电工学下册课后答案第六版.doc

目录第14章 二极管和晶体管3第14.3节 二极管.3第14.3.2题.3第14.3.5题.4第14.4节 稳压二极管 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第14.4.2题 .5第14.5节 晶体管.5第14.5.1题.5第14.5.3题.6第14.5.4题.72list of figures1习题14.3.2图 .32习题14.3.2图 .33习题14.3.5图 .44习题14.4.2图 .55习题14.5.3图 .66习题14.5.4图 .7814 二极管和晶体管14.3 二极管14.3.2在图1所示的各电路图中，e = 5v ，ui = 10 sin tv ，二极管d的正向压降 可忽略不计，试分别画出输出电压u0 的波形。 解图 1: 习题14.3.2图(a) ui 为正半周时，ui e，d导通；ui e，d导 通 ；ui e，d截 止 。ui 为 负 半 周 时 ，d截 止。d导通时，u0 = ui ；d截止时，u0 = e。u0的波形分别如图2(a)和(b)所示。图 2: 习题14.3.2图14.3.5在图3中，试求下列几种情况下输出端电位vy 及各元件中通过的电流。(1)va =+10v ，vb = 0v ；(2)va = +6v ,vb = +5.8v ;(3)va = vb = +5v .设二极管的正 向电阻为零，反向电阻为无穷大。解图 3: 习题14.3.5图(1) 二极管da 优先导通，则10vy= 9 1 + 9 v = 9v3vy9ida= ir =a = 110r 9 103a = 1madb 反向偏置，截止，idb = 0(2) 设da 和db 两管都导通，应用结点电压法计算vy ：vy =65.8+11111 v =11.8 9v = 5.59v 0；p n p 型；发射极电位 最高，集电极电位最低，ube 0。硅管：基极电位与发射极电位大约相差0.6v 或0.7v ；锗管：基极电位与发射极 电位大约相差0.2v 或0.3v 。由此可知：晶体管i：n p n 型，硅管，1 b、2 e、3 c ； 晶体管ii ：p n p 型，锗管，1 c 、2 b、3 e。14.5.3如何用万用表判断出一个晶体管是n p n 型还是p n p 型？如何判断出管子 的三个管脚？锗管或硅管又如何通过实验区别出来？解(1) 先判断基极将插入万用表“-”（实为表内电源正极）插孔的测试笔轮流接任一管脚， 而后将另一测试笔分别接另外两个管脚，如果两次测得管脚间的电阻同 为低电阻（be极间和bc 极间的p n 结上加正向电压）或同为高电阻（上 述极间的p n 结上加反向电压），则接万用表“-”插孔的是基极。(2) 判断是n p n 型管还是p n p 型管 在(1)中，测得管脚间的电阻同为低电阻时，则为n p n 型管；测得同为高 电阻时，则为p n p 型。(3) 判断集电极对 已 知 的n p n 型 管 或p n p 型 管 照 图5所 示 的 两 种 方 法 接 线 ， 未 知 管图 5: 习题14.5.3图 脚1和2用测试笔分别接万用表的“+”，“-”插孔（注意，“-”插孔接表内电源的正极），比较两种接法1，2管脚间的电阻高低。对n p n 型管，电阻 较低时接“-”插孔的是集电极；对p n p 型管，电阻较低时接“+”插孔的是 集电极。(4) 判断是锗管还是硅管b，e极间正向压降在0.6 0.7v 时为硅管；在0.2 0.3v 时为锗管。14.5.4图 6: 习题14.5.4图解在图6所示的各个电路中，试问晶体管工作于何种状态？设ube = 0.6v 。计算结果见下表。b = (a)管(b)管(c)管uc cic (sat) rc12ma8mai 0ic (sat) 0.24ma0.2maib6 0.650ma = 0.11ma12 0.647ma = 0.24maib 0状态ib i 0 饱和截止bb目录第15.9.2题. . . . . . . . . .13第15.9.3题. . . . . . . . . .14第15章 基本放大电路3 第15.2节 放大电路的静态分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第15.2.3题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第15.3节 放大电路的动态分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第15.3.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第15.3.3题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 第15.3.4题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第15.3.5题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第15.4节 静态工作点的稳定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第15.4.