降模型求电路的 4和二匕=？(Vd=0,7 V)；(2)在室温(300 K)情况下，利用二极管的小信号模型求外的变化范围。,+f00ao】)v k。1 kQ-ovo 十D.V72vdDZ义图题3.4.3图解3.4.3解：(1)由图可知，二极管始终处于导通状态，利用恒压降模型可得在 j 4T7 AA-AA r fa I DD-2%(102x0.7)V.A-3.o r.流过极管的电流 ID=-=-x 03 c-=8.6x10 A=8.6 mA%=2%=2x0.7 V=1.4 V(2)图题3.4.3的小信号模型等效电路如图解3.4.3所示，温度7=300 K 3当 rdl=rd2=Q 时，则A A”2r d 2 X3.02 n r,M=1 Vx（lo6o+2T3,02）b 6 mV与的变化范围为（%+A。）（匕-A%）,即 1.406 V-1.394 Vo3.4.4 在图题3.4.3的基础上，输出端外接一负载七=1 kQ时，问输出 电压的变化范围是多少？解：外接后，图题3.4.3的恒压降等效电路及小信号模型等效电路分 别如图解3.4.4a和b所示。由图解3.4.4a求得,2 x 0.7 V 一 4/=-=1.4 mAL 七ng-L4mA=7.2mARVo=2x0.7 V=1.4 V%26 mV.,_【丁可小.6口由图解3.4.4b求得2rd II 兄v0的变化范围为（匕+A%）（V。-A%）,即 1.407 V 1.393 V图解3.4.43.4.5 二极管电路如图题3.4.5所示，试判断图中的二极管是导通还是 截止，并求出AO两端电压匕。设二极管是理想的。解：图a：将D断开，以。点为电位参考点，D的阳极电位为-6V,阴 极电位为-12 V,故D处于正向偏置而导通，匕。=-6 V。图b：将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为-15 V,阴极电 位为-12 V,D被反向偏置而截止，回路中无电流，电阻上无压降，VA0=-12 Vo4图题3.4.5图c：将D1和D2均断开，以0点为电位参考点，D,的阳极电位为0 V,阴极电位为-12 V；D2的阳极电位为-15 V,阴极电位为-12 V,故D1导 通，以截止，D,导通后使A点的电位为OV,VK0=0 Vo图d：将必和灯均断开，以0点为电位参考点，Q的阳极电位为12V,阴极电位为0 V;D2的阳极电位为12 V,阴极电位为-6 V,即D和D?都为 正向偏置。但是D2 一旦导通，D1的阳极电位将变为-6 V,D,便不能再导 通。所以此电路D1截止，D?导通，VAQ=-6 Vo3.4.6 试判断图题3.4.6中二极管是导通还是截止，为什么？解：图a：将D断开，以（地）为电位参考点，这时有10 k。(140+10)kOxl5 V=1 VD被反偏而截止。-X 10 V+-W 也_ (18+2)kQ(25+5)kUx 15 V=3.5 V图b：将D断开，以为参考点，有10 kQ(140+10)knx 15 V=1 V二 2 k。b=(18+2)kQ x-10 V)+5 kQ(25+5)kOxl5 V=1.5 VD被反偏而截止。5图题3.4.6图c：将D断开，以为参考点，有匕二(140+10)kflx15 V=1 VT/5 kQVb=(25-+5)kflX，5V-2 kn(18+2)kDX 20 V=0.5 VD被正偏而导通。3.4.7 二极管电路如图题3.4.7a所示，设输入电压力（）波形如图b所 示，在。t5 ms的时间间隔内，试绘出%（）的波形，设二极管是理想的。解：/（C）6V 时，D 截止，%（1）=6 V；%（）26 V 时，D 导通，,、%（t）-6V 1。=（260+20d）CX20Q+6V=”（”3V*%（5）=10V时，%（5）=8 V。波形如图解3.4.7所示。6图题3.4.73.4.8 使用恒压降模型（几=0.7 V）,重复题3.4.7。解：图题3.4.7a电路的恒压降等效电路如图解3.4.8a所示。%。）6.7 V时,D截止；v0（t）=6 V；%（i）6.7V时，D导通,%（）=/()-6 V-0.7 V 200。+200 QX200H+6 V=yVj()+2.65 V%(5)=10V 时，%(5)=7.65V。%波形如图解 3.4.8b 所示。图解3.4.83.4.9 电路如图题3.4.9所示，口、D?为硅二极管，当%=6sinS（V）7时，试用恒压降模型分析电路，绘出输出电压%的波形。解：图题3.4.9电路的恒压降等效电路如 图解3.4.9a所示。%N3.7V 时,D.