模拟电子技术三极管典型例题

1、【例4-1】电路如图所示，晶体管的0=100,IU=0.7V,饱和管压降Uce/0.4V;稳压管的稳定电压UZ=4V,正向导通电压UD=0.7V,稳定电流Iz=5mA,最大稳定电流Izm=25mA。试问:(1)当ui为0V、1.5V、25V时uo各为多少?(2)若R短路，将产生什么现象?o"心(1)当ui=0时，晶体管截止；稳压管的电流“氏在IZ和IZM之1可,故uo=UZ=4VO当ui=15V时，晶体管导通，基极电流工(124)AA-=mA=8mAI1)-mA=0.08mAI10)【相关知识】晶体管工作状态的判断，稳压管是否工作在稳压状态的判断以及限流电阻的作用【解题思路】(1)根

2、据ui的值判断晶体管的工作状态。(2)根据稳压管的工作状态判断uo的值。【解题过程】假设晶体管工作在放大状态，则集电极电流lc=(100x0,08)fliA=8mAUc=rcc-I=(12-8xl)V=4V由于uo>UbEs=0.4V,说明假设成立，即晶体管工作在放大状态。值得指出的是，虽然当ui为0V和1.5V时uo均为4V,但是原因不同；前者因晶体管截止、稳压管工作在稳压区，且稳定电压为4V,使uo=4V;后者因晶体管工作在放大区使uo=4V,此时稳压管因电流为零而截止。当ui=2.5V时，晶体管导通，基极电流,与4K(250.7)AA=-=mA=0.18mAEMIwJ假设晶体管工作

3、在放大状态，则集电极电流=限=(100x0.1删4=18mA版=%-/况=(12-18xl)V因在正电源供电的情况下，uo不可能小于零，故假设不成立，说明晶体管工作在饱和状态。实际上，也可以假设晶体管工作在饱和状态，求出临界饱和时的基极电流为,沙婚(120A门儿2_cc=mA=0*116mAES解U00x1JIb=0.18mA>IBS,说明假设成立，即晶体管工作在饱和状态。(2)若R短路，电源电压将加在稳压管两端，使稳压管损坏。若稳压管烧断，则uo=Mc=12Vo若稳压管烧成短路，则将电源短路；如果电源没有短路保护措施，则也将因输出电流过大而损坏【方法总结】(1)晶体管工作状态的判断：对

4、于NPN型管，若UBE>Uon(开启电压)，则处于导通状态；若同时满足UC>Ub>UE,则处于放大状态，IC=0IB；若此时基极电流则处于饱和状态，式中Ics为集电极饱和电流，IBS是使管子临界饱和时的基极电流。(2)稳压管是否工作在稳压状态的判断：稳压管所流过的反向电流大于稳定电流Iz才工作在稳压区，反向电流小于最大稳定电流IZM才不会因功耗过大而损坏，因而在稳压管电路中限流电阻必不可少。图示电路中R既是晶体管的集电极电阻，又是稳压管的限流电阻。.TEP【例4-2】电路如图所示，晶体管导通时Ube=0.7V,0=50。试分析Ui为0V、IV、1.5V三种情况下T的工作状态及

5、输出电压Uo的值。41hci",Lk(+12VI【相关知识】晶体管的伏安特性。【解题思路】根据晶体管的管压降瓯与"比，以及基极电流h和集电极电流C的特点，直接可以判别出管子的工作状态，算出输出电压【解题过程】(1)当Vbb=0时，T截止,Uo=12V。(2)当Vbb=1V时，因为所以T处于放大状态。(3)当Vbb=3V时，因为二60一一gA缶=/%=8n所以T处于饱和状态。【例4-3】在T=25C时，测得某晶体管的Ic=4mAIb=45,IcbO=1叱。若晶体管B的温度系数为1%/C,在T=45C时，测得Ib=6oM,这时Ic=?【相关知识】晶体管的直流参数及温度特性。【解

6、题思路】根据晶体管的温度特性，求出温度变化后晶体管的§、4bo，及'c。【解题过程】T=25C时的值为二4一国二4抑一1注874+1血45+1T=45C时，有,qr45_25.cbo=1x乙x4ilA=80+80x20x1%=96即口=96x60+97x4rj6.1mA【例4-4试问图示各电路能否实现电压放大？若不能，请指出电路中的错误。图中各电容对交流可视为短路。图（a）图（b）图(c)图(d)【相关知识】放大电路的组成原理。【解题思路】放大电路的作用是把微弱的电信号不失真地放大到负载所需要的数值。即要求放大电路既要有一定的放大能力，又要不产生失真。因此，首先要检查电路中的

