模拟电子技术基础学习指导与习题解答.pdf

第一章 思考题与习题解答 1-1 名词解释 半导体、载流子、空穴、自由电子、本征半导体、杂质半导体、N 型半导体、P 型半导体、PN 结。 解 半导体导电能力介乎于导体与绝缘体之间的一种物质。例如硅(Si)和锗(Ge)，这两种半导体材料经常用来 做晶体管。 载流子运载电流的粒子。在导体中的载流子就是自由电子；半导体中的载流子有两种，就是自由电子与空穴， 它们都能参加导电。 空穴硅和锗均为共价键结构，属于四价元素。最外层的四个电子与相邻原子最外层电子组成四个共价键，每 一个共价键上均有两个价电子运动。当环境温度升高(加热或光照)时，价电子获得能量摆脱原子核与共价键对它的束缚 进入自由空间成为自由电子，在原来的位置上就出现一个空位，称为空穴。空穴带正电，具有吸引相邻电子的能力， 参加导电时只能沿着共价键作依次递补式的运动。 自由电子位于自由空间，带负电，参加导电时，在自由空间作自由飞翔式的运动，这种载流子称为自由电子。 本征半导体不掺任何杂质的半导体，也就是指纯净的半导体，称为本征半导体。 杂质半导体掺入杂质的半导体称为杂质半导体。 N 型半导体在本征硅(或锗)中掺入微量五价元素(如磷 P)，就形成含有大量电子的 N 型杂质半导体，又称电子 型杂质半导体，简称 N 型半导体。 P 型半导体在本征硅(或锗)中掺入微量的三价元素(如硼 B)，就形成含大量空穴的 P 型杂质半导体，又称空穴 型杂质半导体，简称 P 型半导体。 PN 结将一块 P 型半导体与一块 N 型半导体放在一起，通过一定的工艺将它们有机地结合起来，在其交界面 上形成一个结，称为 PN 结。 1-3 选择填空(只填 a、b以下类同) (1)在 PN 结不加外部电压时，扩散电流 漂移电流。(a.大于，b.小于，c.等于) (2)当 PN 结外加正向电压时，扩散电流 漂移电流。(a1.大于，b1.小于，c1.等于)此时耗尽层。(a2.变宽，b2. 变窄，c2.不变) (3)当 PN 结外加反向电压时，扩散电流 漂移电流。(a1.大于，b1.小于，c1.等于)此时耗尽层。(a2.变宽，b2. 变窄，c2.不变) 解 (1)c。(2)a1，b2。(3)b1，a2。 1-4 选择填空 (1)二极管电压从 0.65 V 增大 10%，流过的电流增大 。(a.10%，b.大于 10%，c.小于 10%) (2)稳压管 (a1.是二极管，b1.不是二极管，c1.是特殊的二极管)，它工作在 状态。(a2.正向导通， b2.反向截止，c2.反向击穿) (3)NPN 型和 PNP 型晶体管的区别是 。(a.由两种不同材料的硅和锗制成，b.掺入的杂质元素不同，c.P 区 和 N 区的位置不同) (4)场效应管是通过改变 (a1.栅极电流，b1.栅源电压，c1.漏源电压)来改变漏极电流的，因此是一个 (a2.电流，b2.电压)控制的 (a3.电流源，b3.电压源)。 (5)晶体管电流由 (a1.多子，b1.少子，c1.两种载流子)组成，而场效应管的电流由 (a2.多子，b2. 少子，c2.两种载流子)组成。因此，晶体管电流受温度的影响比场效应管 (a3.大，b3.小，c3.差不多)。 (6)晶体管工作在放大区时，b-e 极间为 ，b-c 极间为 ；工作在饱和区时，b-e 极间为 ，b-c 极间为 。(a.正向偏置，b.反向偏置，c.零偏置) 解 (1)b。(2)c1,c2。(3)c。(4)b1,b2,a3。(5)c1,a2,a3。(6)a,b;a,a 与 c。 1-5 回答下列问题 (1)为什么说在使用二极管时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压? (2)如何用万用表的“”挡来辨别一只二极管的阳、阴两极?(提示：万用表的黑笔接表内直流电源的正极端，而 红笔接负极端) (3)比较硅、锗两种二极管的性能。在工程实践中，为什么硅二极管应用得较普遍? 解 (1)如果二极管的正向电流超过最大整流电流就会进入过流区，容易烧管；如果超过最高反向工作电压容易造 成管子反向击穿。 (2)根据二极管的正向电阻小，反向电阻大的性质。先假设二极管的阴、阳两个端，测量其电阻，将黑笔接假设的 阳极，红笔接假设的阴极，记录其阻值；再将黑、红笔交换位置，再测电阻，比较两次测得的阻值大小，若前者小于 后者，说明假设的阴、阳两极是对的，否则相反。 (3)死区电压：硅管的大于锗管的；反向电流：硅管的小于锗管的；最高反向工作电压：硅管的高于锗管的；工作 频率：锗管的高于硅管的。因为硅管的穿透电流 ICEO 比锗管的小得多，表现温度稳定性好，所以硅二极管应用得较 普遍。 1-6 回答问题 (1)有两个三极管，A 管的=200， CEO I=200A,B 管的=50, CEO I=10A。