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第15.4.5题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 第15.6节 射极输出器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 第15.6.1题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 第15.6.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 第15.7节 差分放大电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 第15.7.3题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 第15.9节 场效晶体管及其放大电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1315list of figures1习题15.2.3图 .32习题15.3.3图 .43习题15.3.5图 .64习题15.4.5图 .85习题15.6.1图 .96习题15.6.2图 .107习题15.7.3图 .118习题15.9.2图 .139习题15.9.2图 .1415 基本放大电路15.2 放大电路的静态分析15.2.3在图1中，若uc c = 10v ，今要求uc e = 5v ，ic = 2ma，试求rc 和rb的阻值。设晶体管的 = 40。解图 1: 习题15.2.3图由uc e = uc c rc ic 可求rc =uc c uc eic=10 5 = 2.5k2 103ic 2ib=ma = 0.05ma 40rbuc cib10=k = 200k0.0515.3 放大电路的动态分析15.3.2在习题1图所示的固定偏置放大电路中，uc c = 9v ，晶体管的 = 20，ic =1ma。今要求|au| 100，试计算rc ，rb 及uc e 。解ibrbrbe=|au|=rcuc e=15.3.3ic 1=ma = 0.05ma 20uc cib9=k = 180k0.0526200 + (20 + 1) 1.05 = 720 = 0.72krcrbe(空载时 |au| 最大)|au| rbe= 100 0.7220k = 3.6kuc c rc ic = (9 3.6 1)v = 5.4v有一放大电路如习题1图所示，其晶体管的输出特性以及放大电路的交、直流负载线如图2所示。试问：(1)rb ,rc ,rl 各为多少？(2)不产生失真的最大输入 电压uim 为多少？(3)若不断加大输入电压的幅值，该电路首先出现何种性质的 失真？调节电路中哪个电阻能消除失真？将阻值调大还是调小？(4)将电阻rl 调 大，对交、直流负载线会产生什么影响？(5)若电路中其他参数不变，只将晶体 管换一个值小一半的管子，这时ib ，ic ，uc e 及|au|将如何变化？解图 2: 习题15.3.3图 由图2可知，静态值为电源电压为 电流放大系数为ic = 2ma, ib = 40a, uc e = 5vuc c = 10v = icib2=0.04= 50(1)rb uc cib10=k = 250k0.04rc =由交流负载线可得uc c uc eic= 10 5 k = 2.5k2由此得r1 tan 0 = ,0l2=rl8 51l, r00l= 1.5kr0rc rllrl =rc r0= 2.5 1.5k = 3.75krl =c(2) 由图2可知+ rlrc r02.5 1.58 uc eq = (8 5)v = 3vuc eq uc es = (5 0.3)v = 4.7v不失真的最大输出电压约为uom = 3v ，先求出|au|后，再求不产生失真 的最大输入电压uim26(mv ) 26irbe = 200() + (1 + )e= 200 + (1 + 50) (ma) = 0.86k2|au| =于是r0lrbe= 50 1.50.86uim = 87uom|au|3=v = 34.5mv87(3) 首先产生截止失真，这时可调节rb ，减小其阻值以增大ib ，将静态工作 点q上移一点。(4) 将rl 阻 值 增 大 ， 不 影 响 直 流 负 载 线 ， 通 过q点 的 交 流 负 载 线 与 横 轴 的0角将有所减小。(5) ib 不变，ic 约减小一半，uc e 增大，|au|将减小一半。15.3.4已知某放大电路的输出电阻为3.3k，输出端开路电压的有效值uo0 = 2v ， 试问该放大电路接有负载电阻rl = 5.1k时，输出电压将下降到多少？解ruol =o或rlrl+ rlreo =o5.1rl+ rluo0ruol =o+ rluo0 = 3.3 + 5.1 2v = 1.2v15.3.5在图3中，uc c = 12v ，rc = 2k，re = 2k，rb = 300k，晶体管的 =50。电路有两个输出端。试求：(1)电压放大倍数au1 =出电阻ro1和ro2。解u o1u i和au2 =u o2u i；(2)输图 3: 习题15.3.5图ib=uc c uberb + (1 + )re=12 0.6ma = 0.028ma300 + (1 + 50) 2ie= (1 + )ib = (1 + 50) 0.028ma = 1.43ma26rbe = 200 + (1 + 50) 1.43 = 1127 1.13k从集电极输出：au1 =u o1u ir= berc+ (1 + )re= 50 2 11.13 + (1 + 50) 2ro1 rc = 2k从发射极输出：au2=u o2u is=rbe(1 + )re1+ (1 + )re ro2r be + r0rbe 1130=50s = 22.6s式中，r0= rs /rb ，设信号源内阻rs 0，则r0 0。