电子电工 第七单元

•PAGE106•第Ⅱ篇电子技术•PAGE107•第9章晶体三极管及基本放大电路第8章晶体三极管及基本放大电路【思8.1.1】不能互换。【思8.1.2【思8.1.【思8.2.1】调节RB使基极电位VB升高，则IB增大，IC也增大，UCE则减小，VC【思8.2.2【思8.2.3】若RC不变，则tanα＝－1/RC也不变，所以直流负载线的斜率不变，此时增大UCC则直流负载线平行向右上方移动，减小UCC，则直流负载线平行向左下方移动，如图9-2所示曲线(1)。若UCC不变，则直流负载线在输出特性横轴上的截距不变，此时增大RC，则tanα＝－1/RC减小，直流负载线变平坦，减小RC，则直流负载线变陡，如图8图8-2思考题8.2.3直流负载线的斜率为tanα＝－1/RC(此时RL不加考虑)，它反映了静态电流IC与电压UCE之间的变化关系。而交流负载线反映的是动态时电流iC和电压uCE之间的变化关系，它的斜率为tanα＇＝－1/R'L，因为RC>，所以交流负载线比直流负载线要陡些。直流负载线和交流负载线都必须经过静态工作点Ｑ。【思8.2.4】因为三极管放大电路的输入电阻ri越大，从信号源上分得的电压就越高，同时也减轻了信号源的负担，所以，三极管放大电路的输入电阻高些好。若三极管放大电路的输出电阻ro越小，其带负载后，ro【思8.2.5】在分压式偏置电路中，若I2IB和VBUBE，一般情况下，对硅管而言，当I2＝(5～10)IB、VB＝(5～10)UBE时，可使静态工作点稳定。其稳定静态工作点的过程为T(℃)↑→IC↑→IE↑→VE↑→UBE＝(VB－VE)↓→IB↓→IC↓。发射极电阻的旁路电容CE的作用是对直流而言，可看成断路不起作用，电路通过RE的作用能使静态工作点稳定；对交流而言，它因与RE并联且可看成短路，所以RE【思8.2.6】在分压式偏置电路中，因为，VB≈UCC，IC≈IE＝≈，所以，IC和VB一样，与三极管的参数无关，不受温度变化的影响，即更换同一类型的三极管对放大电路的静态值无影响。【思8.3.1】放大电路在高频段，由于三极管存在极间电容和联线分布电容，它们等效到输出端的电容Co不能看成开路，对高频段信号的容抗将减小，Co与输出端的电阻并联后，可使总输出阻抗减小，因而使输出电压减小；再就是在高频段，载流子从发射区到集电区需要一定的时间，若频率很高，在正半周载流子尚未全部到达集电区时，输入信号就已改变了极性，这就使集电极电流的变化幅度下降，因而β放大电路在低频段，虽然耦合电容和发射极旁路电容的容量较大，但由于低频段信号频率较低，耦合电容和旁路电容的容抗较大，其分压作用不能忽略，故放大倍数要下降，所以，电压放大倍数将随着信号频率的降低而下降。【思8.3.2【思8.3.3】一般情况下，虽然多级放大电路的电压放大倍数增加了，但它的通频带却变窄了，而且比组成它的任何一级单个放大电路的通频带都要窄，其幅频特性如图8-3所图8-3多级和单级放大电路频率特性的比较【思8.3.4【思8.4.1】(1)要求输出电压Uo(2)要求输出电压Uo基本稳定，并能减小输入电阻，应引入电压并联负反馈；(3)要求输出电流Ic基本稳定，并能提高输入电阻，应引入电流串联负反馈；(4)要求输出电流Ic基本稳定，并能减小输入电阻，应引入电流并联负反馈；【思8.4.2】在上题8【思8.4.3【思8.4.4】在负反馈放大电路中，因为≈，若反馈系数发生变化，闭环放大电路电压放大倍数则不能保持稳定。【思8.4.5【思8.5.1】甲类状态的静态工作点Ｑ大致在交流负载线的中点，在甲类状态不论有无输入信号，电源供给的功率PE＝UCCIC总是不变的。当无输入信号时，电源功率全部消耗在管子和电阻上(以管子的集电极损耗为主)，当有输入信号时，其中一部分转换为有用的输出功率Po，信号愈大，其输出功率也愈大。所以，在甲类状态，管耗大、效率低(50%甲乙类状态是在UCC一定的条件下，使静态电流减小，即将静态工作点Q沿负载线下移，以达到减小电源供给的功率，显然这种工作状态管耗减小了，效率也提高了，但也产生了输出波形的失真。乙类状态是当将静态工作点下移到IC≈0处，则管耗更小，效率更高(78.5%)，但输出波形的失真更大(相当于半波)。【思8.5.2【思8.5.3】在OTL电路中，为了不使CL放电过程中(此时uC相当于一个电源)其电压下降过多，所以，CL的电容量必须足够大，且当CL【思8.5.4】在OTL和OCL电路中，输出端静态时的电位分别为UCC【思8.6.1】(1)当串联型可调式稳压电路的输出功率较大时，应选用大功率三极管作调整管，但大功率管的β较小，影响稳压性能，故常采用复合管，其β可提高到β＝β1β2；(2)三极管的穿透电流虽然很小，但经过放大后，其值也会影响稳压性能，所以要减小它的穿透电流。