模拟电路课后答案

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(b)图 p3.1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 t ；ic 4ma晶体管的。40。ibo.ima(b)由左脚流出电流的大小与右脚流进

2、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 人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b ic ie 6.1ma 0.1mah = 八 4 a bu*b b0.1 map3.2所示，试判断这些晶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0.7v(1)12v(2)3v(3)图p3.2ov(4)+5.7v(5)解：(1 ) npn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；(2) pnp型晶体管，发射结正

3、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如图p3.3所示，试求该管子的b、i ceo v (br) ceo和pcm12108642ic maib=120 a100 a80 a60 a20 a40 a lc

4、=10 a 0 a_30 40 50 60 vcev图 p3.30 10 20答：-100 ? iceo= 10）.1 a 、 v（br）ceoh55v , pcm-100mw埃明ib 40 a和ib 80 a两根曲线对应的ic 4ma和ic 8ma来 计算 值：i b8ma 4ma 皈80 a 40 aib=120 aicma1210100 a80 a 9 60aa 140 ai 、；f l 20 a.=10 a 0a30 40 50 60 vcev也可取i b 60 a曲线对应的ic6ma来计算值：cb6ma60 aib。时，对应的集电极电流就是集射反向穿透电流iceo。从图上可看到，当i

5、 b。时，ic 1 0 a，故 i ceo= 10|ia ；从图上可看到，对应于ibo的ic在vce55v后急剧增大，故v(br)ceo -55v ；但vceicpcm曲线上的任一点对应的vce值和ic值来计算pcm值。如选取a的 vce 20v 和 ic5ma，故 pcmvceic 20v 5ma100mw。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vcc=12v，晶体管饱和压降2) rb短路5) rc短路3) rbi开花各vces = 0.5v 1)正常情况4 ) rb2开跄x图 p3.4解：设 vbeq = 0.7v

6、。则1）基极静态电流vccvbeqbqvbeqrb2vceq vcc i cq rc vccrb1i bq rc12v 0.7v51k0.022mat5r12v 50 0.022ma 5.1k 6.4v2 ）由于vbeq = 0v川bq = 0，晶体管截止，icq=plbq=0，故vceq vcc i cqrc vcc =12v 3）此时,基极电流vcc -beqi bqrb212v 0.7v “a a- 0.22ma51k而临界饱和基极电流csbs 一vcc vcesrc12v 0.5v八匚c匚 -0.045ma50 5.1k由于ibq i bs，故晶体管饱和，vceq = vces = 0

7、.5v。4)5)ibq = 0，晶体管截止，与（2）小题相同，vceq = 12v。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，p = 50。当开关s分另1j接至ij a、b、c端时，判断晶体管的工作状态（放大、饱和、截止），并确定v。的近似值。30k+6v200k 2kvo20k1v图 p3.5解：开关s接a时，ibqvcc vbeq 6v 0.7v 265arb200kcs vcc vces6v0v 60 a50 2k可见ibqibs，故晶体管t处于放大状态，此时vo vcc icqrc vcc i bqrc 6v 50 26.5

8、a 2k 3.35v ;开关 s 接 b 时，i bq vccvbeq6v0.7v 1 77 a，而 ibs 60 a bqrb30k bs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，icq ibq 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)(c)(d)11rl 0.75 103图 p3.6解：(a)不能放大，因交流输入信号w被直流电源vbb短路了。b)不能放大，

9、因晶体管的发射结处于反向偏置状态。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vbeq=0.7v，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=s和rl= 1.5k。时的最大不失真输出电压幅值 vom 012120 a10100 a880 a660 a40 a4rib=20 aic ma1015v ce v图 p3.7,

10、也一回15v 0.7v-解：（1） ibq 60 a ;rb 240k2）直流负载线方程为：voevccicrc取 vceo，贝ij icrc iw10ma ; ico，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=60jia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=8时，交流负载线与直流负载线相同，由图可读出，捕出电压最大旧句m废vcc vceq vcc vceq 15v 6v 9v输出电压最大负向幅度vom vceq vces

11、 6v 0.5v 5.5v，故最大不失真输出电压幅值vom min(vom,vom)vom 5.5v当 rl= 1.5k q 时，c c grcrl1.5k1.5kc -rl rc/rl rc rl 1 5k 1 5k 0.75k交流负载线的斜率为，且与直流负蓊线在q点相交，故过q点作斜率为叱1.33 10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：vce = vcc ic r刎 vcc vceq,cqrl故点（vccq）是交流负载线上的一个点，点（o/cc）是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（v

12、cc q）、点（ojcc）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icqh6ma，vceqh6v，则vcc vceq icq rl 6v 6ma 0.75k 10.5vvccrl10.5v0.75k14ma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 vom vcc vceq 10.5v 6v 4.5v，vom vceq vces 6v 0.5v5.5v故最大不失真输出电压幅值vommin（v