导通，D2截止，%二3.7V；-3.7 V 时，D2导通，D,截止，%=-3.7 V；-3.7 V%3.7 V 时，D1和 D2均截止，%=图题3.4.9%。气波形如图解3.4.9b所示。3.4.10电路如图题3.4.10所示，D为硅二极管，V0D=2 V,/?=!kO,图解3.4.9正弦信号。=50sin(2Fx50E)(mY)。(1)静态(即以=0)时，求二极管中的静态电流和的静态电压；(2)动态时，求二极 管中的交流电流振幅和%的交流电压振幅；(3)求输出电压气的总量。解：(1)静态时，二极管是导通的。利用 恒压降模型求得二极管静态电压电流为VD=0.7 V图题3.4.10/D=(VDD-VD)/R=(2 V-0.7 V)/l kn=1.3 mA 输出电压的直流分量为Vo=/D/?=1.3 mA x 1 kO=1.3 V(或几二%d 一 几=2 V-0.7 V=L 3 V)(2)二极管的小信号交流等效电路如图解3.4.10所示。二极管微变电阻为匕 26 mVZD 1.3 mA=20 ft=0.02 k。/dm=匕m/(r d+R)=50 mV/1.02 kQ=49 出A8V=V otn D .K+Q1 kQ“=ikn+o.o2 knx50mV=49 mV=0.049 V(3)输出电压的总量为r0=VQ+uo=1.3+0.049sin(2it x 50z)(V)3.5特殊二极管图解3.4.103.5.1电路如图题3.5.1所示，所有稳压管均为硅管，且稳定电压匕=8 V,设叫=15sinV）,试绘出气和。2的波形。图题3.5.1解：对于图a电路，-0.7=8 V）时，。工截止，%;匕妾%时，Dz反向击穿，%=%=8 V；%W-0.7 V时，Dz正向导通，v01=-0.7 Vo%的波形如图解3.5.la所示。对于图b电路，（一匕-V）%I 心 0(max)7/Z(rDjn)所以 r-=7T-T-0 Hl Ml fl*0(mai)43 mA(2)0M=5 V x 45 mA=225 mW(3)负载开路时，稳压管的耗散功率最大，即P7M=匕/七=5 V x 50 mA=250 mWPrm=(匕-匕)/爪)=(10 V-5 V)x 50 mA=250 mW3.5.4 设计一稳压管并联式稳压电路,要求输出电压几=4V.输出电 流/。=15 mA,若输入直流电压匕=6 V,且有10%的波动。试选用稳压管型 号和合适的限流电阻值，并检验它们的功率定额。解：根据输出电压V。=4 V,选择2CWU可满足电压要求。该稳压管的=10 mA,所以限流电阻的最大值为R T 匕(2-%A(m.z)T Z(Ein)十*06 V-6 V x 10%-4 V10 mA+15 mA=0.056 k。=56 Q负载开路时，电流全部流经稳压管，稳压管的最大耗散功率为%占=4 V 乂+6蓝一丝二0.186 WR上的最大耗散功率为=(6V+6VxlO%-4VJo W 56(1根据以上计算结果，选用2CW52(匕=3.2 4.5 V,/zya=55 mA,P2M=0.25 W),可满足要求。限流电阻R选用56。、0.25 W的电阻即可。114双极结型三极管及放大电路基础4.1 BJT4.1.1测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为 V,=-9 V,匕二-6 V,匕=-6.2 V,试分析A、B、C中哪个是基极b、发 射极e、集电极c,并说明此BJT是NPN管还是PNP管。解；由于铸BJT的|I=0.2 V,硅BJT的|腺e I=0.7 V,已知BJT的 电极B的Vb=-6V,电极C的匕=-6.2 V,电极A的匕二-9V,故电极A 是集电极。又根据BJT工作在放大区时，必须保证发射结正偏、集电结反偏的 条件可知，电极B是发射极，电极C是基极，且此BJT为PNP管。4.1.2 某放大电路中BJT三个电极A、B、C的 电流如图题4.1.2所示，用万用表直流电流挡测得，=-2 mA,/B=-0.04 mA,/c=+2.04 mA,试分析 A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c,并 说明此管是NPN还是PNP管，它的B=?解：由，=-2 mA,=-0.04 mA 可知，图题4.1.2中电流右、4的方向与其实际方向相反，即4流入管子为正，而4流出管子为正，故此BJT 图超4.1.2 为NPN管。由BJT的电流分配关系知，电极A是集电极，B是基极，C是发射极。其._ 2 mA产二0.04 mA=504.1.3 某 BJT 的极限参数 仆二10。mA,PCM=150 mW,V(BR)CEO=30 V,若它的工作电压VCE=10 V,则工作电流Zc不得超过多大？