电工学第六版下册__秦曾煌著_课后答案.doc

14 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514.3.5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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13List 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 .141315 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 第16.2.6题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第16.2.10题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第16.2.12题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第16.2.13题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 第16.2.15题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 第16.2.17题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 第16.2.18题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 第16.2.20题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 第16.2.22题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 第16.2.25题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 第16.3节 运算放大器在信号处理方面的应用 . . . . . . . . . .