7、晶体管(非线性器件)是否有合适的直流偏置，是否工作在放大状态(线性状态)，其次检查信号源、放大器和负载之间的信号传递通道是否畅通，并具有电压放大的能力。【解题过程】图(a)电路不能实现电压放大。电路缺少集电极电阻,动态时电源“CC相当于短路，输出端没有交流电压信号。图(b)电路不能实现电压放大。电路中缺少基极偏置电阻Re,动态时电源"cc相当于短路，输入交流电压信号也被短路。7=0图(c)电路也不能实现电压放大。电路中晶体管发射结没有直流偏置电压，静态电流BQ,放大电路工作在截止状态。图(d)电路能实现小信号电压放大。为了保证输出信号不失真(截止、饱和)，当输入信号"i为正

8、时，应不足以使三极管饱和；当输入信号1为负时，应不会使三极管截止。【例4-5】电路如图所示。设晶体管的Ue=0.7V。试求:(1) 静态时晶体管的IBQ、ICQ、LCeq及管子功耗Pc(=IcQLCeq)值；(2) 当加入峰值为15mV勺正弦波输入电压u时的输出电压交流分量Uo；(3) 输入上述信号时管子的平均功耗Pc(av)值，并与静态时管子的功耗比较；(4) 若将电路中的晶体管换成另一只行15。的管子，电路还能否正常放大信号，为什么?【相关知识】晶体管放大电路的工作原理【解题思路】利用估算法求解电路的静态工作点，利用微变等效电路法分析输出信号与输入信号的关系，从而求出输出电压的大小，进一步

9、分析电路的静态功耗与动态功耗。当晶体管更换后，重新计算静态工作点，分析电路失真情况。【解题过程】5-0.7220=19.5|iA均二瓦=80x19.5xio、=L56mAeq=-W=15-L56x51=7,04V足二一q/cq=7仪灯56=llmW由于综也,故%15sin嫩九”c川上kw=0.068sinallA%与220-A=8QxO068sin砂=5,44sin俄足%=-R&="5,1x5.44sin就=277sinatVUo的峰值为27.7mV,Uo与ui的相位相反(3) 管子在放大电路有信号时的功耗C7.04-27.7xlY血)(1.56+5.44x10现*(at)=

10、(11-0075xlO-?)mW可见,动态时管子的功耗有所降低。(4) 当8=150时，=150x19.5x10=2.93yCEQ=f<c-7=15-2.93x51=0.06V可见，管子工作于饱和状态，故电路不能正常放大信号。TOP【例4-6】在图(a)所示电路中，已知晶体管的0=100,rbe=1kQ;静态时Ueq=0.7V,Uceq=6V,Ibq=20gA;输入电压为20mV;耦合电容对交流信号可视为短路。判断下列结论是否正确，凡对的在括号内打(1)电路的电压放大倍数4二%=_L_=-300"么20x10+00.7=-85（）=-300（）100x1.5=-150（）(2)

11、电路的输入电阻201200.735kQ（）4力人用1go“二4+4力1的26(3)电路的输出电阻D4二RJ/凡阿1,5团()（4）信号源的电压有效值 4二“二20mV（） 舄（）【相关知识】放大电路的静态和动态的概念，放大电路动态参数的物理意义。【解题思路】（D用直流通路求解静态工作点。（2）用交流等效电路求解电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等动态参数。【解题过程】为了得到正确结论，可首先画出图（a）所示电路的交流等效电路，如图（b）所示；然后按各动态参数的定义分别求解它们的数值。A一岖/国一乃0由图可得一,（i）、均用静态量求解A,故不正确；当电路带负载时，输出电压应为考虑了负载作用的H4,

12、为空载时的4,故也不正确。结论是：x,x,工,。（2）、均用静态量求解R,故不正确；放大电路的输入电阻R是放大电路自身的参数，与信号源内阻R无关，故也不正确。结论是：X,X,(3)输出电阻R是放大电路自身的参数，与负载电阻R无关，故不正确；用静态量求解R,故也不正确。结论是：X,，X。(4)从图(b)可知，“是4在R和R回路中R所得的电压，故结论是：X,，。图(a)图(b)【方法总结】在大多数放大电路中，总是直流电源和信号源同时作用。(1)直流电源决定静态工作点，需用直流通路求解。(2)信号源为电路的输入回路提供动态电流和电压，通过放大电路对能量的控制和转换作用使负载从直流电源获得放大了的动态