若工作电流Zc=1 mA,则工作电压的极限值应为多少？解：BJT工作时，其电压、电流及功耗不得超过其极限值，否则将损坏。当工作电压确定时，应根据Pcm及，cm确定工作电流即应满足/cZeW Pcm 及/cWcm，当=1 V 时，cWPcm/Vce=”mA,此值小于.CM=100 mA,故此时工作电流不超过15 mA即可。同理，当工作电流人确定时,应根据，cZe忘Pcm及匕eWbr)ceo确定工作电压Ze的大小。当人=1 mA时,2为同时满足上述两个条件，则工作电压的极限值应为30 V。4.2基本共射极放大电路4.2.1 试分析图题4.2.1所示各电路对正弦交流信号有无放大作用，并 简述理由(设各电容的容抗可忽略)。图题4.2.1解：图题4.2.1a无放大作用。一方面匕心使发射结所加反偏电压太高，管 子易击穿；另一方面因风=。，使输入信号以被短路。图题4.2.1b电路偏置正常，且交流信号能够传输，有交流放大作用。图题4.2.1c无交流放大作用，因电容如隔断了基极的直流通路。图题4.2.Id无交流放大作用，因电源V”的极性接反。4.2.2 电路如图题 4.2.2 所示，设因T的6=80,VBE=0.6V,ZCE0.VCES 可忽略不计，试分析当开关S分别接通A、B、C三位置时，BJT各工作在其 输出特性曲线的哪个区域，并求出相应的集电极电流解：S与A相连时=(12-0.6)VQ 000 3 人=0.3 mA40 x103 Q3而/BS=-=0.038 mA故此时BJT工作在饱和区Vcc Ic=3 mA3与B相连时=(12-0.6)VQ c o。023 人=o 023 mA b 500 x103。有h 5s，故此时BJT工作在放大区，4=64=80 x 0.023 mA=1.84 mA 0S与C相连时，BJT的发射结反偏，工作在截止区，44。4.2.3测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域。(a)Vc=6 V(b)Vc=6 V(c)Vc=6 V(d)Vc=6 VVs=0.7 V VE=0 VVB=2 V VE=1.3 V=6 V VF=5.4 VVB=4 V VE=3.6 V(e)rc=3.6 V VB=4 V VE=3.4 V解：(a)放大区，因发射结正偏，集电结反偏。(b)放大区，VBO=(2-L3)V=0.7 V,Vcbo=(6-2)V=4 V,发射结 正偏，集电结反偏。(c)饱和区。(d)截止区。(e)饱和区。4.3放大电路的分析方法4.3.1 BJT的输出特性如图题4.3.1所示。求该器件的0值；当立=10mA和1=20 mA时，管子的饱和压降匕es为多少？解：由图题4.3.1可知，当AM=10出A时，Aic=2 mA,故f二生二？。；当“二10 mA 时，VCES0.3 V；心=20 mA 时，VCES0.8 Vo4.3.2 设输出特性如图题4.3.1所示的BJT接入图题4.3.2所示的电路,图中Vc c=15V,Rc=1.5 kO,iB=20 A,求该器件的。点。解：由题4.3.1已求得0=200,故图题4.3.2所示电路中的4，cq=81bq=200 x 20 p.A=4 000|iA 二 4 mA图题4.3.14.3.3 若将图题4.3.1所示输出特性的BJT接成图题4.3.2的电路，并设Vc c=12 V,Rc=1 kQ,在基极电路中用V8B=2.2 V 和勺=50kQ串联以代替电流源环。求该电路中的卜?、公和匕eq的值,设嗫q=0-7V。解：/BQ=VbE-=0.03 mA由题4.3.1已求得0=200,故Icq-B【bq=200 x 0.03 mA=6 mA%q=QTcq%=6V4.3.4 设输出特性如图题4.3.1所示的BJT连接图题4.3.2成图题4.3.2所示的电路，其基极端上接=3.2 V与电阻Rb=20k。相串 联，而%=6V,R200 Q,求电路中的，bq、，cq和 Zeq的值，VBEQ=0.7Vo解：/bq=VbBZEQ=0.125 mA由题4.3.1已求得尸=200,故，cq=似网=200 xO.125 mA=25 mA%Q=%CQ&=1 V4.3.5 电路如图题4.3.5a所示，该电路的交、直流负载线绘于图题4.3.5 b中，试求：（1）电源电压匕静态电流，bq、，cq和管压降Vceq的值；（2）电阻凡、尺的值；（3）输出电压的最大不失真幅度；（4）要使该电路能不 失真地放大，基极正弦电流的最大幅值是多少？5图题4.3.5解：(1)由图题4.3.5b可知，直流负载线与横坐标轴的交点即匕。值的 大小，故 Vc c=6V。