其他参数大致相同。相比之下 管的性能较好。 (2)若把一个三极管的集电极电源反接，使集电结也处于正向偏置，则 C I将更大，对放大作用是否更有利? (3)一个三极管的 B I=10A时， C I=1mA，我们能否从这两个数据来决定它的交流电流放大系数?什么时候可以? 什么时候不可以? 解 (1)B。因为 CEO I越小的管子，使用寿命越长，而且其温度稳定性越好。 (2)无影响。 因为放大作用的大小不在于 B I和 C I绝对值的大小， 而在于二者变化量的比值， 即 C I的变化量 C I比 B I 的变化量 B I越大，表征管子的放大作用越强。 (3)由定义式 C2C1 B2B1 II II 知，对于一般的管子来说不可以，因为 C1 0I， B1 0I。而对于理想的三极管来说， 可取 C1 0I， B1 0I，此时可以由 C I=1mA， B I=10A这两个数据来决定它的交流电流放大系数，即 C B 1000 10100 I I 。 1-7 回答问题 (1)与 BJT 相比，FET 具有哪些基本特点? (2)从已知的场效应管输出特性曲线如何判断该管的类型(增强型还是耗尽型)、夹断电压(或开启电压)的大概数值， 举例说明。 (3)图题 1-7(a)、(b)、(c)分别为三只场效应管的特性曲线，指出它们各属于哪种类型的管子(结型、绝缘栅型；增强 型、耗尽型；N 沟道、P 沟道)。 图 1-7 几种场效应管特性 解 (1)与 BJT 相比，FET 具有以下几个基本特点：输入电阻高；温度稳定性好，具有零温度系数工作点，当 管子工作在该点时，其性能与温度无关，特别稳定；噪声小，因为 FET 产生噪声的来源比 BJT 少；容易集成化。 目前，大面积集成电路多采用 FET。 (2)见第(3)题的解答。 (3)见图题 1-7(a)，由该转移特性曲线知，该管为 N 沟道耗尽型绝缘栅场效应管。它的夹断电压是曲线与横坐标的 交点，以 GS(off) U,标在图(a)中。 图(b)是 P 沟道增强型绝缘栅场效应管。它的开启电压 GS(th) U标在图(b)中。 图(c)是 N 沟道耗尽型绝缘栅场效应管。它的夹断电压 GS(off) U标在图(c)中。 1-8 温度为 25 时，锗二极管和硅二极管的反向电流分别为 10A和 0.1A，试计算在 60 时它们的反向电 流各为多少? 解 无论是硅二极管还是锗二极管，它们的反向电流随温度变化而变化的规律是相同的，即每升高 10 大一倍， 用公式表示为 60 25 10 S(60 C)S(25 C) 2II 对于硅管， S(25 C) I =0.1A，代入公式得 60 25 10 S(60 C) 0.1 2I =1.13A 对于锗管， S(25 C) I =10A，代入公式得 60 25 10 S(60 C) 10 2I =113A 可见，当温度升高到 60 时，硅二极管的反问电流仍然比锗二极管的小得多(1.13 A113A)，证明硅管的 温度稳定性好于锗管。 1-10 分析图题 1-10(a)所示电路中二极管的工作状态(导通或截止)， 确定出 o U的值， 并将结果填入图(b)的表中。 图题 1-10 (a)电路图；(b)表格与解答 解 设 1 V、 2 V导通电压为 0.7 V。 当 A U=0， B U=0 时， 1 V、 2 V均处于正偏而导通， 则 o 0.7VU ； 当 A U=0， B U=5 V 时，看上去好像 1 V、 2 V均处于正偏而导通，而实际上， 2 V导通后， o U值被箝位在 4.3 V 上，就使 1 V处于反偏状态 而截止，因此此时 o U=4.3 V；同理，当 A U=5 V, B U=0 V 时， 2 V截止， 1 V导通，仍有 o U=4.3 V;当 AB UU=5 V 时， 1 V、 2 V均处于正偏置而导通，此时 o 0.7U +5=4.3 V。将上述分析结果填入图题 1-10(b)表格内。 1-11 两只硅稳压管的稳压值分别为 Z1 U=6 V, Z2 U=9 V。设它们的正向导通电压为 0.7 V。把它们串联相接可得 到几种稳压值，各是多少?把它们并联相接呢? 解 当两个稳压管串联时能得到四个稳压值：两只稳压管均反接时，其稳 压值为两管稳压值之和，即 6+9=15 V；当 Z1 U正接， Z2 U反接时，应得 0.7+9=9.7 V；当 Z1 U反接， Z2 U正接时， 应得 6+0.7=6.7 V；当两管均正接时，应得 0.7+0.7=1.4 V。 当两个稳压管并联时，只能得到两种稳压值：两只管子均反接时，其稳压值由低的那一个决定，即为 6 V，这种 情况一般不常用；当两管中只要有一个正接，图题 1-12 或者两管均正接时，其稳压值均为 0.7 V。 1-12 测得工作在放大电路中两个晶体管的两个电极电流如图题 1-12 所示。 (1)求另一个电极电流，并在图中标出实际方向。 (2)判断它们各是 NPN 还是 PNP 型管，标出 e、b、c 极。 (3)估算它们的和值。 图题 1-12 解 (1)将图题 1-12(a)中的两个已知电流求和就是另一电极电流， 即 0.1+4=4.1mA， 其实际方向是向外流的。 图(b) 中，将两个已知电流相减就是另一电极电流，即 6.10.1=6mA，其实际方向也是向外流的。 (2)图(a)中， 由电流方向及数量级得知， 只有 NPN 管满足这个要求， 并且知 0.1mA为 b 极， 4mA为 c 极， 4.1mA 为 e 极；同理图(b)管为 PNP 型，0.1 mA为 b 极，6 mA为 c 极，6.1mA为 e 极。上述结果已标在图中。 (3)求图(a)管的与值： 4 0.1 =40 40 140 0.976 图(b)管的与值： 6 0.1 =60 60 0.984 61 1-13 一只三极管的输出特性如图题 1-13 的实线。试根据特性曲线求出管子的下列参数：、 CEO I、 CBO I、 (BR)CEO U和 CM P。 图题 1-13 解 (1)图解值 在晶体管输出特性曲线族的放大区(曲线平行等距的区域)找一个 B (6040)AI， 对应找到 C (32)mAI， 再由的定义式可得 3 C B (32) 10 50 6040 I I (2)求值 由与的关系式计算可得 50 0.980 151 (3)求 CM P 在功耗线上任取一点，将该点所对应的纵坐标与横坐标的读数相乘可得 CM P值： PCM=5 mA10 V=50mW (4)确定穿透电流 CEO I B I=0A的输出特性曲线对应的 C I值即为 CEO I，图中已标上 C I=10A，因此 CEO I=10A (5)求 CBO I 根据 CEOCBO (1)II的关系可得 CEO CBO 10 =0.196A 151 I I (6)确定击穿电压 (BR)CEO U 对应 B I=0A的输出特性曲线开始上翘时的 CE U值即为 (BR)CEO U： (BR)CEO U=50 V 1-14 测得工作在放大电路中几个晶体管的三个电极电位 1 U、 2 U、 3 U分别为下列各组数据，判断它们是 NPN 型，还是 PNP 型?是硅管，还是锗管?确定 e、b、c 三个电极。 (1) 1 U=3.5 V, 2 U=2.8 V, 3 U=12 V (2) 1 U=3 V, 2 U=2.8 V, 3 U=12 V (3) 1 U=6 V, 2 U=11.3 V, 3 U=12 V (4) 1 U=6 V, 2 U=11.8 V, 3 U=12 V 解 解此题的理论根据有两条： 由 BE U值确定材料。 对于硅材料， 其 BE 0.7U V； 对于锗材料， 其 BE U0.2 V。 由放大管的 e 结正偏，c 结反偏确 定管子的类型。 对于 NPN 管应满足 cbe VVV；对于 PNP 管应满足 cbe VVV，同时还能确定管子的三个电极。 (1) 12 3.52.8UU=0.7 V，因此是硅材料； 312 UUU,且均为正值，可见该管为 NPN 型，同时三个电极分 别： 1 U是 b 极； 2 U2 是 e 极； 3 U是 c 极。 (2) 12 32.8UU =0.2 V，因此是锗材料； 312 UUU，该管是 NPN 型 ，三个电极分别： 1 U为 b 极； 2 U为 e 极； 3 U为 c 极。 (3) 32 12 11.3UU=0.7 V，因此是硅材料； 123 UUU，该管为 PNP 型，并且它的三个电极分别： 1 U为 c 极； 2 U为 b 极； 3 U为 e 极。 (4) 23 0.2UU V，因此是锗材料； 123 UUU，该管为 PNP 型，三个电极分析： 1 U为 c 极； 2 U为 b 极； 3 U为 e 极。 1-15 绝缘栅型场效应管漏极特性曲线如图题 1-15(a)(d)所示。 图题 1-15 (1)说明图(a)(d)曲线对应何种类型的场效应管。 (2)根据图中曲线标定值确定 GS(th) U、 GS(off) U和 DSS I数值。 解 图(a)中 GS 0U，因此是 N 沟道增强型 MOS 管。对应 D i 0 的 GS U值为开启电压，即 GS(th) U=3 V 图(b)中 GS 0U，因此该管是 P 沟道增强型 MOS 管。开启电压为 GS(th) U 2 V 图(c)中 GS U 0，因此是 P 沟道耗尽型 MOS 管。对应 D i的 GS U值为夹断电压，即 GS(off) U=2 V 对应 GS U=0 V 时的 D i值为 DSS I： DSS I=2 图(d)中 GS U 0，因此是 N 沟道耗尽型 MOS 管。其夹断电压为 GS(off) U)=3 V DSS I=3 1-18 填空题 试从下述几方面比较场效应管和晶体三极管的异同。 (1)场效应管的导电机理为，而晶体三极管为。比较两者受温度的影响管优于管。 (2)场效应管属于器件，其 G、S 间的阻抗要晶体三极管 b、e 极间的阻抗，后者则应属于器件。 (3)晶体三极管 3 种工作区域是，与此不同，场效应管常把工作区域分为 3 种。 (4)场效应管的漏极 D 与源极 S 互换使用，而晶体三极管的集电极 C 与发射极 E 则互换使用。 解 (1)一种载流子(多子)参加导电；两种载流子参加导电；FET；BJT。 (2)压控；远大于；流控。 (3)饱和、放大、截止；可变电阻区、恒流区、击穿区。 (4)b、c、e；NPN、PNP。 1-19 测得半导体三极管及场效应管三个电极对地的电位如图题 1-19 所示，试判断下列器件的工作状态。 图题 1-19 解 晶体管放大的条件：对于 NPN 型，其 Si BE 0.U7 V，各极电位关系 cbe UUU；对于 PNP 型，其 Ge BE 0.U2 V，各极电位关系 cbe UUU。 图(1) BE 1.7U1=0.7 V，6V1.7V1V，满足 NPN 管的放大条件，因此处于放大状态， C I由上而下流。 图(2)， BE 9.4( 10)U =0.6 V，1V9.4V10V，也满足 NPN 管的放大条件，因此处于放大状态， C I 由上而下流。 图(3)是 N 沟道结型 FET，其放大条件是 GS 0U， DS UU。 GS 0 88U V，10V8V，满足放大条件， 因此处于放大状态， D I由上而下流。 图(4)是 PNP 管，UBE= BE 2.7( 2)0.7U V，是硅材料。10V2.7V2V，满足放大条件，因此 处于放大状态， C I由下而上流。 图(5)是 N 沟道耗尽型 MOS 管，要求 UGS 0， DS UU。 GS 6.42U=4.4 V,10V2V，处于放大状态， D I 由上而下流。 图(6)是 PNP 管。e 结反偏，因此截止。 图(7)也是 PNP 管。e 结反偏，因此截止。 图(8)是 PNP 管。 BE 2.5( 2)0.5U V，管子处于放大区。 图(9)是 N 沟道增强型 MOS 管，要求 GS 0U。本例中 GS 2V0U ，因此截止。 图(10)是 P 沟道增强型 MOS 管，要求 GS 0U。而本例中， GS 3 12V0U ，因此截止。 1-21 测得电路中三极管 3 个电极， B U、 C U、 E U的电位分别为下列各组数值： (1)0.7 V，6 V，0 V； (2)0.7 V，0.6 V，0 V； (3)1.7 V，6 V，1.0 V； (4)4.8 V，2.3 V，5.0 V； (5)0.2 V，-3 V，0 V； (6)0.2 V，0.1 V，0 V (7)4.8 V，5 V，5 V (8)0 V，0 V，6 V 试确定哪几组数据对应的三极管处于放大状态? 解 因为(1)(3)(4)(5)组数据满足放大条件，所以三极管处于放大状态，其余组数据不满足放大条件，因此不处于放大状 态。 第二章 思考题与习题解答 2-1 判断正确()与错误()。 电路的静态是指： (1)输入交流信号的幅值不变时的电路状态。( ) (2)输入交流信号的频率不变时的电路状态。( ) (3)输入交流信号且幅值为零时的状态。( ) (4)输入端开路时的状态。( ) (5)输入直流信号时的状态。( ) 目的 澄清静态的概念。 解 (1) 。因为这是动态概念。 (2) 。理由与(1)相同。 (3) 。即当 i 0U 时的状态，也就是正弦波过零点对应的状态就是静态。 (4) 。输入端开路时不能保证 i 0U 的条件，可能有干扰信号从输入端窜入，因此不能保证静态。 (5) 。这仍然是动态概念。 2-2 试判断图题 2-2(a)(i)所示各电路对交流正弦电压信号能不能进行正常放大，并说明理由。 图题 2-2 目的 检查放大电路是否能正常放大。 分析 一个能正常工作的放大电路应该同时满足四个原则，缺一不可。这就是：e 结正偏，c 结反偏。由直流电 源 CC V与 BB V保证。信号能输入。信号能输出。波形基本不失真。由合适的工作点保证。 检查一个电路，只要有一个原则不满足就不能正常放大。 解 图(a)不能正常放大。因为 BB V的极性接反了，使 e 结反偏。 图(b)不能放大。原因是 CC V极性接反了，使 c 结正偏。 图(c)不能放大。因为 b R=0，使信号 i U通过短路线以及 CC V对地交流短路，加不到晶体管上，从而 o U=0。 图(d)不能放大。因为 e 结处于零偏置。 图(e)能正常工作。因为四个原则均满足。 图(f)不能放大。因为电容 C 有隔直作用，使 BB V不能在 b R上产生偏置电流，即 BQ I=0，工作点不合理。 图(g)不能放大。