模电第2章_作业答案

模拟电子技术作业答案—第2章半导体三极管及其放大电路第1页共9页模拟电子技术作业答案班级__________学号_______姓名_____________第2章半导体三极管及其放大电路1．简答题：（1）放大电路中为何设立静态工作点？静态工作点的高、低对电路有何影响？答：设立静态工作点的目的是使放大信号能全部通过放大器。Q点过高易使传输信号部分进入饱和区；Q点过低易使传输信号部分进入截止区，其结果都是信号发生失真。（2）说明利用三极管组成放大电路的基本原则。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)分析放大电路有哪几种方法？几种方法分别有什么特点？答：分析放大电路有近似法、微变等效法和图解法。近似法简洁、精确，工程上常用来分析放大电路的静态工作点；微变等效法方便分析放大电路的动态；图解法直观，可同时用于分析放大电路的静态和动态。（4）共射、共集和共基表示BJT的三种电路接法，而反相电压放大器，电压跟随器和电流跟随器则相应地表达了输出量与输入量之间的大小与相位关系，如何从物理概念上来理解？答：共射电路有电压放大作用，且输出电压与输入电压相位相反。为此，称这种放大电路为反相电压放大器。共集电路没有电压放大作用且输出电压与输入电压同相位。因此，可将这种放大电路称为电压跟随器。共基电路有输出电流与输入电流接近相等。为此，可将它称为电流跟随器。2．图1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，=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。(a)(b)(c)图1解：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：模拟电子技术作业答案—第2章半导体三极管及其放大电路第2页共9页1．对于NPN管，若UBE0.7V，则管子截止；对于PNP管，若UBE-0.7V，或UEB0.7V则管子截止；2．若NPN管，UBE0.7V，PNP管UEB0.7V，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UCE0.3V（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UCE0.3V，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UEC0.3V，说明管子确实工作在放大状态。如果计算结果得管子压降UEC0.3V，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ICS（UEC=0.3V），如果βIBICS，说明电路处于放大状态；如果βIBICS，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BEBB220.7130μA10UIR电路饱和时，集电极电流mARUVICCESCCCS17.1103.012因为βIBICS所以晶体管处于饱和状态。2．计算基极电流BEBB0.80.80.710μA10UIR电路饱和时，集电极电流mARUVICCESCCCS17.1103.012因为βIB＜ICS所以晶体管处于放大状态。3．计算基极电流EEBEBBE50.741.8μA1211001VUIRR电路饱和时，集电极电流mARRUVVIECCESEECCCS88.01103.055因为βIBICS所以晶体管处于饱和状态。模拟电子技术作业答案—第2章半导体三极管及其放大电路第3页共9页3．已知两只晶体管的电流放大系数分别为50和100，现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图2所示。分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。(a)(b)图2解：答案如图所示。4．已知某一晶体三极管的共基极电流放大倍数=0.99。（1）在放大状态下，当其发射极的电流IE=5mA时，求IB的值；（2）如果耗散功率PCM=100mW，此时UCE最大为多少是安全的？（3）当ICM=20mA时，若要正常放大，IB最大为多少？解：（1）0.9954.95CEIImA54.950.0550BECIIImAA（2）10020.24.95CMCECPUVIUCE最大为20.2V（3）0.9999110.99200.20220299CMBMIImAA5．试分析图3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。模拟电子技术作业答案—第2章半导体三极管及其放大电路第4页共9页(a)(b)(c)(d)(e)(f)图3解：（a）不能。因为输入信号被VBB短路。（b）可能。（c）不能。因为输入信号作用于基极与地之间，不能加载在静态电压之上，必然失真。（d）不能。晶体管将因发射结电压过大而损坏。（e）不能。因为输入信号被C2短路。（f）不能。因为输出信号被VCC短路，恒为零。6．图4所示为某放大电路及三极管输出特性曲线。其中VCC=12V，RC=5k，RB=560k，RL=5k，三极管UBE=0.7V。（1）用图解法确定静态工作点并判断三极管所处的状态。（2）画出交流负载线。（3）确定最大输出电压幅值Uom。(a)(b)模拟电子技术作业答案—第2章半导体三极管及其放大电路第5页共9页图4解：ARUVIBBECCB20)(1CCCECCVURI，IC-UCE关系曲线为一条直线，该直线与两个坐标轴的交点分别为M（VCC，0），N（0，VCC/RC），根据给定的电路参数，实际交点应为M（12V，0mA）和N（0V，2.4mA），其斜率为（－1/RC），由集电极电阻RC确定。