哈工大模电答案-(最新详细版).pdf

习题第 3 章 3 1 如何用指针式万用表判断出一个晶体管是 NPN 型还是 PNP 型 如何判断出管子 的三个电极 锗管和硅管如何通过实验区别 解 1 预备知识 万用表欧姆挡可以等效为由一个电源 电池 一个电阻和微安表相串联的电路 如图 1 4 11所示 A 负极黑笔正极红笔 c b e c b e NPNPNP 图1 4 11 万用表等效图 图1 4 12 NPN和PNP管等效图 1 晶体管可视为两个背靠背连接的二极管 如图1 4 12所示 2 晶体管3个区的特点 发射区杂质浓度大 基区薄且杂质浓度低 集电区杂质浓度 很低 因此 发射结正偏时 射区有大量的载流子进入基区 且在基区被复合的数 量有限 大部分被集电极所收集 所以此时的电流放大系数 大 如果把发射极和 集电极调换使用 则集电结正偏时 集电区向基区发射的载流子数量有限 在基区 被复合后能被发射极吸收的载流子比例很小 所以 反很小 2 判断方法 1 先确定基极 万用表调至欧姆 100或 1k挡 随意指定一个管脚为基极 把任一 个表笔固定与之连接 用另一表笔先后测出剩下两个电极的电阻 若两次测得电阻都很大 或 很小 把表笔调换一下再测一次 若测得电阻都很小 或很大 则假定的管脚是基极 若基极接红表笔时两次测得的电阻都很大 为NPN型 反之为PNP型 2 判断集电极 在确定了基极和晶体管的类型之后 可用电流放大倍数 的大小来确 定集电极和发射极 现以NPN型晶体管为例说明判断的方法 先把万用表的黑笔与假定的集电极接在一起 并用一只手的中指和姆指捏住 红表笔与 假定的发射极接在一起 再用捏集电极的手的食指接触基极 记下表针偏转的角度 然后两 只管脚对调再测一次 这两次测量中 假设表针偏转角度大的一次是对的 这种测试的原理 如图1 4 13所示 当食指与基极连接时 通过人体电阻给基极提供一个电流IB 经放大后有 较大的电流流过表头 使表针偏转 大 表针偏转角度就大 因为 反 所以表针偏转 角度大的一次假设是正确的 c b e 阻 电 体 人 黑笔 红笔 A 图 1 4 13 测试示意图 3 2 图3 11 1所示电路中 当开关分别掷在1 2 3 位置时 在哪个位置时IB最大 在哪个位置时IB 最小 为什么 图 3 11 1 题 3 2 电路图 解 解 当开关处于位置2 时 相当一个发射结 此时IB 最大 当开关处于位置1时 c e短路 相当于晶体管输入特性曲线中UCE 0V的那一条 集电极多少有一些收集载流子的作 用 基区的复合还比较大 IB次之 当开关处于位置3 时 因集电结有较大的反偏 能收集 较多的载流子 于是基区的复合减少 IB最小 3 3 用万用表直流电压挡测得电路中晶体管各极对地电位如图 3 11 2 所示 试判断晶 体管分别处于哪种工作状态 饱和 截止 放大 图 3 11 2 题 3 3 电路图 解 晶体管从左到右 工作状态依次为放大 饱和 截止 放大 3 4 已知晶体管的 50 分析图 3 11 3 所示各电路中晶体管的工作状态 图 3 11 3 题 3 4 电路图 解 解 a 电路中 基极电流 BE B 12V 0 2mA 10k 1 1k U I 可以根据基极电流值求晶体管的 管压降 CEB 12V 12 k18VUI 然而在该电路中管压降不可能为负值 出现负 值的原因是错误的计算了集电极电流 实际上集电极电流因有 Rc的限制不能达到 B I 10mA 故在该电路中集电极电路和基极电流不能满足 倍的关系 工作在饱和区 b 电路中 发射结不能正偏 晶体管工作在截止区 c 电路中 BE B 12V 0 023mA 510k U I CEB 12V5 1k6 1VUI 管压降足以建立集电 极结反压 晶体管工作在放大区 3 5 分别画出图 3 11 4 所示各电路的直流通路和交流通路 图 3 11 4 题 3 5 电路图 解 直流通路 见图 2 2 1 VCC Rb1 VT Rc Rb2 Re a b c VDD Rg1 Rd Rg2 RS Rg VCC R1 VT Rc R2 R3 图 2 2 b 交流通路 见图 2 2 c 图 2 2 c 3 6 放大电路如图 3 11 5 a 所示 晶体管的输出特性曲线以及放大电路的交 直流 负载线如图 3 11 5 b 所示 设 BE 0 6VU bb 300r 试问 1 计算 b R c R L R 2 若不断加大输入正弦波电压的幅值 该电路先出现截止失真还是饱和失真 刚出 现失真时 