因为 BB V将信号 i U对地直接短路，不能输入到晶体管上。 图(h)不能放大。因为 c R=0，信号不能输出。 图(i)能放大。四个原则均满足。其中二极管起温度补偿作用。 2-3 电路如图题 2-3 所示，三极管为 3AX21， b R=100k， CC V=9 V，晶体管参数=50， BE U 0.2 V。 图题 2-3 (1)要求 C 2mAI , BB V=? (2)要求 C 2mAI ， CE U=5 V， c R=? (3)如果基极改为由电源 CC V供电，工作点不改变，则 b R值应改为多少? 目的 已知静态工作点反算电路参数。 分析 这是一个由 PNP 锗管构成的放大电路。计算时与求 NPN 管相同， CC V、 BB V、 BE U均不要代入负号。 单位：k，mA，V; B I用A。 解 (1) C B 2mA 5040 I I A 3 BB 0.240 10V 100=4.2 V (2) CCCE c C 95 2k 2 VU R I (3) CCBE b B 90.2 220k 0.04 VU R I 图题 2-4 2-4 如果放大电路的接法如图题 2-4 所示，其中 b R=120 k， c R=1.5 k， CC V=16 V,三极管为 3AX21，它的 B=40， CEO I=0。 (1)求静态工作点处的 BQ I、 CQ I、 CEQ U值。 (2)如果原来的三极管坏了，换上一只=80 的三极管，试计算此时的静态工作点有何变化?电路能否达到改善放大 性能的目的?为什么? 目的 已知电路参数计算静态工作点。 分析 这是一个由 PNP 锗管组成的简单供偏共射电路。求 BQ I、 CQ I、 CEQ U时只需在 CEQ U前面加上负号即可。 解 (1)从 BQ I入手。 CCBE BQ b 160.2 0.13mA 120 VU I R CQBQ 40 0.135.2mAII CEQCCCQc 16 5.2 1.58.2VUVIR (2) BQ 0.13mAI不变。 CQ 80 0.1310.4mAI CEQ 16 10.4 1.50.4V1VU 可见，管子已经饱和了，无放大作用。原因是该电路的静态工作点不稳定，与值有关。当值增加时，Q 点向 饱和区移动。 2-5 已知图题 2-5(a)中： b 510kR , c 10kR , L 1.5kR ， CC V=10 V。三极管的输出特性如图 2-5(b)所示。 图题 2-5 (1)试用图解法求出电路的静态工作点，并分析这个工作点选得是否合适。 (2)在 CC V和三极管不变的情况下，为了把三极管的管压降 CEQ U提高到 5 V 左右，可以改变哪些参数?如何改变? (3)在 CC V和三极管不变的情况下，为了使 CQ 2mAI, CEQ U=2 V，应该改变哪些参数?改成什么数值? 目的 用图解法合理安排 Q 点。 解 (1)图解 Q 点：用两点法画出直流负载线。具体做法是由直线方程 CECCCc UVIR求两个截距： C I=0 时， CECC UV=10 V； CE U=0 时， CC C c 10 1mA 10 V I R ，连接两点(0，1)与(10，0)的直线为直流负载线，其斜率为 c 11 0.1 10R 。估算静态电流 B 100.7 18A 510 I ，则 B 18AI 所对应的输出特性曲线与直流负载线的交 点即为 Q 点，如图(b)中虚线所示。由图示可知，Q 点靠近饱和区。 (2)改变 b R和 c Rc。有三种改法： (a) b R不变，使 c R减小，从而使 CEQ U增加。 (b) c R不变，使 b R增加， BQ I就减小， CQ I也减小，从而使 CEQ U增加。用箭头表示法可写成： bBQCQCEQ RIIU (c)同时使 c R减小， b R增加，也能把 CEQ U提高到 5 V 左右。 (3)先在输出特性曲线族上图解得到值，再计算 c R与 b R的数值。 在图(b)上先在平行等距区域(放大区)固定一个 CE U=6 V， 取 B 6 0 4 0 2 0AI ， 对应找到 C 321mAI ， 由的定义式可得 CE 3 C B 6V 1 10 20 UC I I =50 CCCEQ c CQ 102 4k 2 VU R I CCBECC b CQCQ 50 10 250k 2 VUV R II 2-6 在图题 2-6(a)电路中，若已知 b 130kR ， c 2kR , CC V=8 V,三极管 3AG21 的输出特性如图 2-6(b) 所示。输入特性如图题 2-6(c)所示，试用图解法求电压放大倍数。(注：应选线性程度较好的线段， BQ I值可用估算法 求出) 图题 2-6 如果输入信号是交流正弦波，那么不失真(即未饱和、未截止)的输出电压、电流(变化量的有效值)各是多少? 目的 用图解法可以确定电路的电压放大倍数。 