第三章习题解答.doc

第三章双极型三极管基本放大电路

3-1 选择填空
1.晶体管工作在放大区时，具有如下特点______________。
a. 发射结正偏，集电结反偏。 b. 发射结反偏，集电结正偏。
c. 发射结正偏，集电结正偏。 d. 发射结反偏，集电结反偏。
2．晶体管工作在饱和区时，具有如下特点______________。
a. 发射结正偏，集电结反偏。 b. 发射结反偏，集电结正偏。
c. 发射结正偏，集电结正偏。 d. 发射结反偏，集电结反偏。
3．在共射、共集、共基三种基本组态放大电路中，电压放大倍数小于1的是______组态。
a. 共射 b. 共集 c. 共基 d. 不确定
4．对于题3-1图所示放大电路中，当用直流电压表测得UCE≈VCC时，有可能是因为______，测得UCE≈0时，有可能是因为________。

a.RB开路 b. RC开路 c. RB短路 d. RB过小
5．对于题3-1图所示放大电路中，当VCC=12V，RC=2kΩ，集电极电流IC计算值为1mA。用直流电压表测时UCE=8V，这说明______。
a.电路工作正常 b. 三极管工作不正常 c. 电容Ci短路 d. 电容Co短路
6.对于题3-1图所示放大电路中，若其他电路参数不变，仅当RB增大时，UCEQ将______；若仅当RC减小时，UCEQ将______；若仅当RL增大时，UCEQ将______；若仅更换一个β较小的三极管时，UCEQ将______；
a.增大 b. 减小 c. 不变 d. 不确定
7.对于题3-1图所示放大电路中，输入电压ui为余弦信号，若输入耦合电容Ci短路，则该电路______。
a.正常放大 b. 出现饱和失真 c. 出现截止失真 d. 不确定
8. 对于NPN组成的基本共射放大电路，若产生饱和失真，则输出电压_______失真；若产生截止失真，则输出电压_______失真。
a.顶部 b. 低部

9. 当输入电压为余弦信号时，如果PNP管共射放大电路发生饱和失真，则基极电流ib的波形将___________，集电极电流ic的波形将__________，输出电压uo的波形将________。
a.正半波消波 b. 负半波消波 c. 双向消波 d. 不消波
10. 当输入电压为余弦信号时，如果NPN管共射放大电路发生饱和失真，则基极电流ib的波形将___________，集电极电流ic的波形将__________，输出电压uo的波形将________。
a.正半波消波 b. 负半波消波 c. 双向消波 d. 不消波

11. 为了使高阻输出的放大电路（或高阻信号源）与低阻负载（或低阻输入电阻的放大电路）很好地配合，可以在高阻输出的放大电路与负载之间插入________。
a.共射电路 b. 共集电路 c. 共基电路 d. 任何一种组态的电路
12．为了使一个低阻输出的放大电路（或内阻极小的电压源）转变为高阻输出的放大电路（或内阻尽可能大的电流源），可以在低阻输出的放大电路的后面接入_____________。
a.共射电路 b. 共集电路 c. 共基电路 d. 任何一种组态的电路
13.在单级放大电路中，若输入电压为余弦波形，用示波器同时观察输入ui和输出uo的波形。当为CE电路时，ui和uo的相位_________；当CC电路时，，ui和uo的相位_________；当CB电路时，，ui和uo的相位________。
a.同相 b. 反相 c. 相差90º d. 不确定

14.可以放大电压又能放大电流的是_________组态放大电路；可以放大电压又不能放大电流的是_________组态放大电路；可以放大电流又不能放大电压的是_________组态放大电路；能够进行功率放大的是___________组态放大电路。
a.CE b. CC c. CB d. 任意组态

15.在共射、共集、共基三种基本放大电路组态中，电压放大倍数小于1的是_______组态；输入电阻最大的是________组态，最小的是________；输出电阻最大的是________组态，最小的是________。
a.CE b. CC c. CB d. 任意组态

16.放大电路在低频信号作用下电压放大倍数下降的原因是存在___________电容和_______电容；而在高频信号作用下的电压放大倍数下降的主要原因是存在_________电容。
a.耦合 b. 旁路 c. 三极管极间

