模拟电路课后答案综述

1、习题 3.1 在晶体管放大电路中， 测得两个晶体管各个电极的电流如图 P3.1 所示， 试分别标出各个 晶体管的管脚 e、b 和 c ；判断各晶体管是 NPN 型还是 PNP 型；并分别估算它们的 值。 答：（ a）从左至右依次为 b， e， c，NPN ，40 （ b）从左至右依次为 b， c， e，PNP，60 说明： （a）只有 NPN 管的基极电流和集电极电流是流进管子的，故该晶体管应为NPN 型； 因为晶体管的集电极电流大于大于基极电流， 故由左脚和右脚流进的电流的大小可 判定左脚应为基极 b，而右脚应为集电极 c，剩下的中间脚只能是发射极 e 了； iC4mA 晶体管的 C 40

2、。 iB 0.1mA （ b）由左脚流出电流的大小与右脚流进电流的大小的比较可判定左脚为基极b，由 基极电流是流出可判定该晶体管为 PNP 型；由该晶体管为 PNP 型及右脚电流是流 入可判定右脚为发射极e ，剩下的中间脚当然就是集电极c 了；晶体管的 i BiB 6.1mA 0.1mA 0.1mA 60 3.2 用直流电压表测得电路中晶体管各电极的对地静态电位如图 体管分别处于什么状态 （放大、饱和、截止、损坏 ）。 P3.2 所示，试判断这些晶 0.7V ( 1 ) 12V ( 2 ) 3V ( 3 ) 图 P3.2 0V ( 4 ) +5.7V ( 5 ) 解：（ 1）NPN 型晶体管，

3、发射结正向偏置电压 0.7V，集电结反向偏置，故该晶体管处于 放 大状态 ； （ 2）PNP 型晶体管，发射结正向偏置电压 0.7V ，集电结反向偏置，故该晶体管处于 放 大状态 ； （ 3）NPN 型晶体管，发射结偏置电压 -0.7V ，为反向偏置，集电结反向偏置，故该晶体 管处于 截止状态 ； （ 4）NPN 型晶体管，发射结正向偏置，正常情况下发射结正向电压应约为0.7V ，现正 向电压为 3V ，可推断为发射结断路，故该晶体管 已损坏 ； （ 5）PNP 型晶体管，发射结正向偏置电压 0.7V ，集电结也正向偏置电压 0.4V ，故该晶 体管处于 饱和状态。 3.3 某晶体管的输出特性

4、如图 P3.3 所示，试求该管子的 、 I CEO 、 V（BR）CEO 和 PCM 。 12 IB=120 A iC mA 100 A 10 80 A 8 60 A 6 40 A 4 2 0 10 20 20 A IC=10 A0 A 30 40 50 60 v CE V 图 P3.3 答： 100， ICEO 10A ， V（BR）CEO 55V，PCM100mW 说明：如图所示，可取 iB 40 A和iB 80 A两根曲线对应的 iC 4mA和iC 8mA来 计算 值： 8mA 4mA 100 80 A 40 A 12 10 iC mA IB=120 A 100 A 80 A iC 60

5、 A A 40 A 20 A IC=10 A0 A 30 40 50 60 v CE V 也可取 i B 60 A曲线对应的 iC 6mA来计算 值： iC iB 6mA 60 A 100； I CEO 。从图上可看到， 当 i B 0 iB 0 时，对应的集电极电流就是集射反向穿透电流 时，iC 10 A，故 I CEO 10A ； 从图上可看到，对应于 iB 0 的iC 在vCE 55V后急剧增大，故 V(BR)CEO 55V； 可选取 vCE iC PCM曲线上的任一点对应的 vCE值和iC值来计算 PCM 值。如选取 A 点，则对应的 vCE 20V 和 iC 5mA，故 PCM vC