分析 本题的特殊性在于放大电路处于开载情况，此时交、直流负载线是重合的。 解 (1)估算 BQ I。 CCBE BQ b 80.2 60A 130 VU I R (2)图解值，并计算 CQ I。 CE 3 C B (3 1) 10 8040 UC I I =50 CQBQ 50 0.063mAII (3)作直流负载线，确定 Q 点。 CC C c 8 4mA 2 V I R CECC UV=8 V 连接两个截距 C 4mAI , CE U=8 V 的直线为直流负载线，并与 B 60AI 的输出特性曲线的交点为 Q 点。 (4)作交流负载线，估算 CE U。 本题交流负载线与直流负载线重合，无需再画。负载线与 B 80AI 及 B 20AI 的两个交点之间的斜线在横坐 标 CE u上 的 投 影 约 为0.5 V和5.6V ， 故 CE U 1.5 V ， CE U 3.8 V ， 不 失 真 动 态 变 化 范 围 C EC E 2()3 VU U 峰值。 (5)在图(c)上估算 BE U。 BQ 60AI，过60A作水平线与输入特性曲线(1 V5 V)的交点为 Q 点； B 80AI 、40A时分别与输 入特性曲线的交点垂直对应横坐标之间的距离即为 BE U0.04 V。 (6)计算 u A、 o U、 o I值。 CE BE 3 0.04 u U A U =75 om CE 11 3 22 UU=1.5 V om o 1.5 1.412 U U 1.06 V omomc o 1.5 2 0.53mA 1.4122 IUR I 说明 由于作图误差，本题答案只作参考。 2-7 如果在图题 2-6(a)电路的输出端并联一个负载 L 2kR 。 (1)试分析此时电压放大倍数应是多少?交流负载线有什么变化? (2)求最大不失真的输出电压有效值和集电极电流变化量的有效值。 目的 练习图解法。 解 (1)电路带载后，其交流负载线变陡，电压放大倍数变小。 交流负载线的具体画法：先计算 CCCEQCQcL (/)23 (2/2)VUIRR =5 V 连接 Q 点与 CC V 点的直线为交流负载线，也作在图题 2-6(b)上。 同理，比较不失真动态变化范围可得到 CE 2VU， BE U=0.04 V，于是 CE BE 2 0.04 u U A U =50 (2) om CE 11 2 22 UU=1 V om o 1 1.412 U U 0.7 V om omLcL L 1 1mA(/) 2/2 U IRRR R om o 1 0.7mA 1.412 I I 说明 以上答案均为参考值。 2-8 判断下面的提法是正确()或错误()。 (1)图解法比较适于解决的问题： 输入、输出均为小信号时电路的交流性能；( ) 输入正弦波信号时的输出波形；( ) 输出为大信号时的幅值与波形；( ) 输入为高频信号时的情况；( ) 静态工作点的设置情况；( ) 输入为低频信号时的情况。( ) (2)h 参数等效电路法较适于解决的问题：( ) 输入、输出均为小信号时电路的交流性能；( ) 输入正弦波信号时的输出波形；( ) 输出为大信号时的幅值与波形；( ) 输入为高频信号时的情况；( ) 静态工作点的设置情况；( ) 输入为低频信号时的情况。( ) 目的 明确图解法与 h 参数等效电路法的适用情况。 解 (1)，功放是大信号时也用图解法；。 (2)；，当输出有削波失真时不行；，等效的条件必须是小信号；，高频时应该用混合参数型 等型电路；，h 参数等效电路是针对交流而言的，而静态工作点是直流问题；。 2-9 画出图题 2-9(a)（e）各电路的直流通路，并估算它们的静态工作点。 图题 2-9 (a)=50, BEQ U=0.7 V;(b)=40, BEQ U=0.2 V;(c)=60, BEQ U=0.7 V; (d)=50, BEQ U=0.7V;(e)=100, BEQ U=0.6 V 目的 熟练求 Q 点。 分析 画放大电路直流通路的方法：将电路中的隔直元件(包括耦合电容和旁路电容)断开，保留其他部分就是直流 电路。 图题 2-9 答案图 解 各电路的直流通路如图题 2-9 的答案图。 求各电路的静态工作点： 图(a)：从 BQ I入手。 BQ 120.6 27mA 120(1 100) 3 I CQ 50 0.0381.9mAI CEQ 12 1.9 4U=4.4 V 图(b): BQ 120.2 39A 300 I CQ 40 0.0391.56mAI CEQ 12(2.70.027) 3U 图(c)： BQ 1.20.7 33A 15 I CQ 60 0.0331.98mAI CEQ 10 1.98 3U=4.06 V 图(d): BQ 100.7 26A 300(1 50) 1 I CQ 50 0.0261.3mAI CEQ 10 1.3 (3 1)U=4.8 V 图(e)：有两种方法求解。 