《模拟电子线路》宋树祥第2章答案.pdf

2.1 为了使三极管能有效地起放大作用，要求三极管的发射区掺杂浓度高；基区宽度要薄； 集电结结面积比发射结结面积大。 其理由是什么？如图将三极管的集电极和发射极对调使用 (即三极管反接)，能否起放大作用？ 解：其理由是，三极管发射极的掺杂浓度高，就可以利用浓度差使多数载流子向基区扩 散； 只有基区宽度薄才能保证扩散到基区的多数载流子向集电极附近扩散， 又因为集电区面 积比较大， 所以在集电结反向偏置下， 就可以尽可能多的收集扩散到集电结附近的多数载流 子。 如果集电极和发射极对调，是不能起到放大作用的。因为集电极的掺杂浓度低，由于浓度差 扩散到基区的载流子较少， 且由于发射区的面积不够大， 也不能将接近发射极的载流子大量 的收集到发射极。 2.2 三极管的安全工作区受哪些极限参数的限制？使用时，如果超过某项极限参数，试分别 说明将会产生什么结果。 解：三极管的安全工作区受以下三个极限参数的限制：集电极最大允许电流 ICM （2）集电极最大允许功率损耗 PCM （3）最大允许反向击穿电压（包括集电极基极间的 反向击穿电压 U(BR)CBO、集电极发射极间的反向击穿电压 U(BR)CEO、发射极基极间的反 向击穿电压 U(BR)EBO） ； 在使用中，若超过集电极最大允许电流 ICM，管子性能将显著下降，甚至有可能烧毁管 子； 若三级管在超过集电极最大允许功率损耗 PCM下工作，会使其温度过高，从而使管子 性能恶化甚至被损坏； 若外加在三级管的各级间的电压超过最大允许反向击穿电压， 将会导致管子的电流急剧 增大，甚至可能使管子被击穿而损坏。 2.3 放大电路中两个三极管的两个电极电流如题图 2.1 所示。 （1）求另一个电极电流，并在图上标出实际方向。 (2) 判断它们各是 NPN 还是 PNP 型管，标出 b、c、e 极。 (3) 估算它们的、值。 (a) (b) 题图 2.1 解：由图 2.1（a）的两个电极的方向和大小可知： 所求电极为发射极 e，其大小可根 据公式 IE= IB+ IC求出，即 0.1+4=4.1mA，方向向下，由此可判断此三级管为 NPN 型；又因 为流过三级管集电极的电流大于流过基极的电流，所以最左边的是基极，中间的是集电极。 40 1 . 0 4 B C = I I ,9756 . 0 1 . 4 4 E C = I I 由图 2.1（b）的两个电极的方向和大小可知：所求电极为集电极 c，其大小可根据公式 IE= IB+ IC，其大小为 6.1- 0.1=6mA 方向向下，由此可判断此三级管为 PNP 型，最左边引线代表 基极，最右边的引线代表发射极。 60 1 . 0 6 B C = I I ，9836 . 0 1 . 6 6 E C = I I 2.4 放大电路中，测得几个三极管三个电极电位 U1、U2、U3分别为下列各组数值，判断它 们是 NPN 型还是 PNP 型，是硅管还是锗管，确定 b、c、e 极。 （1）U1=3.3V、U2=2.6V、U3=15V； （2）U1=3V、 U2=3.2V、U3=15V； （3）U1=6.4V、U2=14.3V、U3=15V； （4）U1=8V、U2=14.8V、U3=15V； 解：因为三级管处于放大区，所以满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的条件，根 据这个条件便可判断（1）为 NPN 型，又由于硅管的导通电压为 UBE =0.60.8V，锗管 UBE =0.10.3V，故可判断其为硅管。1 为基极、2 为发射极、3 为集电极；同理可得（2）为 NPN 型，锗管，1 为发射极、2 为基极、3 为集电极； （3）为 PNP 型，硅管，1 为集电极、2 为 基极、3 为发射极（4）为 PNP 型，锗管，1 为集电极、2 为基极、3 为发射极 2.5 题图 2.2 中各管均为硅管，判断其工作状态？ （a） （b） （c） （d） 题图 2.2 解： 要判断其工作状态， 即判断集电结和发射结处于正向偏置还是反向偏置状态。 在 （a） 图中， UBUE ，UCUE。 UCUB， 发射结正向偏置， 集电结反向偏置， 故其处于放大区： 在图 （c） 中， UBUB, 发射结反向偏置，集电结反向偏置，故其处于截止区；在图（d）中，UBUE ，UC，所以晶体管处于饱和状态。此时 VR RR UV U C EC CBcc C 1 . 72* 3 . 12 3 . 