模擬電子技術基礎學習指導與習題解答.pdf

第一章 思考題與習題解答 1-1 名詞解釋 半導體、載流子、空穴、自由電子、本征半導體、雜質半導體、N 型半導體、P 型半導體、PN 結。 解 半導體導電能力介乎于導體與絕緣體之間的一種物質。例如硅(Si)和鍺(Ge)，這兩種半導體材料經(jīng)常用來 做晶體管。 載流子運載電流的粒子。在導體中的載流子就是自由電子；半導體中的載流子有兩種，就是自由電子與空穴， 它們都能參加導電。 空穴硅和鍺均為共價鍵結構，屬于四價元素。最外層的四個電子與相鄰原子最外層電子組成四個共價鍵，每 一個共價鍵上均有兩個價電子運動。當環(huán)境溫度升高(加熱或光照)時，價電子獲得能量擺脫原子核與共價鍵對它的束縛 進入自由空間成為自由電子，在原來的位置上就出現(xiàn)一個空位，稱為空穴。空穴帶正電，具有吸引相鄰電子的能力， 參加導電時只能沿著共價鍵作依次遞補式的運動。 自由電子位于自由空間，帶負電，參加導電時，在自由空間作自由飛翔式的運動，這種載流子稱為自由電子。 本征半導體不摻任何雜質的半導體，也就是指純凈的半導體，稱為本征半導體。 雜質半導體摻入雜質的半導體稱為雜質半導體。 N 型半導體在本征硅(或鍺)中摻入微量五價元素(如磷 P)，就形成含有大量電子的 N 型雜質半導體，又稱電子 型雜質半導體，簡稱 N 型半導體。 P 型半導體在本征硅(或鍺)中摻入微量的三價元素(如硼 B)，就形成含大量空穴的 P 型雜質半導體，又稱空穴 型雜質半導體，簡稱 P 型半導體。 PN 結將一塊 P 型半導體與一塊 N 型半導體放在一起，通過一定的工藝將它們有機地結合起來，在其交界面 上形成一個結，稱為 PN 結。 1-3 選擇填空(只填 a、b以下類同) (1)在 PN 結不加外部電壓時，擴散電流 漂移電流。(a.大于，b.小于，c.等于) (2)當 PN 結外加正向電壓時，擴散電流 漂移電流。(a1.大于，b1.小于，c1.等于)此時耗盡層。(a2.變寬，b2. 變窄，c2.不變) (3)當 PN 結外加反向電壓時，擴散電流 漂移電流。(a1.大于，b1.小于，c1.等于)此時耗盡層。(a2.變寬，b2. 變窄，c2.不變) 解 (1)c。(2)a1，b2。(3)b1，a2。 1-4 選擇填空 (1)二極管電壓從 0.65 V 增大 10%，流過的電流增大 。(a.10%，b.大于 10%，c.小于 10%) (2)穩(wěn)壓管 (a1.是二極管，b1.不是二極管，c1.是特殊的二極管)，它工作在 狀態(tài)。(a2.正向導通， b2.反向截止，c2.反向擊穿) (3)NPN 型和 PNP 型晶體管的區(qū)別是 。(a.由兩種不同材料的硅和鍺制成，b.摻入的雜質元素不同，c.P 區(qū) 和 N 區(qū)的位置不同) (4)場效應管是通過改變 (a1.柵極電流，b1.柵源電壓，c1.漏源電壓)來改變漏極電流的，因此是一個 (a2.電流，b2.電壓)控制的 (a3.電流源，b3.電壓源)。 (5)晶體管電流由 (a1.多子，b1.少子，c1.兩種載流子)組成，而場效應管的電流由 (a2.多子，b2. 少子，c2.兩種載流子)組成。因此，晶體管電流受溫度的影響比場效應管 (a3.大，b3.小，c3.差不多)。 (6)晶體管工作在放大區(qū)時，b-e 極間為 ，b-c 極間為 ；工作在飽和區(qū)時，b-e 極間為 ，b-c 極間為 。(a.正向偏置，b.反向偏置，c.零偏置) 解 (1)b。(2)c1,c2。(3)c。(4)b1,b2,a3。(5)c1,a2,a3。(6)a,b;a,a 與 c。 1-5 回答下列問題 (1)為什么說在使用二極管時，應特別注意不要超過最大整流電流和最高反向工作電壓? (2)如何用萬用表的“”擋來辨別一只二極管的陽、陰兩極?(提示：萬用表的黑筆接表內直流電源的正極端，而 紅筆接負極端) (3)比較硅、鍺兩種二極管的性能。在工程實踐中，為什么硅二極管應用得較普遍? 解 (1)如果二極管的正向電流超過最大整流電流就會進入過流區(qū)，容易燒管；如果超過最高反向工作電壓容易造 成管子反向擊穿。 (2)根據(jù)二極管的正向電阻小，反向電阻大的性質。先假設二極管的陰、陽兩個端，測量其電阻，將黑筆接假設的 陽極，紅筆接假設的陰極，記錄其阻值；再將黑、紅筆交換位置，再測電阻，比較兩次測得的阻值大小，若前者小于 后者，說明假設的陰、陽兩極是對的，否則相反。 (3)死區(qū)電壓：硅管的大于鍺管的；反向電流：硅管的小于鍺管的；最高反向工作電壓：硅管的高于鍺管的；工作 頻率：鍺管的高于硅管的。因為硅管的穿透電流 ICEO 比鍺管的小得多，表現(xiàn)溫度穩(wěn)定性好，所以硅二極管應用得較 普遍。 1-6 回答問題 (1)有兩個三極管，A 管的=200， CEO I=200A,B 管的=50, CEO I=10A。其他參數(shù)大致相同。相比之下 管的性能較好。 (2)若把一個三極管的集電極電源反接，使集電結也處于正向偏置，則 C I將更大，對放大作用是否更有利? (3)一個三極管的 B I=10A時， C I=1mA，我們能否從這兩個數(shù)據(jù)來決定它的交流電流放大系數(shù)?