减小穿透电流的措施就是把一个电阻与复合管并联，为复合管的穿透电流提供分流支路，可参考教材图8.6.4(【思8.6.2】具有放大环节的串联型可调式稳压电路含有反馈电路，反馈电压UF取自输出电压UO，且UF和基准电压UZ【思8.7.1】W7800和W7900系列均为固定式三端集成稳压器，但W7800系列输出的是正电源，而W7900W317和W337系列均为可调式三端集成稳压器，但W317系列输出的是正电源，而W337系列输出的是负电源。W7800和W317系列均输出的是正电源，但W7800系列为固定式三端集成稳压器，而W317系列为可调式三端集成稳压器。【思8.7.2】集成三端稳压电源在接成电路时，在其输入端和输出端与公共端之间各并联一个电容Ci和Co，它们的作用是Ci用以抵消输入端接线较长时产生的电感效应，防止产生自激振荡，接线不长时也可不用，Ci一般在0.1μF～1μF之间；Co是为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动，一般为1μ【思8.8.1】耗尽型和增强型绝缘栅场效应管的区别是增强型NMOS管只有在UGS≥UGS(th)时才会出现导电沟道；而耗尽型NMOS管在制造时已在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子，当UGS＝0时，漏、源极之间的P型衬底表面已经出现了反型层，即N型导电沟道，此时，加上正向电压UDS，就有漏极电流ID对于NMOS管，增强型绝缘栅场效应管的开启电压为正值，是使管子由不导通变为导通的临界栅-源电压；而耗尽型绝缘栅场效应管的夹断电压为负值，是使管子由导通变为不导通(导电沟道消失，ID≈0，管子截止)的电压。其他类型场效应管的开启电压和夹断电压可参见教材表8.8.1【思8.8.2【思8.8.3】因为自给偏压电路的UGS为负值，而由N沟道增强型绝缘栅场效应管组成的放大电路工作时UGS【思8.8.4三、习题解答【习题8.1】【解】(1)＝＝＝90，IE＝IB＋IC＝3.6＋0.04＝3.64mA。(2)＝＝≈80，IE=(IB＋ICBO)＋(IC－ICBO)＝3.64mA。【习题8.2】【解】是NPN管。6V的为集电极，2.6V的为基极，2V的为发射极。【习题8.3】【解】第1种情况是正常工作，因为其各项指标都未超标。【习题8.4】【解】(1)从已知电路可画出它的直流通路如图8-4所示。IB＝≈=0.05mA，IC＝βIB＝2mA，UCE＝UCC－ICRC＝6V。(2)在静态时：UC1＝UBE≈0.7V，UC2＝UCE≈6V。【习题8.5】【解】(1)从已知电路可画出它的直流通路如图8-4所示。所以，IC＝＝＝3mA，IB＝＝0.075mA。所以，0.075＝(设UBE＝0)，RB＝＝160kΩ。(2)因为此时IB＝＝0.0375mA，所以，RB＝＝320kΩ。【习题8.6】【解】因为UCC＝UCE＋ICRC，所以，RC＝＝＝2.5kΩ，RB＝＝×40＝200kΩ。【习题8.7】【解】其微变等效电路如图8-5所示。(1)Au=－β＝－40＝－120。(2)＝RC//RL＝2kΩ，＝－β＝－80。图8-4【习题8.4】的直流通路图8-5【习题8.7】的微变等效电路图【习题8.8】【解】(a)没有，因为没有基极偏置电阻RB；(b)没有，电源UCC应为负值；(c)有；(d)没有，因为没有基极偏置电流；(e)有；(f)有。【习题8.9】【解】＝＝×2＝1.2V，所以，△U＝2－1.2＝0.8V。【习题8.10】【解】(1)从已知电路可画出它的直流通路如图8-6所示。VB≈UCC＝＝5.6V。IC≈IE＝＝≈3.3mA，IB＝≈50µA。UCE＝UCC－(RC＋RE)IC＝24－(3.3＋1.5)×3.3≈8.2V。(2)微变等效电路如图8-7所示。(3)rbe≈300＋(1＋β)＝300＋(1＋66)×＝0.828kΩ＝RC//RL＝2kΩ，＝－β＝－66×＝－161。ri＝RB2//RB1//rbe≈740Ω，ro≈RC＝3.3kΩ。(4)Au＝－β＝－66＝－263。图8-6【习题8.10】的直流通路图8-7【习题8.10】的微变等效电路图【习题8.11】【解】从习题9.10已求得rbe＝0.82kΩ，ri＝0.74kΩ，＝2kΩ。Au＝＝－β＝－161，Aus＝＝×＝－161×＝－68.5。【习题8.12】【解】(1)静态值无变化；(2)微变等效电路图如图8-8所示；(3)因为＝RC//RL＝2kΩ，所以，Au＝－＝－≈－1.3。【习题8.13】【解】(1)由电路图可得它的直流通路如图8-9所示。