6、E iC 20V 5mA 100mW 。 3.4 电路如图 P3.4 所示，已知晶体管的 50，在 下列情况下，用直流电压表 测晶体管的集电极电位，应分别为多少？设 VCC12V，晶体管饱和压降 VCES 0.5V 。 1) 正常 情况 2) Rb1短 路 3) Rb1开 路 4 ) Rb2 开 路 5 ) RC 短 路 图 P3.4 解：设 VBEQ0.7V 。则 12V 0.7V 51k 0.022mA 3.5k 1）基极静态电流 VCC VBEQVBEQ I BQ Rb2Rb1 VCEQ VCC I CQ Rc VCCI BQ Rc 12V 50 0.022mA 5.1k 6.4V 2）

7、由于 VBEQ0V，I BQ0，晶体管截止， ICQIBQ0，故 VCEQ VCC I CQRc VCC 12V 。 3）此时，基极电流 I BQ VCCVBEQ Rb2 12V 0.7V 51k 0.22mA 而临界饱和基极电流 BS CS VCC VCES Rc 12V 0.5V 50 5.1k 0.045mA 由于 IBQ I BS ，故晶体管饱和， VCEQVCES0.5V。 4）IBQ0，晶体管截止，与（ 2）小题相同， VCEQ12V 。 5）由于集电极直接接直流电源，故VCEQ VCC 12V 。 3.5 在图 P3.5所示电路中， T 为硅晶体管， 50。当开关 S分别接到 A

8、、B、C端时，判 断晶体管的工作状态（放大、饱和、截止），并确定VO 的近似值。 30k +6V 200k 2k C 20k 1V VO 图 P3.5 解：开关 S接 A时， IBQ VCC VBEQ 6V 0.7V 26.5 A Rb 200k 而 I BS I CSVCCVCES Rc 6V 0V 60 A 50 2k 可见 IBQ I BS ，故晶体管 T 处于放大状态 ，此时 VO VCC ICQRC VCC I BQRC 6V 50 26.5 A 2k 3.35V ； 开关 S接B时， IBQ VCC VBEQ 6V 0.7V 177 A，而 IBS 60 A， BQRb30k BS

9、 可见 IBQ I BS ，故晶体管 T处于饱和状态 ，此时 VO VCES 0V ； 开关 S 接 C 时，晶体管 T 的发射结为反向偏置， IBQ 0， ICQIBQ 0，故晶体 管 T 处于截止状态 ，VO VCC I CQRC VCC 6V 。 3.6 试分析图 P3.6所示各电路是否能够放大正弦交流信号，简 述理由。设图中所 有电容对交流信号均可视为短路。 (a) (b) vi (c) (d) RL iC mA 12 10 8 6 4 10 15 v CE V 图 P3.6 解：（ a）不能放大，因交流输入信号 vi被直流电源 VBB 短路了。 b）不能放大，因晶体管的发射结处于反向

10、偏置状态。 c）不能放大，因输出端直接接于电源VCC ，交流输出信号被直流电源 VCC 短路了。 d）不能放大，因输出端接于电容 Ce两端，输出信号被电容 Ce 短路。 3.7 放大电路及晶体管输出特性如图 P3.7 所示。设晶体管的 VBEQ0.7V ，VCES 0.5V，电容 容量足够大，对交流信号可视为短路。 （ 1）估算静态时的 IBQ； （2）用图解法确定静态时的 ICQ 和 VCEQ； （3）用图解法分别求出 RL和 RL1.5k时的最大不失真输出电压幅值VOM 。 120 A 100 A 80 A 60 A 40 A iB=20 A 图 P3.7 解：（ 1） IBQ VCCVB

11、EQ 15V 0.7V Rb 240k 60 A ； 2）直流负载线方程为： vCE VCC iCRc 取vCE 0，则 iC RC 11.55kV10mA； 取 iC 0 ，则 vCE VCC 15V 在晶体管的输出特性曲线上过点（ 0，10mA ）和点（ 15V，0）作一直线，即为直 流负载线，如图所示。该直流负载线与IBQ=60A 曲线的交点 Q 即为直流工作点。 由图上可读出 Q 点对应的 ICQ 6mA ， VCEQ 6V 。 3）当 RL时，交流负载线与直流负载线相同，由图可读出， 输出电压最大正向幅度 VOMVCC VCEQ VCC VCEQ 15V 6V 9V ， 输出电压最大