法一： BQ 120.6 27mA 120(1 100) 3 I CQ 100 0.0272.7mAI CEQ 12(2.70.027) 3U=3.8 V 法二：解联立方程组 CEQBQ BQCEQ 0.6120 (1 100) 312 UI IU 解出 BQ 27AI, CEQ U=3.8 V，于是 CQ 100 0.0272.7mAI。 图题 2-10 2-10 放大电路如图题 2-10(a)所示，其中 b1 11kR , b2 39kR， Lc 2kRR, e 1kR , CC V=15 V。晶体 管的输出特性如图题 2-10(b)所示。 (1)在图题 2-10(b)中画出直流负载线。 (2)定出 Q 点(设 BEQ U=0.7 V)。 (3)在图题 2-10(b)中画出交流负载线。 (4)定出对应于 B I由(0100)A时， CE U的变化范围，并由此计算 o U(正弦电压有效值)。 目的 画交、直流负载线。 解 (1)直流负载线的画法与题 2-6 相同。本题中 CC C ce 15 5mA 2 1 V I RR ， CECC UV=15 V,连接这两点的直 线为直流负载线，如图(b)中虚线所示。其斜率为 ce 11 3RR 。 (2)估算 BBE CQ e 11 150.7 39 11 2.6mA 1 UU I R ，过 CQ 2.6mAI作水平线与直流负载线的交点为 Q 点， Q 点所对应的横坐标为 CEQ U7 V。 3 CQ BQ 2.6 10 52A 50 I I ，其中值可在图(b)中图解得到。 (3)交流负载线的画法与题 2-6 相同。 CCCEQCQcL (/)72.6 (2/2)VUIRR =9.6 V 连接 Q 点与 CC V 点的直线为交流负载线，如图(b)中的实线所示。其斜率为 L 1 1 R 。 (4)交流负载线与 B 0AI 的输出特性曲线的交点垂直对应到横坐标上约是 9.5 V；交流负载线与 B 100I 的输 出特性曲线的交点垂直对应到横坐标上约 为 5 V。因此 CEQ 9.5 5U=4.5 V。 om min (75),(9.5 7)U=2 V om o 2 1.412 U U 1.42 V 2-11 放大电路如图题 2-11(a)所示，其中 c 4kR , CC V=12 V，晶体管的输出特性如图题 2-11(b)所示。 图题 2-11 (1)在输出特性上画直流负载线，如要求 C 1.5mAI ，确定此时的 Q 点，对应的 b R有多大? (2)若 b R调节到 150k，且 B I的交流分量为 b 20sinAIt，画出 c I及 ce U的波形图，这时出现什么失真? (3)若 b R调节到 600k，且 B I的交流分量 b 40sinAIt，画出 c I及 ce U的波形图，这时出现了什么失真? (4)在图题 2-11(a)中，为什么 b R要用一个电位器加一个固定电阻串联组成?只用一个电位器行不行，会有什么不 良后果? 目的 用图解法分析波形失真。 解 (1) C 12 3mA 4 I ， CE U=12 V。 连接这两点的直线为直流负载线， 如图(b)中虚线所示。 其斜率为 c 11 4R 。 再过 C 1.5mAI 作水平线与直流负载线的交点为 Q 点。Q 点所对应的 CEQ U=6 V。 在 Q 点附近图解 C B 2.2 1.3(mA) 6040(A) I I =45 计算 b 120.7 342k 1.5 45mA R (2)当 b R=150k时，计算 BQ I： BQ 120.7 75A 150 I BQ 75AI的输出特性曲线与直流负载线的交点为 Q点。显然，Q点靠近饱和区。以 Q为平衡位置画 c I波 形，会出现上削波； ce U波形为下削波，即饱和失真。读者可以自行画出 c I、 ce U的波形。 (3)当 b R=600k时， BQ 120.7 19A 600 I ，工作点靠近截止区。此时 c I波形为下削波， ce U波形出现上削波， 即为截止失真。 (4)为了防止电位器短路时+ CC V直接加到管子的 b、e 极间会损坏晶体管，因此在使用电位器时必须串接一个固定 电阻共同组成偏置电阻 b R。 图题 2-12 答案图 (a)饱和失真(下削波)；(b)饱和失真(上削波)； (c)截止失真(上削波)；(d)截止失真(下削波) 2-12 在上题中，如三极管改用 PNP 管(电源 CC V和电容 1 C、 2 C的极性已作相应改变)，当 PNP 管的特性与上题 NPN 管相同(只是相应的+、符号改变)，而且工作点的变化及基极输入电流 b I也与上题相同时，分析此时在示波器上 观察到的 o U波形是否与上题相同。