15.4 静态工作点的稳定15.4.2在 教 材 图15.4.1所 示 的 分 压 式 偏 置 放 大 电 路 中 ， 已 知uc c = 24v ，rc =3.3k，re = 1.5k，rb1 = 33k，rb2 = 10k，rl = 5.1k， = 66， 并设rs 0。(1)试求静态值ib ，ic 和uc e ；(2)画出微变等效电路；(3)计算晶体管 的输入电阻rbe ；(4)计算电压放大倍数au；(5)计算放大电路输出端开路时的电 压放大倍数，并说明负载电阻rl 对电压放大倍数的影响；(6)估算放大电路的输 入电阻和输出电阻。解(1)vb =uc crb1 + rb224rb2 = 33 + 10 10v = 5.58vic ie =vb ubere= 5.58 0.6 ma = 3.32ma1.5ibic =3.32ma = 0.05ma60uc e= uc c (rc + re )ic = 24 (3.3 + 1.5) 3.32v = 8.06v(2)i26(mv )rbe = 200() + (1 + )e(ma)(3)26= 200 + (1 + 66) 3.32 = 0.72kau = 0rlrbe= 66 ? 3.3 5.1 ?3.3 + 5.110.72= 183.7(4)u ra = rcbe3.3= 66 0.72 = 302.5(5)ri= rbe /rb1/rb2 rbe = 0.72kro rc = 3.3k15.4.5设 计 一 单 管 晶 体 管 放 大 电 路 ， 已 知rl = 3k。 要 求|au| 60，ri 1k，ro 3k， 工 作 点 稳 定 。 建 议 选 用 高 频 小 功 率 管3gd100， 其 技 术 数 据见教材附录c ，值可选在50 100之间。最后核查静态工作点是否合适。求 得的各电阻值均采用标称值（查教材附录h ）。解图 4: 习题15.4.5图(1) 选择放大电路和晶体管 要求工作点稳定，可选用分压偏置放大电路（教材图15.4.1），选uc c =12v ； 按 建 议 选 用 晶 体 管3gd100， 设 = 50； 并 设|au| = 60，ri =1k。(2) 参数计算bei由式r 200 + (1 + ) 26e ri 可求26(1 + )26 51ic ie | u|rl由式 a = r0 可求be=ma = 1.66mari 2001000 20060 1l= k = 1.2k50rc rlrr0 r0l=c即+ rl设vb = 4vrc =lr0 rllrl r0= 1.2 33 1.2k = 2kre =vb ubeie= 4 0.6 k2k1.66基极电流ib ic =1.66ma = 0.033ma50设i2 = 10ib ，即得rb2=i2 = 10 0.033ma = 0.33ma i1vb = 4 k = 12.12k(取12k)i2 0.33rb1=uc c vbi1= 12 4 k = 24.24k(取24k)0.33(3) 核查静态工作点由uc e = uc c (rc + re )ic 做直流负载线(图4)ic= 0uc e = uc c = 12vuc c 12ruc e= 0ic =c+ re=ma = 3ma2 + 2uc e= 12 (2 + 2) 1.66v = 5.4v静态工作点合适，在小信号情况下，不会产生失真。15.6 射极输出器15.6.1在图5所示的射极输出器中，已知rs = 50，rb1 = 100k，rb2 = 30k，re =1k，晶体管的 = 50，rbe = 1k，试求au，ri 和ro 。解图 5: 习题15.6.1图au =rbe(1 + )re+ (1 + )re=(1 + 50) 1= 0.981 + (1 + 50) 1ri= rb1/rb2 /rbe + (1 + )re = 16kro式中sr be + r01000 + 50=50 = 21r0s = rs /rb1 /rb2 5015.6.2两级放大电路如图6所示，晶体管的1 = 2 = 40，rbe1 = 1.37k，rbe2= 0.89k。(1)画出直流通路，并估算各级电路的静态值(计算uc e1时忽略ib2)；(2)画出微变等效电路，并计算au1 ，au2和au；(3)计算ri 和ro 。解图 6: 习题15.6.2图(1) 前极静态值vb1 =2033 + 8.2 8.2v = 4v4 0.6ic 1 ie1 = 3 + 0.39 ma = 1ma1ib1ma = 25a40后极静态值uc e1 20 (10 + 3 + 0.39) 1 = 6.6vic 2 ie2 =1.8uc 1 ube2re2= (20 10 1) 0.6 ma = 1.8ma5.1ib2=ma = 45a40uc e2= (20 5.1 1.8)v = 10.8v(2) 前级电压放大倍数u1 1 l r0 1 a = =40e1rbe + (1 + 1 )r009.11.37 + (1 + 40) 0.39= 21式中? re2rl ?r0l1 = rc 1/后级电压放大倍数rbe2 + (1 + 2 ) re2+ rlau2 =(1 + 2 )r0llrbe2 + (1 + 2 )r0=(1 + 40) 2.50.89 + (1 + 40) 2.5= 0.99两级电压放大倍数au = au1 au2 = 21 0.99 = 20.8(3)e1ri= ri1 = rb1/rb2/rbe1 + (1 + 1)r00 = 4.77kro = ro2 rbe2 + rc 120.89 + 10=k = 27240前级的集电极电阻rc 1 即为后级的基极电阻。