12、负向幅度 VOMVCEQ VCES 6V 0.5V 5.5V ， 故最大不失真输出电压幅值 VOMmin(VOM ,VOM ) VOM5.5V ； 当 RL 1.5k 时， RL RC /RL RC RL RC RL 1.5k 1.5k 1.5k 1.5k 0.75k 1 交流负载线的斜率为 1 ，且与直流负载线在 Q 点相交，故过 Q 点作斜率为 RL 11 RL0.75 103 1.33 10 3 的直线即为交流负载线，如图所示； 还可用另一方法作出交流负载线： 交流负载线的方程可写为： 其中， VCC VCEQICQRL 故点 (VCC ,0)是交流负载线上的一个点，点(0,VCC )是

13、交流负载线上的另一个点，静态 CCRL 工作点 Q点也是交流负载线上的一个点，所以，只要过点(VCC ,0) 、点 (0,VCC)和静态 CCRL 工作点 Q 点中任意两点作一直线便是交流负载线。 在本题中， Q 点对应的 ICQ6mA ，VCEQ6V，则 VCC VCEQ ICQ RL 6V 6mA 0.75k 10.5V VCC RL 10.5V 0.75k 14mA 过点 (10.5V,0) 、点(0,14mA) 和静态工作点 (6V,6mA) 中任意两点作直线就可画出本题 的交流负载线如图所示，与前面方法画出的完全一样。】 由本题的交流负载线和静态工作点可读出， 输出电压最大正向幅度V

14、OMVCCVCEQ10.5V 6V4.5V ， 输出电压最大负向幅度VOMVCEQVCES6V 0.5V5.5V ， 故最大不失真输出电压幅值 VOM min(VOM ,VOM ) VOM 4.5V 。 3.8 共射放大电路及晶体管的输出特性如图P3.8 所示。取 VBE 0.7V ，按下列不同条件估 算基极静态电流 IBQ ，并用图解法确定输出特性图上的静态工作点Q(要求标出 Q 点位 置和确定 ICQ、VCEQ 的值)。分析偏置电阻、集电极电阻和电源电压变化对静态工作点 Q 的影响。 (1) VCC12V ， Rb 150 k， Rc 2k， 求 Q1； (2) VCC 12V ， Rb

15、110 k， Rc 2k， 求 Q2； (3) VCC 12V ， Rb 150 k， Rc 3k， 求 Q3； (4) VCC 8V， Rb 150 k， Rc 2k， 求 Q4。 RL ic mA 图 P3.8 解：（ 1）先确定 Q1 IBQ VCC VBE 12V 0.7V Rb150k 75 A 参见 3.7 题（ 2）小题的方法画直流负载线： 直流负载线方程为： vCE VCC iCRc 取vCE0，则 iCVCC12V 6mA； RC2k 取 iC 0 ，则 vCE VCC 12V Q1： IBQ75A， I CQ 4mA ， 对不同的条件可用相同的方法分别估算 在晶体管的输出特

16、性曲线上过点（ 0，6mA ）和点（ 12V，0）作一直线，即为直流负 载线， 如图所示。 该直流负载线与 I B=75A 曲线的交点 Q1即为直流工作点。 由图上可 读出 Q1点对应的 ICQ 4mA ， VCEQ4V。综和起来，就是 VCEQ4V IBQ，作出直流负载线和确定 Q 点，结果如下： 2） Q2： IBQ 100A ， ICQ5.2mA， VCEQ 1.7V 3） Q3： IBQ 75A ， ICQ3.5mA， VCEQ 1.5V 4） Q4： IBQ 49A ， ICQ2.5mA， VCEQ 3V 各种不同条件下的直流负载线和 Q 点如图所示。 由以上结果可总结出偏置电阻、集