012 *= + = + + (3) 偏置电阻 RB2开路, ICQ=2mA,则 IBQ=20uA。根据 EEQBBQBECC RIRIUV+=+ 1 得 RB1=454k 2.13 试判别题图 2.9 各电路是否具有正常放大作用？若无放大作用则说明理由， 并将错误处 加以改正。 （a） (b) (c) (d) (e) (f) 题图 2.9 解： （a）管子截止，不能放大 （b）c 极短路，不能放大 （c）管子截止，不能放大， （d）不具有正常放大作用，e 结短路 （e）不具有正常放大作用，发射极都反向偏置 （f）可能具有正常放大作用 2.14 试画出题图 2.10 的直流通路和交流通路。 （a） （b） （c） 题图 2.10 解：图（a）直流、交流通路图如下： 图（b）直流、交流通路图如下： 图（c）直流、交流通路图如下： 2.15 放大电路题图 2.11(a)所示，特性曲线题图 2.11(b)所示。试说明静态工作点由 Q1变成 Q2，由 Q2变为 Q3的原因。 （a） （b） 题图 2.11 解：若 VCC不变，Q1变成 Q2，即 iB增大的原因是 Rb减小（由 RB IBQ =VCCUBEQ可知） 若 VCC不变，Q2变成 Q3，即 UCE减小的原因是 Rc 增大（由 UCE =VCCiCRc可知） 2.16 放大电路及晶体管的输出特性如题图 2.12 所示。 (1) 如三极管的=25，近似估算静态工作点 Q。 (2) 用图解法确定静态工作点 Q，并与估算结果比较。 (3) 当输出端接入 6k 负载，且tisin30 b =(A)时，求输出电压的幅值 Uom。 （a） （b） 题图 2.12 解： （1）RB IBQ =VCCUBEQ代入数据得 IBQ =37.7 uA 由 B C I I =得 ICQ=0.94mA 由 RC ICQ =VCCUCEQ得 UCEQ=6.36V （2）首先画出直流负载线，由 RC IC =VCCUCE得负载线上的两个特殊的点为 当 iC=0 时，UCE=12V； 当 UCE=0 时，iC=2mA；由此可画出直流负载线，直流负载线与 IBQ =37.7 uA 的交点 Q 即为静态工作点，再根据图判断 ICQ=1mA 和 UCEQ =6.2V； （3）RL= RL /RC =3k ttii bc sin750sin30*25=(A) 所以ViRU comLom 25 . 2 = 2.17 放大电路如题图 2.13(a)所示，巳知=50，UBE=0.7V，UCES=0，RC=2k， RL=20k，VCC=12V。 (1) 若要求放大电路有最大的输出动态范围，问 RB应调到多大? (2) 巳知该电路的交、 直流负载线题图 2.13(b)所示， 试求 VCC=?，RC=?，UCEQ=?，ICQ=? RL=?，RB=? （a） （b） 题图 2.13 解： （1）根据题意得：若要求放大电路有最大的输出动态范围，即此时 ic=3mA， ib=0.06mA， 又根据 RB IBQ =VCCUBE可得 RB=188 k （2）由题意可知，图中较陡的直线是交流负载线，所以根据 RC IC =VCCUCE VCC=12V，RC =4 k 又由图较易看出 UCEQ=4V， ICQ=2mA ，IBQ=40uA ，所以可得交流负载线的斜率为- 1，从 而算得 RL= （4/3）k 由 RB IBQ =VCCUBE可得 RB=282.5 k 2.18 在题图 2.14 所示电路中，设=50，UBE=0.7V。 （1）估算直流工作点 （2）求电压放大倍数 Au 、输入电阻 Ri和输出电阻 Ro。 （3） 若射极旁路电容 CE开路，试画出交流等效电路并重新计算 Au、Ri和 Ro 题图 2.14 解： （1）根据 VCC=IBRB+UBE+IERE 有 uA KKRR UV I EB 8 .19 2*)501 (470 7 . 012 1 BECC B = + = + = ）（ mAIII BE 99 . 0 C = UCE=VCC-IERE - ICRC = 12- 0.99mA*（2k+3.9k）=6.16V （2） rbe= 300+ (1+) mA 6mV2 E I = 300+ (1+50) mA99 . 0 6mV2 =1.64k 电压放大倍数：45.59 64 . 1 )9 . 3/9 . 3(*50/ be Lc be L u = = = = K KK r RR r R A 输入电阻为 bbe / RrRi=1.63 K 输出电阻为 co RR =3.9K (3) 去掉旁路电容 Ce后，其微变等效电路图如下： 94 . 