17.三极管的特征频率fT点对应的β为_______。
a. β=1 b. β= c. β=0.5 d. β=3

18. 某三极管的带宽增益积为1MHz。如果输入信号为单一频率的余弦波，电路能够进行信号放大的最高频率为_________。
a. 1MHz b. 2MHz c. 500kHz d. 700kHz

19. 某放大电路无耦合电容。利用单一频率的余弦信号进行测试，测试结果是：低频增益为AU，提高输入信号频率，频率f1时信号增益为AU，频率f2时输入信号增益为AU，频率f3时信号增益为0.1AU。电路的通频带宽为__________。
a. f1 b. f2 c. f3

20 为了简化分析过程，分析题3-1图电路的低频特性时，可以忽略_________电容的影响。分析中频特性时，忽略_________电容的影响。分析高频特性时，忽略_________电容的影响。
a.耦合 b. 旁路 c. 三极管极间

3-1答案
1．d. 2.c 3.b 4.a,d 5. d. 6. a,a,c,a
7.c 8.b,a 9.d,a,a 10.d,a,b
11.b 12.c 13.b,a,a 14. a,c,b,d 15.b,b,c,c,b
16.a,b,c 17.a 18. a 19. a 20. c, abc, ab
3-2 说明利用三极管组成放大电路的基本原则。
解答：不论那种组态的放大电路，如果希望能够正常放大信号，必须遵守以下原则。
1． 有极性连接正确的直流电源、合理的元件参数，以保证三极管发射结正偏、集电结反偏和合适的静态工作点，使三极管工作在放大区。
2． 信号能够从放大电路的输入端 加到三极管上，经过三极管放大后，又能传给放大电路的下一级或负载。
3-3题3-3图所示电路中，已知硅型晶体三极管发射结正向导通电压为0.7V，β=100，
临界放大饱和时三极管压降（集电极-发射极之间）为0.3V。判断电路中各晶体管的工作状态。

分析：判断晶体三极管的工作状态并计算各级电流问题的分析方法如下。
方法一：
1． 对于NPN管，若UBE<0.7V，则管子截止；对于PNP管，若UBE>-0.7V，或UEB<0.7V则管子截止；
2． 若NPN管，UBE>0.7V，PNP管UEB>0.7V，则说明三极管处于放大状态或饱和状态。
对于NPN管，如果假设三极管工作在放大区，计算结果得管子压降UCE>0.3V（设小功率三极管饱和压降为0.3V），说明管子确实工作在放大状态。如果计算结果得管子压降UCE<0.3V，说明管子工作在饱和区。
对于PNP管，如果假设三极管工作在放大区，计算结果得管子压降UEC>0.3V，说明管子确实工作在放大状态。如果计算结果得管子压降UEC<0.3V，说明管子工作在饱和区。
方法二：
当确定三极管处于非截止状态时，计算三极管的基极电流IB及饱和电流集电极电流ICMAX（UEC=0.3V），如果βIB <ICMAX，说明电路处于放大状态；如果βIB>ICMAX，说明电路处于饱和状态
方法二似乎更为简单。
解：
1． 列写输入回路方程，计算基极电流
电路饱和时，集电极电流

所以晶体管处于饱和状态。
2．计算基极电流
电路饱和时，集电极电流

所以晶体管处于放大状态。
3．计算基极电流
电路饱和时，集电极电流

所以晶体管处于饱和状态。

3-4 试画出用PNP、NPN型三极管组成的单管共射放大电路的原理图，标出电源电压的极性，静态工作电流IB、IC的实际方向及静态电压UBE、UCE的实际极性。
解：用PNP型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(a)所示。
其中静态工作电流IB、IC的实际方向如图中箭头所示，静态电压UBE<-0.7V、UCE<-0.3V。

用NPN型三极管组成的单管共射放大电路的原理图如题3-4图(b)所示。
其中静态工作电流IB、IC的实际方向如图中箭头所示，静态电压UBE>0.7V、UCE>0.3V。