17、电极电阻和电源电压变化对静态工作点 Q 的影响如 下： 由 Q1和 Q2对应的工作条件比较可知：偏置电阻Rb增大， Q 点沿直流负载线向右下 方移动，容易进入截止区；反之，偏置电阻 Rb减小， Q点沿直流负载线向左上方移动， 容易进入饱和区。 由 Q1和 Q3对应的工作条件比较可知：集电极电阻Rc增大， Q点向左移动，容易进 入饱和区；反之，集电极电阻 Rc减小，Q 点 向右移动，容易进入过损耗区。 由 Q1和 Q 4对应的工作条件比较可知：电源电压VCC增大， Q 点向右上方移动，可 增大最大不失真输出电压；反之，电源电压 VCC 减小， Q 点向左下方移动，输出动态范 围变小，输出信号容易

18、出现双向切顶失真。 3.9 图 P3.8所示电路中， 由于电路参数不同， 在输入电压 vi为正弦波时， 测得输出电压 vo波 形分别如图 P3.9(a) 、(b)、(c)所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除(不许 改变负载电阻) ? 图 P3.9 解： 该电路属反相电压放大电路， 输出信号与输入信号相位相反， 输出信号的最小值对应于 输入信号的最大值。 (a) 输出信号最小值处出现切顶失真，对应于输入信号取最大值时失真，故为饱和失 真。增大 Rb 可减小基极静态电流 IBQ ，进而减小集电极静态电流 ICQ，使静态工作 点下移，以便消除饱和失真；减小输入信号v i 的幅度也有助于消除饱

19、和失真。 (b) 输出信号最大值处出现切顶失真，对应于输入信号取最小值时失真，故为截止失 真。减小 Rb 可增大基极静态电流 IBQ ，进而增大集电极静态电流 ICQ，使静态工作 点上移，以便消除截止失真；减小输入信号v i 的幅度也有助于消除截止失真。 (c) 同时出现饱和失真和截止失真。只能通过减小输入信号vi 的幅度或提高电源电压 VCC 消除失真。 3.10 放大电路及相应的晶体管输出特性如图 P3.10 所示，直流负载线和 Q 点已标在图上， RL 6k 。 (1) 确定 VCC， Rc、 Rb的数值(设 VBEQ0.7V )； (2) 画出交流负载线，标出关键点的数值； (3) 这

20、种情况下，最大不失真输出电压幅值是多少？ (4) 为获得更大的不失真输出电压， Rb 应增大还是减小？ Rb Rc +VCC C2 2 C1 vi vo RL 图 P3.10 解：（1）直流负载线与 vCE 轴交点的横坐标就是直流电源电压值， 从图上可看出： VCC12V ； 11 6mA 0 直流负载线的斜率等于 ，即 ，故 RCRC 0 12V 由图上可看出 I CQ 3mA ， I BQ 30 A ，故 VCC VBEQ 12V 0.7V 377k 。 IBQ 30 A RC 12V 2k ； C 6mA Rb Rc/ RL 2k 6k1.5k c L 2k6k 3.7 题（ 3）小题，

21、 VCC VCEQ I CQ RL 6V 3mA 1.5k 10.5V VCC 10.5V 7mA RL 1.5k 1 过 Q 点作斜率为 的直线，与 vCE 轴交点为 VCC 10.5V ，与 iC 轴交点为 1.5k CC 2） RL 参见 V VCC 7mA ，该直线即为交流负载线，如图所示。 RL 3）由交流负载线和静态工作点可看出， 输出电压最大正向幅度 VOM VCC VCEQ 10.5V 6V 4.5V ， 输出电压最大负向幅度 VOMVCEQ VCES 6V 0.5V 5.5V ， 故最大不失真输出电压幅值 VOMmin(VOM ,VOM ) VOM4.5V 。 4)为获得更大

22、的不失真输出电压， Rb应减小，使静态工作点 Q 点上移。 P3.11 所示，设晶体管的 VBEQ0.7V ，电容的容 3.11 共射放大电路及晶体管输出特性如图 量足够大，对交流信号可视为短路。 (1) 在输出特性曲线上画出该放大电路的直流负载线和交流负载线， 标明静态工作点 Q； (2) 确定静态时 ICQ和 VCEQ 的值； (3) 在这种情况下，最大不失真输出电压幅值是多少？ (4) 当逐渐增大正弦输入电压幅度时，首先出现饱和失真还是截止失真？ (5) 为了获得尽量大的不失真输出电压，Rb 应增大还是减小？ vi 265k 1.5k c 2 2 C1 C1 265k C2 +VCC (