输出电压的峰峰值为多大 3 计算放大电路的输入电阻 电压放大倍数 Au和输出电阻 4 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 BQ I CQ I CEQ U以及 u A将如何变化 VCC Rb C1 C2 Rc RL VT o U i U a b 图 3 11 5 题 3 6 电路图 解 解 1 由图 b 可知 IBQ 40 ICQ 2m UCEQ 5V VCC 10V 所以 CCBE b 6 BQ 100 6 235k 40 10 VU R I k5 2 102 5 3 CQ CEQCC c I UV R 由交流负载线的概念可知 其斜率为 L 1 R 而分析可知图中交流负载线的斜率为 2mA1 3V1 5k K 对比可知 L 1 5kR 根据 LcL RRR 可得 L 3 75kR 2 由交流负载线可知 输出最大不失真幅度是正半周的 8V 5V 3V 负半周的 5 UCES 5V 取二者中较小者为 3V 所以若出现失真 应先出现截止失真 刚出现失真时 输出电压的峰峰值为 6V 3 求晶体管的 CQ BQ 2mA 50 40 A I I 该晶体管的 rbe为 bebb EQ 26mV26 1 30051963 2 rr I 输入电阻为 ibbe 235k 0 963k959RRr 输出电阻为 oC 2 5kRR 放大倍数为 L u be 50 1 5 78 0 963 R A r 4 BQ I基本不变 CQ I减小 50 CEQ U增加 根据公式 LLLL u bbbbbb EQBQBQBQ 26262626 1 1 1 RRRR A rrr IIII 当 值减小时 电压增益的分子减小 但分母基本不变 故电压增益的绝对值下降 3 7 共射基本放大电路如图 3 11 6 所示 设晶体管的 100 UBEQ 0 2V VCC 10V bb r 200 C1 C2足够大 1 计算静态时的 IBQ ICQ和 UCEQ 2 计算晶体管的 rbe的值 3 求出中频电压放大倍数 u A 4 若输出电压波形出现底部削平的失真 问晶体管产生了截止失真还是饱和失真 若 使失真消失 应该调整电路中的哪个参数 图 3 11 6 题 3 7 电路图 解 解 此题中晶体极管是锗 PNP 管 这由 UBEQ 0 2V 可以确定 解题的方法与前面完全一样 1 计算静态工作点 首先画出直流通路 如图 2 4 7 所示 图 2 4 7 例 2 4 4 直流通路 根据直流通路 可求静态工作点如下 CCEB BQ b 9 8V 0 02mA20 A 490k VU I R CQBQ 100 0 022mAII CEQCCCQe 102 3 4VUVIR 2 求晶体管的 rbe bebb E 26 mV 26 1 2001011513 mA 2 rr I 3 求中频电压增益 Au 画出微变等效电路如图 2 4 8 所示 cb L R c R e o U i U bc b b Rbe r 图 2 4 8 例 2 4 4 微变等效电路 根据微变等效电路求解电压放大倍数 CLL u bebe 100 3 3 99 1 513 RRR A rr 注意 电压增益的负号 与使用 PNP 管 由 VCC供电 还是使用 NPN 管 由 VCC供 电 无关 它只是说明该放大电路的输出交流电压与输入的交流输入信号电压的极性 4 判断失真 该例中 PNP 晶体管构成的共射放大电路出现底部削平失真 根据表 2 3 1 可知 该电路 出现的是截止失真 了解了失真的类型 就容易采取措施了 应该将工作点向上方移动 即增加静态工作点的电 流 使 UCEQ适当减小 向原点移动 所以 适当减小 Rb的数值即可 3 8 电路如图 3 11 7 所示 设 VCC 15V Rb1 60k Rb2 20k Rc 3k Re 2k Rs 600 电容 C1 C2和 Ce都足够大 60 UBE 0 7V RL 3k 试计算 1 电路的静态工作点 IBQ ICQ UCEQ 2 电路的中频电压放大倍数 u A 输入电阻 Ri和输出电阻 Ro 3 若信号源具有 Rs 600 的内阻 求源电压放大倍数 us A 4 求最大不失真输出电压幅值 图 3 11 7 题 3 8 电路图 解 解 1 首先根据戴文宁定理求解电路的静态工作点 其直流通路如图 2 4 4 所示 图 2 4 4 例 2 4 3 直流通路 在图 2 4 4 等效电路中 等效开路电压 CC V 为 CC