由于，IRC＝IC＋IB＝(1＋β)IB，所以，UCC＝IRCRC＋IBRB＋UBE＝(1＋β)IBRC＋IBRB＋UBE，IB＝＝＝24µA，IC＝βIB＝50×0.024＝1.2mA，UCE≈UCC－RCIC＝20－10×1.2＝8V。(2)静态工作点稳定的原理：当IC增大时，UCE将减小，而UBE是不变的，则IB将减小，使得IC减小，即IC减小的部分与IC增大的部分相互抵消，使得IC保持不变，静态工作点稳定。图8-8【习题8.12】的微变等效电路图图8-9【习题8.13】的直流通路【习题8.14】【解】根据射极输出器的特点可得，它的微变等效电路如图9-10所示。所以，Au＝＝≈0.98ri＝RB2//RB1//[rbe＋(1＋β)RE]＝30//100//[1＋(1＋50)×1]≈16kΩro≈≈＝＝21Ω【习题8.15】【解】(1)|Af|＝＝＝75(2)当A增大20%时，A＝360，则＝×＝×20%＝4.34%。当A减小20%时，A＝240，则＝×＝×(－20%)＝－5.88%。【习题8.16】【解】(1)它的微变等效电路如图8-11所示，由它的微变等效电路图可得ri＝RB2//RB1//[rbe＋(1＋β)]＝39//120//[1.8＋(1＋60)×0.1]≈6.23kΩ。ro≈RC＝3.9kΩ(2)因为，Au＝＝≈－14.81AuS＝Au＝×(－14.81)＝－13.5所以，Uo＝AuS×ES＝13.5×15＝202.5mV。(3)当＝0时，ri＝RB2//RB1//rbe＝39//120//1.8≈1.7kΩ。Au＝＝≈－65，AuS＝Au＝×(－65)≈－48，Uo＝AuS×ES＝48×15＝720mV图8-10【习题8.14】的微变等效电路图图8-11【习题8.16】的微变等效电路图【习题8.17】【解】(1)该电路的直流通路如图8-12所示。IRC＝IB＋IC＝(1＋β)IB。UCC＝IRCRC＋IB(RB1＋RB2)＋UBE＋IE(＋)。IB＝＝＝40µAIC＝βIB＝40×0.04＝1.6mAUCE＝UCC－(1+β)IB(RC＋＋)＝12－41×0.04×(3.9+1+0.1)＝3.8V。(2)rbe＝300＋(1＋β)×＝300＋(1＋40)×＝0.95kΩ。因为，=RB2//RC=2.19kΩ，所以，Au＝＝≈－17.35。(3)ri＝RB1//[rbe＋(1＋β)]＝75//[0.95＋(1＋40)×0.1]≈4.73kΩ。ro≈RB2//RC＝5//3.9≈2.19kΩ。【习题8.18】【解】(1)直流通路如图8-13所示。第1级的静态工作点：VB1≈UCC＝4V，IC1≈IE1＝≈≈1mA，IB1＝≈25µA，UCE1＝UCC－(1＋β)IB(RC1＋＋)＝20－41×0.025×(3＋10＋0.39)＝6.6V第2级的静态工作点：因为，UCC＝IC1RC1＋UBE2＋IE2RE2，所以，IC2≈IE2＝≈1.8mAIB2＝≈45µA，UCE2＝UCC－(1＋β)IBRE2＝20－41×0.045×5.1＝10.8V。图8-12【习题8.17】的直流通路图8-13【习题8.18】的直流通路(2)微变等效电路如图8-14所示。rbe1＝300＋(1＋β1)×＝300＋(1＋40)×≈1.37kΩrbe2＝300＋(1＋β2)×＝300＋(1＋40)×≈0.88kΩAu1＝≈－21Au2＝≈0.98Au＝Au1×Au2＝－21×0.98＝－20.6【习题8.19】【解】(1)由电路图可得VG≈UDD＝＝0.413V，ID＝≈0.3mA，UDS＝UDD－ID(RD＋RS)＝18－0.3×(30+2)＝8.4V。微变等效电路如图9-15所示。所以，Au＝－gmRD＝－1.2×30＝－36，ri≈RG＝10MΩ，ro≈RD＝30kΩ。(2)Auf＝≈－10.6。图8-14【习题8.18】的微变等效电路图图8-15【习题8.19】的微变等效电路图【习题8.20】【解】因为Pom＝，所以，UCC＝＝＝20V。【习题8.21】【解】(1)该电路的直流通路如图8-16所示，所以，IRC＝IB＋IC＝(1＋β)IB，又因为，UCC＝IRCRC＋IB(RB1＋RB2)＋UBE，所以，IB＝＝20µA，IC＝βIB＝50×0.02＝1mA，UCE＝UCC－(1＋β)IBRC＝12－51×0.02×5.1＝6.8V。(2)rbe＝300＋(1＋β)×＝300＋(1＋50)×＝1.6kΩ＝RB2//RC＝150//5.1＝5kΩ，Au＝＝≈－154ri＝RB1//rbe＝150//1.6≈1.59kΩ，ro≈RB2//RC＝150//5.1≈5kΩ。图8-16【习题8.21】