23、+6V) 解：( 1) v EC V 参见 3.7 题第( 3) 小题的方法作交流负载线： RL RC /RL RCRL RC RL 1.5k 1.5k 0.75k 1.5k 1.5k 过 Q 点作斜率为 1 RL 13 0.751 1031.33 10 3的直线即为交流负载线； 或者，由图可读出 Q 点对应的 ICQ2mA ， VCEQ 3V ，则 4.5V 0.75k VCC VCEQ ICQRL 3V 2mA 0.75k 4.5V 6mA 过点 （4.5V,0）、点 （0,6mA） 和静态工作点 （ 3V ,2mA） 中任意两点作直线也可画出交 流负载线。 2）由图上的直流负载线可读出

24、Q 点对应的 ICQ 2mA ，VCEQ3V。 3）由交流负载线和静态工作点可看出， 输出电压最大正向幅度 VOMVCC VCEQ 4.5V 3V 1.5V ， 输出电压最大负向幅度 VOMVCEQ VCES 3V 0.3V 2.7V ， 故最大不失真输出电压幅值 VOM min（VOM ,VOM ） VOM 1.5V 。 4）随着输入信号幅度的逐渐增大，输出信号的幅度也相应增大，由于本题中的静态工 作点 Q 点在交流负载线上处于偏低的位置，将首先出现截止失真。 5）因本题的静态工作点 Q 点偏低， 为了获得尽量大的不失真输出电压， 应减小 Rb（理 由可参见 3.8 题中 Rb 变化对静态工

25、作点的影响的分析） ，使静态工作点 Q 点上移到 接近交流负载线的中间位置。 3.12 已知图 P3.12所示电路中晶体管的 100， rbb 100 ，VBEQ0.7V ，电容的容量足 够大，对交流信号可视为短路。 （1）估算电路静态时的 IBQ、 ICQ、VCEQ ； （2）求 rbe ； （ 3）画出简化 h 参数交流等效电路图； （4）求电压放大倍数 Av 、输入电阻 Ri 、输出电阻 Ro。 解： 1) IBQ Rb1M RL 10k ICQI BQ 100 14.3 A 1.43mA VCEQ VCC ICQ RC 15V 1.43mA 6.2k 6.1V 2) rbe rbb (

26、1 ) VT 100 100 26mV 1.92k I EQ 1.43mA h 参数 3)对交流信号而言，电容和直流电源可视为短路，由此可画出原电路的简化 交流小信号等效电路图如下 : Ib 100 6.2k 10k 4)电压放大倍数 Av(RC /RL)6.2k 10k 200 rbe1.92k 输入电阻 Ri = rbe 1.92k 输出电阻 Ro= RC=6.2k 3.13 在图 P3.12 所示电路中，设某一参数变化时其余参数不变，在表中填入： A. 增大 B.减小 C.基本不 变 参数变化 IB Q VCEQ Av Ri Ro Rb 增 大 Rc 增 大 RL 增 大 解： 参数变化

27、 IB Q VCEQ Av Ri Ro Rb 增 大 B A B A C Rc 增 大 C B A C A RL 增 大 C C B C C 3.14 已知图 P3.14 所示电路中晶体管的 80， rbb 100 ，VBEQ 0.3V ，电容的容量 足够大，对交流信号可视为短路。 (1) 计算电路的静态工作点 I BQ 、 I CQ 、 VCEQ ； (2) 求 rbe ； (3) 画出简化 h 参数交流小信号等效电路图； (4) 求电压放大倍数 Av 、输入电阻 Ri 、输出电阻 Ro ； (5) 与 3.12 题比较，你得出什么结论？ Rb 470k C1 Rc C2 VCC ( 6V) v BE vo vi 图 P3.14 解：（ 1） I BQ VBEQ Rb 6V ( 0.3V) 470k 12 A ICQ I BQ 80 ( 12 A) 0.97mA VCEQ VCC I CQ RC6V ( 0.97mA) 3k 3.1V 2） rbe rbb （1 ） VT 100 80 2