b2b1 b2 CC V RR R V 3 75V 等效内阻 b R 为 b2b1b RRR 15 k 则 eb QBECC QB 1 RR UV I 22 A CQBQ II 1 32mA CEQce CCCQ UVIRR 8 4V 2 求源电压放大倍数 us A 时需先求出不考虑信号源内阻时的电压放大倍数 u A 画出该 电路的微变等效电路 如图 2 4 5 所示 cb L R c R e b1 R b2 Rbe r o U i U bc b 图 2 4 5 例 2 4 3 微变等效电路 根据微变等效电路求解电压放大倍数 rbe 1502 32 1 26 61300 mA mV26 1 EQ bb I r 2 4 1 ocCLL u ib bebe 60 UIRRR A UI rr 式中 LCL RRR 输入电阻和输出电阻为 Ri Rb1 Rb2 rbe 1 36 k Ro Rc 3 k 3 源电压放大倍数 us A 为输出电压 o U 与信号源电压 s U 的比值 定义为 us A us A 与 u A 的关系为 6 41 u is i us A RR R A 4 Uces1 IQ Rc RL 1 32 3 3 1 98V Uces2 UCEQ 8 4V 因此 Uommax 1 98V 3 9 电路如图 3 11 8 所示 已知 50 rbe 1 5 k VCC 12V 计算电压放大倍数 若保持 50 不变 将 RL由 4 k改为 2 k 则电压放大倍数将如何变化 在其他参数不 变的情况下 变为 100 放大倍数将如何变化 i U o U 图 3 11 8 题 3 9 电路图 解 解 1 计算电压放大倍数 L u be 44 4 R A r 2 4 2 2 50 不变 RL由 4k 改为 2k 不会影响静态工作点 根据公式 2 4 1 可知 rbe 不会改变 又根据公式 2 4 2 当 L R 变小时电压放大倍数减小 3 变为 100 电压放大倍数会稍有增加 但不会增加一倍 因为电压放大倍公式中 分母为 bebb EQ 26mV 1 rr I bb r 较小 可忽略不计 则be EQEQ 2626mV 1 r II 故 LEQ LL u be EQ 26mV 26mV R I RR A r I 电压放大倍数 u A 近似与 无关 所以单纯通过提高 值来提高电压增益 效果不明显 3 10 图 3 11 9 为射极输出器 已知 Vcc 12V Rb 110 k Re 3 k RL 3 k 50 rbe 1 k UBE 0 7V 信号源内阻 Rs 0 耦合电容的容量足够大 试计算电路的电压放大 倍数 输入电阻和输出电阻 解 此放大电路为共集组态 电压放大倍数 oL ibeL 151 1 5 0 987 11 51 1 5 u U R A Ur R 输入电阻 ibbeL 11101 51 1 545 5k RR r R 输出电阻 be oe 1 3 k 19 5 151 r RR 3 11 已知共基放大电路如图 3 11 10 所示 晶体管的 UBE 0 7V 100 计算该放大 电路的静态工作点 中频电压放大倍数 输入电阻和输出电阻 i U o U 图 3 11 9 题 3 10 电路图 图 3 11 10 题 3 11 电路图 解 1 b2 CC b1b2 3 69V R V RR bb1b2 6 64k RRR CCBE BQ be 8 54 A 1 VU I RR CQBQ 0 854mA II CEQCCCQce 10 3V UVIRR 2 rbe bb EQ 26 mV 13 38k mA r I L be 36 6 u R A r 3 Ri Re rbe 1 33 4 Ro Rc 2 1 k 3 12 在图 3 11 11 所示电路中 已知晶体管的 100 UBEQ 0 6V rbb 100 VCC 10V 1 求静态工作点 2 画中频微变等效电路 3 求 u A 和 us A 4 求 Ri和 Ro 图 3 11 11 题 3 12 电路图 解 此从发射极输出 但集电极不是直接接电源 交流接地 所以该电路不是纯粹的共集 放大电路 Rc的存在 不影响放大电路的共集组态 求解该电路仍然可以使用微变等效电 路 1 b2 CC b1b2 4 29V R V RR bb1b2 8 57k RRR CCBE BQ be 17 5 A 1 VU I RR CQBQ 1 75mA II CEQCCCQce 3 00V UVIRR 2 rbe bb