3-5电路如图3-5所示。说明这些电路能否对交流电压信号进行线性放大，为什么？

分析：解决此问题需要进行以下几个方面的判断。
1． 判别三极管是否满足发射结正偏、集电结反偏的条件，具备合适的静态工作点。
2． 判断有无完善的直流通路。
3． 判断有无完善的交流通路。
4． 在前三个条件满足的条件下，最后根据电路给出的参数进行计算，根据计算结果判断三极管是否工作在放大区。但是如果电路没有给出电路参数，该步骤可以省略。默认电路参数取值合适。
解：
a不能。没有直流偏置，不能提供合适的静态工作点。
b不能。电源VCC使发射结反偏，不能提供合适的静态工作点。
c 不能。基极电压VBB使发射结满足正偏条件，但是集电结不是反偏，电路不具备合适的静态工作点。
d不能。电容使集电极交流接地，从而使输出电压交流部分为零。
e能。有合适的直流偏置电路，输入能加到三极管上，输出也能够送到负载上。

3-6 请画出如题3-6图中放大电路的直流通路。

分析：在画直流通路时，电容开路，电感短路。
解：题3-6图中的直流通路如题3-6图a所示。

3-7请画出如题3-6图中放大电路的交流通路。
分析：在画交流通路时，直流电源短路，电源内阻近似认为0；当电容、电感值较大时，近似认为电容短路，电感开路。
解：题3-6图中的交流通路如题3-7图所示。

3-8已知晶体管的β=50，UBE=0.7V，求题3- 8图所示电路的工作点。

解：经过VCC、RC、RB1、UBE到地的回路电压方程为

3-9 放大电路如题3-9图所示。已知VCC=3V，UB=0.7V，RC=3 kΩ，RB=150 kΩ，晶体管VT的输出特性曲线如题3-9图a所示。试求：
1．放大电路的静态工作点ICQ和UCEQ；
2．若RL=∞，求输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值；
3．若RL=7kΩ，输出最大不失真电压的幅值。

解：
1． 放大电路的静态工作点ICQ和UCEQ计算如下。
根据题3-9图所示电路列写直流负载线方程如下：

分别令IC=0，UCE=0，代入直流负载线方程，得到负载线上两个坐标点，M（3，0），N（0，1），连接M、N得到直流负载线。

根据直流通路，得基极静态工作电流为

直流负载线MN与iB=IB=15.3μA的输出特性曲线的交点Q就是静态工作点。Q点坐标为

2． RL=∞时，输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值的计算。
若RL=∞，交流负载线斜率与直流负载线斜率相同，为
如题3-9图b所示。

输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为

3．若RL=7kΩ，交流负载线斜率为

输入电压ui为正弦电压时输出最大不失真电压的幅值为

3-10 用图解法确定题3-10图所示放大电路的静态工作点Q。已知该电路三极管的输出特性如题3-10图a所示，其中VCC=12V。

分析：利用图解法确定放大电路静态工作点Q的步骤如下：
（1）画出放大电路的直流通路。
（2）根据直流通路列出直流负载线方程，在三极管输出特性坐标平面内画直流负载线。
（3）用估算法（或图解法）求出静态工作点IBQ。
（4）查出直流负载线与iB =IBQ的输出特性曲线的交点，该交点就是静态工作点Q。
解：
根据题3-10图所示电路列写直流负载线方程整理如下。

整理得

分别令IC=0，UCE=0，代入直流负载线方程，得到负载线上两个坐标点，M（0,3），N（10.5,0），连接M、N得到直流负载线。

根据直流通路，得

直流负载线MN与iB=IB=37μA的输出特性曲线的交点Q就是静态工作点。Q点坐标为

3-11 用图解法确定题3-11图电路的静态工作点。已知电路中三极管的β=100， UBE=0.3V（锗管），管子的饱和压降UCES=0.3V。当其它参数不变，仅RC增加时，Q点将如何移动？为了使三极管不进入饱和状态，RC应该如何选择？

解：
1．估算静态工作点。
根据直流通路，得

所以电路的静态工作点为

2． 电路的直流负载线方程为

直流负载线示意图如题3-11图a所示。

当其他参数不变，RC增加时，直流负载线的斜率减小，但此时基极电流IBQ并没有变化，所以静态工作点Q1将向左边移动到Q2，向饱和区方向移动。
为了使三极管不进入饱和区，UCE的最小值为三极管饱和压降，UCE=UCES=0.3V，此时