由 Q 点的位置可知，4q=20 jiA,ZCQ=1 mA,VCEQ=3 Vo(2)由基极回路得 尺严誓=300 k。-BQ由集-射极回路得 Rr=匕=3 kn(3)求输出电压的最大不失真幅度。由交流负载线与输出特性的交点可知，在输入信号的正半周，输出电压。CE 从3 V到0.8 V,变化范围为2.2 V；在输入信号的负半周，输出电压/E从3 V到 4 6 V,变化范围为L6V。综合起来考虑，输出电压的最大不失真幅度为L6V。(4)基极正弦电流的最大幅值是20 pA。4.3.6 设PNP型硅BJT的电路如图题4.3.6所示。问在什么变化范围内，使T工作在放大区？令0=100。解：从不进入饱和区角度考虑，应有加1 V,即应满足力 EC=%(凡+&)N 1 Vt，EC=10 V+10 V-ic(10+5)X 103 V 则应有ic WL27 mAo又。e=Ze-江凡，将江这L 27 mA代入 此式，则 叫N10 V-1.27 x 10*I。x 10,V,即应有%N-2.7 Vo从不进入截止区的角度考虑，应满足，eb=0.7V,即%=(叽7)V,故%N-3.4 V 时，T工作在放大区。64.3.7 在图题4.3.6中，试重新选取凡和凡的值，以便当内=1VB寸,集电极对地电压%=0 V。解：因%;1 V 时，%=0 V,%=%+=L 7 V,贝I/，=匕E-%=10 V 1.7 V=8.3 V，=10 V又因。=1001,则因即九 f&8.3 V 瓦之瓦故取凡40.83%，当取&=5.1k。时，/?e4.2 kn04.3.8 画出图题4.3.8所示电路的小信号等效电路，设电路中各电容容 抗均可忽略，并注意标出电压、电流的正方向。图题 3一 8解：图题4.3.8所示各电路的小信号等效电路如图解4.3.8所示。4.3.9 单管放大电路如图题4.3.9所示，已知BJT的电流放大系数6=500（1）估算Q点；（2）画出简化H参数小信号等效电路；（3）估算BJT的输 入电阻小；（4）如输出端接入4 kQ的电阻负载，计算4=%/%及幻二%/4。解：（1）估算。点74o o+MM”0%A Ach&川o(b)图解4.3.8。Kc12V4knCb20bl凡500 n+)图题4.3.9凡一o%b3。忐n%c 令R.)”，ii及 卜 en re图解4.3.98bq=4。|xA，cq=B1bq=2 mA(2)简化的H参数小信号等效电路如图解4.3.9所示。(3)求小1=200 Q+(l+尸)空里=200。+(1+50)学邛=863。，eq 2 mA(4)求人d 九 BR：(&)JU na T e A Ri A/II%f 片。人a+R&+(&Me)=-734.3.10 放大电路如图题4.3.5a所示，已知几c=12V,BJT的0=20。若要求43100,4q=1 mA,试确定&、Re的值，并计算Q。设&=8。解：由，c q=lmA,求得，bq=/g/p=50 rA,贝Irbe=200 0+（1+j8）-750 O,EQ vcc凡。产=240 kO由RRcAv=-100 K 求得一3.75 kQVceqW 匕c-/cq&这 8.25 V4.3.11 电路如图题 4.3.11 所示，已知 BJT 的/=100,VBEQ=-0.7 Vo（1）试估算该电路的。点；（2）画出简化的H参数小信号等效电路；（3）求该 电路的电压增益4、输入电阻凡、输出电阻凡；（4）若队中的交流成分出现 图题4.3.11b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，应调整电路中的哪个元件？如何调整？解：（1）估算Q点%=争=40 rA/cq=piaQ=4 mA%EQ=Q-公&=-12 v-（-4 mA）x2 kn=-4 V9(2)简化的H参数小信号等效电路如图解4.3.11所示。图解4.3.11(3)求人、凡、RoOBJT的输入电阻1=200 0+(1+100)-857 D4 mA.6，be居二凡 II r857 QRie=2 kQ(4)因图题4.3.11a中的BJT是PNP管，故图题4.3.11 b中出现的也失 真是截止失真；应调整A-使之减小，可消除此失真。4.3.12在图题4.3.12所示电路中，设电容G、。2、。3对交流信号可视 为短路。(1)写出静态电流L及电压Zeq的表达式；(2)写出电压增益人、输 人电阻a和输出电阻尺的表达式；(3)若将电容G开路，对电路将会产生什 么影响？10解：（1），CQ、EQ的表达式，CQ=5%Q=%-&（夫2+凡）（2）人、居、&的表达式,凤旦III）4=-；-%Ri=Rjbe R产R?（3）6开路后，将使电压增益的大小_增加 5 1凤（凡十号）1氏4刻一%