13、om,vom）vom4.5v3.8共射放大电路及晶体管的输出特性如图p3.8所示。取vbeo.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。rc =2kc，求 arc =2kc , 求 rc=3kc，求 q3rc =2kc , 求 q，(1) vcc= rb = 150 vcc= 12v b = 110 vcc = 12v :rb = 150 (4) vcc= 8v，rb = 150ic ma解：（1）先确定qivccvbe 12v 0.7v-

14、 ai bq75 arb150k参见3.7题（2）小题的方法画直流负载线： vce vcc ierc取 vce 0，则 ic vcc i2v 6ma ;rc 2k ico，则 vce vcc 12v在晶体管的输出特性曲线上过点（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ib=75jia曲线的交点qi即为直流工作点。由图上可读 出qi点对应的icqh 4ma , vceqh4v。综和起来,就是qi ： ibcf75jia, i cq- 4ma , 对 不同的条件可用相同的方法分别估算vceq-4vibq，作出直流负载线和确定q点，结果如下:34q3q4i

15、bq- 7511a ,ibcf 49ha，lcq-5.2ma,lcq-3.5ma,lcq-2.5ma,vceqh 1.7vvceq- 1.5vvceqh 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qi和q3对应的工作条件比较可知：集电极电阻压增大，q点向左移动，容易进 入饱和区；反之，集电极电阻区减小，q点 向右移动，容易进入过损耗区。由和q

16、 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)、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

17、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s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。确定vcc，rc、rb的数值(设vbeq = 0

18、.7v )； 画出交流负载线，标出关键点的数值；这种情况下，最大不失真输出电压幅值是多少？ 为获得更大的不失真输出电压，rb应增大还是减小？+vccic ma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116ma0直流负载线的斜率等于，即，故rcrco12v由叫伽11 cq 3ma，i bq 30 a，故vcc vbeq 1 2v 0.7vrb377k 。ibq 30 ad rc/ rl 2k6k1.5k2）& cl2k 6k从图上可看出：vcc = 12v ；rc 3 2k ：c 6ma参见 3.7 题（3）小题，vcc vceq i cq rl6v 3ma 1

19、.5k 10.5v vcc 10.5v 7ma r.l 5k过q点作斜率为的直4，与vce轴交点为vcc 10.5v，与ic轴交点为-7ma ，该直线即为交流负载线，如图所示。rl3）由交流负载线和静态工作点可看出，冷囹电侬大正由vqm vcc vceq 10.5v 6v 4.5v输出电压最大负向幅度vomvceq vces6v 0.5v 5.5v，故最大不失真输出电压幅值 vom min（vom,vom）vom 4.5v4）为获得更大的不失真输出电压，rb应减小，使静态工作点q点上移。3.11 共射放大电路及晶体管输出特性如图p3.11所示，设晶体管的vbeq = 0.7v，电容的容量足够大

20、，对交流信号可视为短路。 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； 确定静态时icq和vceq的值； 在这种情况下，最大不失真输出电压幅值是多少？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，区应增大还是减小？265k 1.5kc 2 265kcici+vcc(+6v)c/. v。iltkq图 p3.11解：(1) |bq =vcc -vbeqrb“二 &20因 ,参见3.7题第（2）小题的方法可作出 265kq直流负载线并确定 q点如下:参见3.7题第（3）小题的方法作交流负载线:rlrc/rlrcrlrc

21、 rl1.5k 1.5k 0 75k1.5k 1.5k过q点作斜率为irl或者，由图可读出q点对应的icqh2ma，vceq- 3v，则vccvceqicqrl3v 2ma 0.75k 4.5vvcc 4.5v飞f 0.75k6ma过点（4.5vq）、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q点对应的icqh 2ma，vceq=3v。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vomvccvceq4.5v 3v 1.5v ,vceqvces3v 0.3v 2.7v故最大不失真输出电压幅值vom min （vom,

22、 vom ） vom 1.5v4）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p= 100， rbb 1 00 ，vbeq = 0.7v，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

23、效电路图；（4）求电压放大倍数av、输入电阻ri、输出电阻r。解：1) ibqrb1mvceq vcc icq rc 15v 1.43ma 6.2k 6.1v2)rbe rbb (1 )vt100 100 2 1.92ki eq 1.43ma3)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h参数lb(rc/.-ru1.92k信号等效电路图如下：6.2k 10k 2oo输入电阻r = rbef.92k 输出电阻ro= rc=6.2k3.13 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ibqvceqavr

24、irorb增大rc增大rl增大解：参数变化ibqvceqavrirorb增大babacrc增大cbacarl增大ccb0c3.14 已知图p3.14所示电路中晶体管的= 80，rbb 1 00，vbeq四 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 ；画出简化h参数交流小信号等效电路图；求电压放大倍数av、输入电阻r、输出电阻ro ;vcc ( 6v)v vbeq解：(1) ibq vccr,rbk70c4hu图 p3.146v ( 0.3v)470k12 aicq i bq 80 ( 12 a) 0.97mavceq vcc i cq r