13、信号。电压放大倍数、输入电阻和输出电阻均为动态参数，需用交流等效电路求解。【常见错误】混淆静态和动态的概念，误用静态参数求解动态参数或者不能正确理解各个动态参数的物理意义【例4-7】单级放大电路如图所示，已知Vcc=15V,斩=300Q二10。，4二0,7V,%此时调到，工_"",:,-：_二一一，,_三.：，160蜒,晶体管饱和压降Ues为1V,晶体管的结电容可以忽略。试求：(1)静态工作点'W,"cEQ：(2)中频电压放大倍数41、输出电阻凡、输入电阻区；(3)估计上限截止频率4和下限截止频率八;(4)动态范围-二=?输入电压最大值Uip=?(5)当输

14、入电压W的最大值大于Up时将首先出现什么失真？【相关知识】(1)共射极放大电路。(2)放大电路的频率特性【解题思路】(1)根据直流通路可求得放大电路的静态工作点(2)根据交流通路可求得放大电路的(3)根据高频区、低频区的等效电路可分别求出JH和(4)根据静态工作点及交流负载线的斜率可求得动态范围u邂,同时可判断电路出现失真的状况(5)根据电压放大倍数4加和动态范围"叩p可求出Up。【解题过程】(1)采用估算法求解静态工作点。由图可知R'Bl3049+3。”155.7V=q-EQ=7-a7=25mACEQ=小一,CQ凡一，即4«15-2.5x(2+2)=57(2)利用

15、微变等效电路法，求解放大电路的动态指标。44f+。+6.=300+101乂1|罔1.35kQ'eq*A白凡"及1Art242qf)L=100*闪一74%L354=即%/%二49"30"1加1至皿(3)当电路中只有一个惯性环节时,电路的截止频率可以表示为/=!2tiRC,其中R为电容C所在回路的等效电阻。在高频区，根据题意，晶体管的结电容可以忽略，影响电路上限截止频率的电容只有负载等效电容Cl。故电路的上限截止频率为/h-2nCL(4/j-2x1600x10-1(2/2)制995kHz在低频区，影响下限截止频率的电容有、C?和Ce。可以分别考虑输入回路电容（

16、L】、输出回路电容（C）的影响，再综合考虑它们共同作用时对电路下限截止频率的影响。只考虑输出回路电容C?时苑瓦诵5同薮而5沟万霖F闫4Hz只考虑输入回路电容q和Ce时，为了简化计算，忽略偏置电阻及射极电阻的影响，把射极旁路容oE折算到基极回路，则有,47x1CT”2x3.14x1.35x10sx1+100253HzAi=不-1y二一2-1+/C+.1+1+/3由于二,二,所以电路的下限截止频率为九阳儿=253Hz即电路的(4)由于/通隔2.5然展小记二2W<%q-%=57=4V,最大不失真输出电压受截止失真的限制，故电路的动态范围%=2%用=2x25=57输入电压最大值52x74e34m

17、VTDPVCc=24VU=1Vo试(5)由上述分析可知，当输入电压"i的最大值大于5时，电路将首先出现截止失真【例4-8】电路如图所示。晶体管T为3DG4即硅管，其£二£=2。、小,=80。电路中的R=96kQ、Rc=R=2.4kQ、电容器Ci、G、C3的电容量均足够大、正弦波输入信号的电压有效值求:(1) 输出电压以1、以2的有效值；(2) 用内阻为10kQ的交流电压表分别测量u°i、必时，交流电压表的读数各为多少?【相关知识】共射极放大电路、共集电极放大电路【解题思路】(1)根据共射极、共集电极放大电路的开路电压放大倍数求(2)根据%=1°

18、卜0时共射极、共集电极放大电路的电压放大倍数求【解题过程】=24-07加6mA耳+(1+向&96+0+20)x2.4%二必+。+*=加+詈；EQBQ=80+-=024kQ0.1.64=扁瑞ka95V4以加广瑞铢心湍酱葛二。9洌设表内阻为RL,则皿3制胪就等如黑湍h黑鹭黑。尸则由以上计算结果可见，信号由发射极输出时，因电路输出电阻小而带负载能力强。【常见错误】TCP容易忽视电压表内阻对被测电路的负载效应。【例4-9】放大电HO口图（a）所示，晶体管的输出特性和交、直流负载线如图（b）所示。已知=之二3Q0C。试求:（D电路参数%、员的数值。（2）在输出电压不产生失真的条件下，最大输入电压

19、的峰值。图（b）图（a）【相关知识】放大电路的静态、动态图解分析方法。【解题思路】（1）由直流负载线可获得放大电路的静态工作点；（2）由交流负载线可获得放大电路的一些动态参数及输出电压不失真时最大的输入电压【解题过程】(1)从输出特性和直流负载线可以看出，%=1QV,1的二40您，/版二2mk由交流负载线可看出最大不失真输出电压幅值受截止失真的限制，输出电压幅值的最大值=V；=6-4=2V可以算出_匕c"beq_10-0-640x104=235W由&EQ=4V=%一'皿凡可以算出(2)由图(b)看出所以匕C-CEQ104=3kQ6-4芸=lkQ2x1°”可以