直线MN与三极管对应于IB=20A的输出特性曲线有一交点，才能满足这一要求，该点即为静态工作点Q。由Q点的坐标可读出，IB=20A，IC=1mA，UCE=7V。交流负载线与两坐标轴的交点：A（UCE+ICRL，0），B（0，IC+UCE/RL）。根据电路所给的实际元件参数，通过计算可得A点坐标为（9.5V，0mA），B点坐标为（0V，3.8mA）。Uom=min[JQ，QA]=min[UCE－UCES，ICRL]=2.5V7．电路如图5(a)所示，晶体管的＝80，rbb=100Ω。（1）分别计算RL＝∞和RL＝3kΩ时的Q点，Aus，Ri和Ro。（2）由于电路参数不同，在信号源电压为正弦波时，测得输出波形如图4（b）、（c）、（d）所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除。（3）若由PNP型管组成的共射电路中，输出电压波形如图4（b）、（c）、（d）所示，则分别产生了什么失真？(a)(b)(c)(d)图5解（1）在空载和带负载情况下，电路的静态电流、rbe均相等，它们分别为模拟电子技术作业答案—第2章半导体三极管及其放大电路第6页共9页k3.1mV26)1(mA76.1Aμ22EQbb'beBQCQBEQbBEQCCBQIrrIIRURUVIs空载时，静态管压降、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为k593k3.1308V2.6cobesbebebebibeccCQCCCEQRRArRrArrRRrRARIVUuusu∥RL＝5kΩ时，静态管压降、电压放大倍数分别为LCQcCEQRVIRUVCCCC∵∴V3.2)(LcCQLcLCEQRRIRRVRUCC∥47115besbebe'LuusuArRrArRAk5k3.1cobebebiRRrrRR∥（2）（a）饱和失真，增大Rb，减小Rc。（b）截止失真，减小Rb。（c）同时出现饱和失真和截止失真，应增大VCC。（3）（a）截止失真；（b）饱和失真；（c）同时出现饱和失真和截止失真。8．电路如图6所示，晶体管的＝100，rbb=100Ω。（1）求电路的Q点，Au，Ri和Ro。（2）若电容Ce开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？模拟电子技术作业答案—第2章半导体三极管及其放大电路第7页共9页图6图7解：（1）静态分析：V7.5)(Aμ101mA1V2efcEQCEQEQBQefBEQBQEQCCb2b1b1BQRRRIVUIIRRUUIVRRRUCC动态分析：k5k7.3])1([7.7)1()(k73.2mV26)1(cofbeb2b1ifbeLcEQbb'beRRRrRRRRrRRAIrru∥∥∥（2）Ri增大，)])(1([efbeb2b1iRRrRRR∥∥≈4.1kΩ；uA减小，))(1()(efbeLcRRrRRAu∥－1.92。9．分压式偏置电路如图7所示，已知三极管的UBE=0.7V，rbb=100，=60，UCES=0.3V。（1）估算工作点Q。（2）求放大电路的Au，Ri，Ro，Aus。（3）求最大输出电压幅值Uom。（4）若电路其他参数不变，问上偏流电阻RB1为多大时，能使UCE=4V？解：⑴RRVRUb2b1CCb2B=20kΩ×16V/80kΩ=4VRUUIIeBEBEC=（4－0.7）V/2kΩ=1.65mA模拟电子技术作业答案—第2章半导体三极管及其放大电路第8页共9页UCE＝VCC－ICRC－IERe≈VCC－IC(RC+Re)=16V－1.65mA×5kΩ=7.75VIICB=1.65mA/60=27.5μA⑵126165.12661300261300bemAImVrELCLRRR///=(3×6/9)kΩ=2kΩrRuuAbeLiou＝－60×2/1.261≈－95be21r////bbiRRR≈rbe≈1.261kΩRo≈RC=3kΩuisiiousARRRuuA=（1261/1361）×（－95）=－88（3）Uom=min[JQ，QA]=min[UCE－UCES，ICRL]=3.3V（4）UCE＝4V，根据UCE＝VCC－ICRC－IERe≈VCC－IE(Rc+Re)求得IE=(VCC－UCE)/(RC+Re)＝12V/5kΩ＝2.4mAUB=UBE＋IERe＝(0.7＋2.4×2)V＝5.5VRb1=(Rb2VCC－Rb2UB)/UB=(20kΩ×16V－20kΩ×5.5V)/5.5V＝38.18kΩ取标称值为39kΩ电阻。10．电路如图8所示，晶体管的＝60，rbb=100Ω。（1）估算静态工作点IB，IC，UCE。（2）画出三极管及整个放大电路的交流微变等效电路。（3）计算Au、Ri和Ro。（4）设Us＝10mV（有效值），问Ui＝？Uo＝？若C3开路，则Ui＝？Uo＝？图8解：（1）Q点：模拟电子技术作业答案—第2章半导体三极管及其放大电路第9页共9页V56.4)(mA86.1Aμ31)1(ecEQCCCEQBQCQebBEQCCBQRRIVUIIRRUVIuA、Ri和Ro的分析：k395)(952952mV26)1(cobeLcbebiEQbb'beRRrRRArRRIrru∥∥（2）设sU＝10mV（有效值），则mV304mV2.3iosisiiUAUURRRUu若C3开路，则mV4.14mV6.95.1k3.51])1([ioisiieLcebebiUAUURRRURRRARrRRusu∥∥