0 2*)501 (64 . 1 )9 . 3/9 . 3(*50 1 / 1 bebe L u = + = + = + = KK KK Rr RR Rr R A E LC E ）（）（ +=KRRrR bi 85/1 2Ebe ）（ Ro= Rc=3.9k 2.19 在题图 2.15 所示电路中，设晶体管=50，UBE=0.2V， b b r= 300。 (1) 求静态工作点。 (2) 画出小信号交流等效电路。 (3) 求源电压放大倍数 sous /UUA=。 题图 2.15 解：(1) b2 b2b1 CC B R RR V U + = = 33 . 2 k33k10 V)10(k10 + V UE= UB-UBE=2.33V-0.2V= 2.13V mA KRR U II EE E 42 . 1 3 . 1002 2.13V 21 EC = + = + = 4 .28 50 mA42 . 1 E B = = I I A UCE= VCC-IC（Rc+RE1+ RE2）= 10V-1.42mA(3.3k+200+1.3 k)= - 3.18V (2)小信号等效电路如下图所示： Rs=0.6k Us Re1=200 rbe Rb2=33k Rb1=10k Rc=3.3k Ib Uo RL=5.1k Ib IC Ui bc e (3) rbe= 300+ (1+) mA 6mV2 E I = 300+ (1+50) mA42 . 1 6mV2 1.23k 76 . 8 002501k23 . 1 k3 . 35.1k k3 . 3k1 . 5 50 1 be L u = + + = + = ）（）（ E Rr R A Ri=( Ebe 1Rr）（+)/Rb1/Rb24.59k 75 . 7 )76 . 8 (* 6 . 059 . 4 59 . 4 us = + = + = K A RR R U U U U U U A u Si i i O S i S O 2.20 如题图 2.16 所示电路可用来测量放大器的输入、输出电阻。 （1）当开关 S1闭合时，若 电压表 V1的读数为 50mV，而 S1打开时，V1的读数为 100mV，试求输入电阻 Ri。 （2）当开关 S2闭合时，电压表 V2的读数为 1V，而 S2打开时，V2的读数为 2V，试求输出 电阻 Ro。 解： （1）S1打开时，V1的读数为测试电压的电压，故uA mVmV I50 1 50100 i = = 故输入电阻=K uA mV R1 50 50 i (2) =KK V V R V V R L 44*) 1 1 2 () 1( 21 22 O 2.21 射极输出器电路如题图 2.17 所示。巳知 UCC=12V，RE=4 k，RL=2 k，RB=2 00 k， RC=50，晶体管采用 3DG6，=50。 （1） 计算电路的静态工作点。 （2） 求电压放大倍数和输入、输出电阻。 题图 2.16 题图 2.17 解：晶体管 3DG6 为硅管，UBE=0.7V 根据 VCC=IBRB+UBE+IERE 有 uA KKRR UV I EB 28 4*)501 (200 7 . 012 1 BECC B = + = + = ）（ BE III= C =1.4mA UCE=VCC-IERE - ICRC =6.33V （2）电路的小信号等效电路 rbe= 300+ (1+) mA 6mV2 E I = 300+ (1+50) mA4 . 1 6mV2 1.25k 电压放大倍数： LL / RRR E = 由图可知 )1 ( )1 ( Lbeb Lb i o RrI RI U U Au + + = 98 . 0 )/(*)501 (25 . 1 )/(*)501 ( )1 ( )1 ( Lbe L = + + = + + = LE LE RRK RR Rr R 输入电阻： 因为 Lbe RrR+=)1 ( i 所以 =+=+=KKKKKRrRRRR B 4 .51)2/4(*)501 (25 . 1 /200)1 (/ LbeBii 式中 LL / RRR E = 输出电阻： + + + + =K KK K Rr RR Bbe E 2) 501 20025 . 1 /(4) 1 /( 0 2.22 放大电路如题图 2.18 所示,其中 Rb=120k，Rc=1.5k，VCC=1