3-12如题3-12图所示放大电路中，已知晶体管的β=100，UBE=－0.3V。
1．估算直流工作点ICQ和UCEQ。
2．若偏置电阻RB1、RB2分别开路，试分别估算集电极电位UC值，并说明各自的工作状态；
3．若RB1开路时，要求ICQ=2mA，试确定RB2应该取多大的值。

解：
1．直流工作点ICQ和UCEQ估算。

2．若偏置电阻RB1开路，管子的静态工作电流为

此时三极管的发射结正偏、极点结反偏，管子处于放大状态。
若偏置电阻RB2开路，

此时管子处于截止状态。
3．若RB1开路时，有

3-13在电路如题3-13图中，已知VCC=6V，UBEQ=0.7V，RS=500Ω，RC=4kΩ，RB=300kΩ，晶体管VT的hfe=50，rbb’=300Ω。
（1）估算直流工作点ICQ。
（2）画出放大电路的简化h参数等效电路。
（3）估算放大电路的输入电阻和RL=∞时的电压增益AU。
（4）若RL=4kΩ时，求电压增益AU=uO/ui和AUS=uO/uS。

解：
1．估算直流工作点ICQ。

2．放大电路的简化h参数等效电路如题3-13图a。

3．估算放大电路的输入电阻和RL=∞时的电压增益AU。

4．若RL=4 kΩ时，电压增益AU和AUS的计算。

3-14 电路如题 3-14图所示。已知VCC=12V，RB1=51kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=1kΩ，三极管的rbe=0.7kΩ，β=30。试求：
1．电路的静态工作点。
2．画出交流小信号等效电路
3．电压放大倍数。
4．输入电阻和输出电阻。
5．CE开路时的电压放大倍数。

解：
1．电路的静态工作点。
利用戴维南定理进行计算。
基极的电位
基极静态电流
基极静态电流
集电极-发射极之间的电压

2．交流小信号等效电路如题3-14图a所示。

3．电压放大倍数的计算

4．输入电阻和输出电阻的计算。
输入电阻
输出电阻
5． CE开路时电压放大倍数的计算。此时等效电路如题3-14图b所示。

电压放大倍数为
3-15 在题3-15图所示放大电路中，已知晶体管的UBE=0.7V，β=100，rbb’=100Ω，Rs=200Ω，各电容足够大。
1．画出直流通路；计算静态工作点。
2．画出交流通路及交流等效电路，计算ri、rO、AU、AUs。

解：
1． 直流通路如题3-15图a；静态工作点计算如下。

2．交流通路及交流等效电路如题3-15图b、题3-15图c所示.。

ri、AU、AUs、rO的计算如下。

3-16 如题3-16图所示电路，已知Rs=50Ω，RB1=33KΩ，RB2=10KΩ，RC=1KΩ，RL=1KΩ，晶体管的hie=1.2 KΩ，β=50。
1．画出交流通路及简化h参数等效电路。
2．计算ri、AU、AUs、rO。

解：
1．交流通路及简化h参数等效电路如题3-16图a、题3-16图b。

2．ri、AU、AUs、rO计算如下。

3-17 已知下列电压传输函数为

试问：
（1）上述各增益函数属于低频、高频，还是高低频增益函数？
（2）各增益函数的中频电压增益AU等于多少？
（3）由各增益函数求下限频率fL和上限fH值是多少？
分析：一般情况下高频截频可近似为最小的高频极点.低频截频可近似为最大的低频极点。

解：
1.将Au整理为做图的标准形式如下：

波特图如题3-17图a所示。
ω

显然增益函数的中频电压增益为100，或40dB 。
下限角频率为104rad，或下限频率fL=104/2π=1.59(kHz)，上限频率为无穷。

波特图如题3-17 b图所示。
ω

显然增益函数的中频电压增益为1000，或60dB 。
下限频率为5×102rad， fL=5×102/2π=73(kHz)，上限频率为无穷。

中频电压增益为1012，或240dB 。下限频率fL=0，上限频率为100rad，fH =100/2π=15.9(Hz)

中频电压增益为10，或20dB 。下限频率fL=0，上限频率为100rad，fH =100/2π=15.9(Hz)