从本例的两级放大电路看，提高了输入电阻，降低了输出电阻。15.7 差分放大电路15.7.3在 图7所 示 的 差 分 放 大 电 路 中 ， = 50，ube = 0.7v ， 输 入 电 压ui1 =7mv ，ui2 = 3mv 。(1)计算放大电路的静态值ib ，ic 及各电极的电位ve ，vc 和vb ； (2)把输入电压ui1 ，ui2 分解为共模分量uic1 ，uic2和差模分量uid1 ，uid2； (3)求单端共模输出uoc1和uoc2 ；(4)求单端差模输出uod1 和uod2； (5)求单端总输出uo1和uo2； (6)求双端共模输出uoc ，双端差模输出uod 和双端总输出uo 。 解图 7: 习题15.7.3图(1) 静态时，ui1 = ui2 = 0，由教材图15.7.5的单管直流通路可得rb ib + ube + 2re ie = ueeuee uberib =b+ 2(1 + )re于是ib=6 0.7a10 103 + 2 (1 + 50) 5.1 103(2)= 0.01 103a = 0.01maic= ib = 50 0.01ma = 0.5maie= (1 + )ib = 51 0.01ma = 0.51mavc = uc c rc ic = 6 5.1 103 0.5 103v = 3.45vve= 6 + 2re ie = 6 + 2 5.1 103 0.51 103v = 0.798v vb= rb ib = 10 103 0.01 103v = 0.1vuic1 = uic2 =ui1 + ui2 =2ui1 ui27 + 3mv = 5mv27 3uid1 = uid2 =(3) 由习题15.7.2所证明的公式得出=mv = 2mv22rcruoc1 = uoc2 = b式中+ rbe+ 2(1 + )re26uic1于是(4)rbe = 200 + (1 + 50) 0.51 = 2.8k5.1uoc1 = uoc2 = 50 10 + 2.8 + 2(1 + 50) 5.1 5mv= 2.39mv(5)uod1 = ruod2 = rrcb + rbercb + rbeu = 50 5.1 2mv = 39.8mvid1 10 + 2.8id2 10 + 2.8u = 50 5.1 (2)mv = +39.8mv(6)uo1 = uoc1 + uod1 = (2.39) + (39.8)mv = 42.2mvuo2 = uoc2 + uod2 = (2.39) + 39.8mv = +37.4mvuoc = uoc1 uoc2 = 0uod = uod1 uod2 = (39.8 39.8)mv = 79.6mvuo = uo1 uo2 = (42.2 37.4)mv = 79.6mv = uods15.9 场效晶体管及其放大电路15.9.2在图8所示的源极输出器中，已知udd = 12v ，rs = 12k，rg1 = 1m ，rg2 =500k，rg = 1m 。 试 求 静 态 值 、 电 压 放 大 倍 数 、 输 入 电 阻 和 输 出 电 阻 。 设vg vs ，gm = 0.9ma/v 。解图 8: 习题15.9.2图rg2uddrvs vg =g1+ rg2=500 121000 + 500v = 4vuds= udd vs = (12 4)v = 8vid=v4=a = 0.33103rs 12 103a = 0.33mau ogm ugs rsgm rsau =u i=u gs+ gm u gs rs=1r1 + gm sri= rg + (rg1/rg2) =求输出电阻ro （图9）：?1 + 1 0.5 ?1 + 0.5m = 1.33m将输入端短路（设信号源内阻很小，略去），输出端加一交流电压u o （如接有 负载电阻rl ，则除去），可求电流io =而u ors id =u ors gm u gs则io =u orsu gs = u o1+ gm u o = (gm +)u ors图 9: 习题15.9.2图故ro =1u oio1=1r(gm + )s1g=/rsmg当rs ?时m1ro gm在本题中rs = 12k故11= 1.1kgm 0.9ro 1.1k15.9.3场效晶体管差分放大电路如教材图15.11所示，已知gm = 1.5ma/v ，求电压uo放大倍数au =。ui解uo 与ui 反相，所以uo 11au =ui= 2 gm rd = 2 1.5 15 = 11.25目录第16章 集成运算放大器3 第16.2节 运算放大器在信号运算方面的应用 . . . . . . . . . . . . . . . 3 第16.2.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第16.2.3题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第16.2.5题 . . . . . . . . . . . . . . . . .