分别定性地画出采用 NPN 管和 PNP 管时在示波器上应观察到的 o U波形，并作出 比较。 目的 比较 NPN 与 PNP 管在波形失真上的不同。 解 (1) b R=150k时， o U出现上削波，对应饱和失真性质。 (2) b R=600k时， o U出现下削波，对应截止失真性质。 与题 2-11 的结果相比可知，NPN 管与 PNP 管的失真情况相反，如图题 2-12 答案图所示。 2-13 在图题 2-10(a)电路中，设三极管为 3DG4，=30，电路参数 b1 R=10k， b2 R=51k, c R=3k, L R=， e 500R ， CC V=12 V。 (1)计算 CQ I、 BQ I和 CEQ U； (2)如果换上一只=60 的同类型管子，估计放大电路是否能工作在正常状态? (3)如果温度由 10 上升至 50 ，试说明 C U(对地)将如何变化(增加、减少或基本不变)? (4)如果换上 PNP 型三极管，试说明应做出哪些改变(包括电容的极性)，才能保证正常工作。若仍为 30，你认 为各静态值将有多大的变化?引起这种变化的原因是什么? 目的 工作点稳定电路的分析与计算。 解 (1)从 B U入手。 b1 BCC b1b2 10 1051 R UV RR 12=1.97 V BBE CQ e 1.970.7 2.54mA 0.5 UU I R 3 CQ BQ 2.54 10 84.7A 30 I I CEQCCCQce ()122.54(3 0.5)UVIRR=3.11 V (2)如果换上=60 的同类型管子，放大电路仍能够工作在正常状态。因为此时 CQ I、 CEQ U均不变，只是 BQ I=42.3A变小了，但不影响 Q 点的位置。也就是说，这样的电路工作状态与值无关，便于维护修理及大批量生 产。 (3)如果温度升高， C() U 对地 将基本不变。因为有 e R起直流负反馈作用，反馈过程如下： 当 CQEEQeCQeBE ()TIUIRIRU CQ BQ CQ I I I 稳定！ CCCQcC() UVIR 对地 当 CQ I基本稳定时， C() U 对地 也基本稳定。 (4)当换上 PNP 管时，则 CC V、 1 C、 2 C、 e C性均反接。 =30 时， CQ 1.970.2 3.54mA 0.5 I ，比原来增加了。 CEQ 123.54 3.50.39VU1 V，可见管子饱和 了，原因是 BE U改变了。 2-14 判断正确()与错误()。 (1)分析放大电路时，常常采用交、直流分开的分析方法。这是因为： 晶体管是非线性器件；( ) 电路中存在着电容；( ) 电路既有交流成分，又有直流成分；( ) 交流成分与直流成分变化规律不同；( ) 在一定条件下，电路可视为线性电路，因此，可用叠加定理。( ) (2)在直流通路中只考虑： 直流输入信号的作用；( ) 直流电源作用。( ) (3)在交流通路中只考虑： 直流输入信号的作用；( ) 直流输入信号中变化量的作用；( ) 交流信号的作用。( ) (4)电路中各电量的交流成分是由交流信号源提供的。( ) 目的 澄清直流与交流的问题。 解 (1)；。(2)；。(3)； 。(4) 。 2-15 选择合适的答案填空。 (1)某个处于放大状态的电路， 当输入电压为 10 mV 时， 输出电压为 7 V； 输入电压为 15 mV 时， 输出电压为 6.5 V(以 上均为直流电压)。它的电压放大倍数为 。(700，100，100) (2)两个 u A=100 的放大电路和分别对同一个具有内阻的电压信号进行放大时，得到 o1 U=4.85 V， o2 U=4.95 V。 由此可知，放大电路 (，)比较好，因为它的 (a.放大倍数大；b.输入电阻大；c.输出电阻小)。向 信号源索取的电流小。设所接负载电阻相同。 (3)两个放大电路和分别对同一个电压信号进行放大。当输出端开路时，输出电压同是 5V，都接入 2k负载 后， o1 U下降为 2.5 V， o2 U下降为 4 V。这说明放大电路的输出电阻约为 ，放大电路的输出电阻约 为 。(2k,0.5k,10k)比较两个放大电路， 的带负载能力较强。(，) 目的 计算放大电路的交流参数。 解 (1)100。因为 3 o i (6.57) 10 15 10 u U A U 100。 (2),b。 (3)2k,0.5k,。 用公式 o oL o (1) U rR U 计算、两个放大电路的输出电阻。 o1 5 12 2.5 r =2k o2 5 12 4 r =0.5k 2-16 设图题 2-16(a)电路中，三极管的=60， b R=530k， cL RR=5k， CC V=6 V。 (1)估算静态工作点； (2)求 be r值； (3)画出放大电路的中频等效电路； (4)求电压放大倍数 u A，输入电阻 i r和输出电阻