中频电压增益为105，或100dB 。
下限角频率为103rad，下限频率fL=103/2π=159(Hz)。
上限角频率为106rad，上限频率fH =106/2π=159(kHz)。

3-18放大电路如题3-18图a所示。设晶体管VT的hfe=100，rbb’=100Ω，rb’e=2.6kΩ，Cb’e=60PF，Cb’c=4PF，Rs=1kΩ，RB=100kΩ。它的幅频特性曲线如题3-18图b所示。
（1）确定RC的值。
（2）确定C1的值。
（3）求上限频率fH。

分析：
1．根据题3-18图b可知中频增益为40dB。根据低频小信号模型，通过计算中频增益，获得RC。
2．通常三极管放大电路的耦合电容影响低频增益特性，三极管结电容影响高频增益特性。电路中有耦合电容C1和C2，由于C2悬空，因此仅根据耦合电容C1和输入电阻可以得到放大电路电压传输函数低频极点，根据已知的下限频率，可以得到C1的值。
3．根据三极管高频信号模型，可以获得高频时电压传输函数，由此得到上限频率。

解：
1．电路中频信号模型如题3-18图c所示，中频时，耦合电容、旁路电容均认为短路。三极管的结电容Cb’e′和Cce′产生的容抗很大，可以忽略不计，认为电容开路。

中频时，电压增益为

考虑信号源内阻时，电压增益为

2．低频小信号时电路模型如题3-18图d所示。放大器增益为

3． 高频等效电路模型如题3-18图d所示。

利用戴维南等效定理，简化高频等效电路模型如题3-18图e所示。

3-19共集放大电路如题3-19图所示。设RS=500Ω，RB1=51kΩ，RB2=20kΩ，RE=2kΩ，RL=2kΩ，C1=C2=10μF，晶体管VT的hfe=100，rbb’=80Ω，Cb’c=10μF，fT=200MHz，UBE=0.7V，VCC=12V。
1.计算直流工作点ICQ、UCEQ。
2.求中频电压增益，输入电阻和输出电阻。
3.若忽略Cb’c，求上限频率fH，并对引起的误差进行简单的讨论。

解：
1.直流工作点IBQ、ICQ、UCEQ的计算。

2. 中频电压增益的计算

3．特征频率f T定义是当 |b |=1 时对应的频率。三极管高频等效电路模型如题3-19图a所示。

高频等效电路如题3-19图b、c所示。根据高频等效电路，得上限频率为

放大电路的最高截止频率为，。显然，如果忽略，最高截止频率的计算结果将比实际值略高。
3-20 已知题3-20图所示放大电路，三极管为硅管，电流增益hfe=100。试问
1．该电路属于什么组态的放大电路？
2．电路的静态工作点是多少？
3．电压放大倍数是多少？
4．输入电阻和输出电阻为多少？

解：
1． 题3-20图放大电路是共基组态。
2． 静态工作点的计算。
题3-20图放大电路的直流通路如题3-20图 a所示。

根据直流通路，得
基极的电位
基极静态电流
基极静态电流

集电极-发射极之间的电压

3． 电压增益的计算。
题3-20图放大电路的交流通路如题3-20图 b所示, 等效电路如题3-20图c所示。

4． 输入电阻和输出电阻的计算
输入电阻 ???
输出电阻
3-21已知共基放大电路如题3-21图所示。已知晶体管VT的hfe=50，rbb’=50Ω，UBEQ=0.7V,电路中的电容对交流可视为短路。
1．求静态工作点。
2．画出h参数等效电路；求中频电压增益ＡU,输入电阻和输出电阻。

分析：题3-21图电路为CB组态放大电路。在进行低频小信号分析时，可以使用CB组态的h参数模型，也可以使用比较熟悉的CE组态的h参数模型。
解：
方法一：
1． 直流电路如题3-21图a所示。

2．利用CB组态的h参数模型进行交流特性分析。交流等效电路如题3-21图b所示。

方法二：
1． 静态工作点的计算方法同方法一，略

2． 利用CE组态的h参数模型进行交流特性分析。交流等效电路如题3-21图c所示。

输入电阻

输出电阻