20、算出-i=15kCiL,2-1A=(40-20)xl0-3原二+。+6二二095kQ1EQR1A=一产二=-50x阳-52.636飞095输_值,=50V24二滔二段38mV如同52.63【另一种解法】在计算最大不失真输入电压峰值q时，还可通过计算bq确定%，然后利用”一加心的关系求解%由图(b)可知，当输入信号增大时，放大电路将首先产生截止失真。而电路不产生截止失真的临界条件是：在:=o即，二|.|(3)信号"s从发射极输入，放大后从集电极输出口中_2bpb&=40xl0-ffx0.95xl03=38mV【例4-10图为一个放大电路的交流通路。试在下列三种情况下写出电压放大

21、倍数出电阻力的表达式:(1)么二口,信号从基极输入，放大后从集电极输出;(2)工二口,信号口1从基极输入，放大后从发射极输出;T【相关知识】共射极、共集电极、共基极放大电路的动态分析。【解题思路】(1)确定放大电路的类型。(2)由放大电路的微变等效电路可得出该电路的4、4和4。【解题过程】I'IV(1) 6二口,信号从基极输入，从集电极输出，电路为共射极放大电路。电压放大倍数输入电阻K咻+Q+瞅输出电阻电(2) 心二口,信号口1从基极输入，从发射极输出，电路为集电极放大电路电压放大倍数4飞+%+(1+输入电阻K=及+&+Q+4输出电阻风+hT(3) 5=°,信号%从发

22、射极输入，从集电极输出。电路为共基极放大电路。电压放大倍数输入电阻【例4-111电路如图(a)所示。电路参数为:输出电阻V=12V、Rc=2kQ、R=360kQ;晶体管T为楮管，其=60、rbb,=300Q;电容器Ci=G=10rF、负载电阻R=2kQ。试求:电路的静态工作点Ibq、Icq及LM1；电路的动态指标Au、R、R及Upp值图(a)【相关知识】共射极放大电路。【解题思路】(1)根据放大电路的直流通路求静态工作点的值。(2)根据放大电路的微变等效电路求Au、R、R及LU【解题过程】(1) 先画出直流通路，如图(b)所示。由图可知：图(b)=-32皿_%。一/eq_-12(-0.3)氏=

23、3607cq=eq=60x(-325)=-1.95mA&eq二一%一4q4=T2Y-195)x2=81V(2)画出放大电路的微变等效电路，如图(c)所示。其中：5二乐+(1+当=300+(1+60)偏罔11kQ图(c)由微变等效电路可求得=-54.5-幽/&l)_60x(2/2)Z=U-&喝"钎&=LlkC再画出求R的等效电路如图(d)所示。得:图(d)又因为2cqHl=2H95x(2/2)=39V2pCEQ|=2x8,U16.2V【例4-12】某放大电路如图(a)所示图示。已知图中%=1W,&=500c&=40kC,塌广20kQ凡=2

24、kQ%=200%7M凡=2kR,q=1。叱。=10回,，£=47时。晶体管丁的§二50、W=300C,%冏0,7V。试求:(1)电路的静态工作点,卬和,CEQ(2) 输入电阻及输出电阻(3)电压放大倍数4二*4二*必及乂图(a)【解题思路】(1)由放大电路的直流通路确定其静态工作点。(2)由放大电路的交流通路确定其输入、输出电阻及电压放大倍数。【解题过程】(1)由图(a)可知，该电路是能够稳定静态工作点的分压式偏置共射极放大电路。画出放大电路的直流通路如图(b)所示。根据戴维宁等效电路法图(b)图(c)将放大电路的直流通路中的输入回路(包括%、&1、治)进行戴维宁等

25、效，其等效电路如图(c)所示。图中：4二二40/20第13次0小丁，20,耳耳仃-cr-X15=5V%+40+2。写出输入回路的电流方程有%="Q&+BEQ+'即£工由上式，可得为+。+户)(及1+国)5-0.713.3+(1+50)(18+0.2)N0.037mA7Cq=©胧=50x0037=1.85mA&EQ="c_CQ&C_工EQ&阳CO一，CQ(凡+&E)=15-1.85x(2+2)=7.6V5-072=2.15mA(2)为了计算电路的动态指标，画出放大电路的微变等效电路，如图(d)所示。图(d)=300+51x-衿IkQ由于185&=，=%+(1+0G=l+5bcO.2=1L2kQ4故输入电阻流为由于(3)【例4-13期工二-5。，上口阳-45年生+0+Rei1+51x0,21人金-黑（一4.5）对一3.9TCP电路如图（a