什么時候可以? 什么時候不可以? 解 (1)B。因為 CEO I越小的管子，使用壽命越長，而且其溫度穩(wěn)定性越好。 (2)無影響。 因為放大作用的大小不在于 B I和 C I絕對值的大小， 而在于二者變化量的比值， 即 C I的變化量 C I比 B I 的變化量 B I越大，表征管子的放大作用越強。 (3)由定義式 C2C1 B2B1 II II 知，對于一般的管子來說不可以，因為 C1 0I， B1 0I。而對于理想的三極管來說， 可取 C1 0I， B1 0I，此時可以由 C I=1mA， B I=10A這兩個數(shù)據(jù)來決定它的交流電流放大系數(shù)，即 C B 1000 10100 I I 。 1-7 回答問題 (1)與 BJT 相比，F(xiàn)ET 具有哪些基本特點? (2)從已知的場效應管輸出特性曲線如何判斷該管的類型(增強型還是耗盡型)、夾斷電壓(或開啟電壓)的大概數(shù)值， 舉例說明。 (3)圖題 1-7(a)、(b)、(c)分別為三只場效應管的特性曲線，指出它們各屬于哪種類型的管子(結型、絕緣柵型；增強 型、耗盡型；N 溝道、P 溝道)。 圖 1-7 幾種場效應管特性 解 (1)與 BJT 相比，F(xiàn)ET 具有以下幾個基本特點：輸入電阻高；溫度穩(wěn)定性好，具有零溫度系數(shù)工作點，當 管子工作在該點時，其性能與溫度無關，特別穩(wěn)定；噪聲小，因為 FET 產(chǎn)生噪聲的來源比 BJT 少；容易集成化。 目前，大面積集成電路多采用 FET。 (2)見第(3)題的解答。 (3)見圖題 1-7(a)，由該轉移特性曲線知，該管為 N 溝道耗盡型絕緣柵場效應管。它的夾斷電壓是曲線與橫坐標的 交點，以 GS(off) U,標在圖(a)中。 圖(b)是 P 溝道增強型絕緣柵場效應管。它的開啟電壓 GS(th) U標在圖(b)中。 圖(c)是 N 溝道耗盡型絕緣柵場效應管。它的夾斷電壓 GS(off) U標在圖(c)中。 1-8 溫度為 25 時，鍺二極管和硅二極管的反向電流分別為 10A和 0.1A，試計算在 60 時它們的反向電 流各為多少? 解 無論是硅二極管還是鍺二極管，它們的反向電流隨溫度變化而變化的規(guī)律是相同的，即每升高 10 大一倍， 用公式表示為 60 25 10 S(60 C)S(25 C) 2II 對于硅管， S(25 C) I =0.1A，代入公式得 60 25 10 S(60 C) 0.1 2I =1.13A 對于鍺管， S(25 C) I =10A，代入公式得 60 25 10 S(60 C) 10 2I =113A 可見，當溫度升高到 60 時，硅二極管的反問電流仍然比鍺二極管的小得多(1.13 A113A)，證明硅管的 溫度穩(wěn)定性好于鍺管。 1-10 分析圖題 1-10(a)所示電路中二極管的工作狀態(tài)(導通或截止)， 確定出 o U的值， 并將結果填入圖(b)的表中。 圖題 1-10 (a)電路圖；(b)表格與解答 解 設 1 V、 2 V導通電壓為 0.7 V。 當 A U=0， B U=0 時， 1 V、 2 V均處于正偏而導通， 則 o 0.7VU ； 當 A U=0， B U=5 V 時，看上去好像 1 V、 2 V均處于正偏而導通，而實際上， 2 V導通后， o U值被箝位在 4.3 V 上，就使 1 V處于反偏狀態(tài) 而截止，因此此時 o U=4.3 V；同理，當 A U=5 V, B U=0 V 時， 2 V截止， 1 V導通，仍有 o U=4.3 V;當 AB UU=5 V 時， 1 V、 2 V均處于正偏置而導通，此時 o 0.7U +5=4.3 V。將上述分析結果填入圖題 1-10(b)表格內。 1-11 兩只硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值分別為 Z1 U=6 V, Z2 U=9 V。設它們的正向導通電壓為 0.7 V。把它們串聯(lián)相接可得 到幾種穩(wěn)壓值，各是多少?把它們并聯(lián)相接呢? 解 當兩個穩(wěn)壓管串聯(lián)時能得到四個穩(wěn)壓值：兩只穩(wěn)壓管均反接時，其穩(wěn) 壓值為兩管穩(wěn)壓值之和，即 6+9=15 V；當 Z1 U正接， Z2 U反接時，應得 0.7+9=9.7 V；當 Z1 U反接， Z2 U正接時， 應得 6+0.7=6.7 V；當兩管均正接時，應得 0.7+0.7=1.4 V。 當兩個穩(wěn)壓管并聯(lián)時，只能得到兩種穩(wěn)壓值：兩只管子均反接時，其穩(wěn)壓值由低的那一個決定，即為 6 V，這種 情況一般不常用；當兩管中只要有一個正接，圖題 1-12 或者兩管均正接時，其穩(wěn)壓值均為 0.7 V。 1-12 測得工作在放大電路中兩個晶體管的兩個電極電流如圖題 1-12 所示。 (1)求另一個電極電流，并在圖中標出實際方向。 (2)判斷它們各是 NPN 還是 PNP 型管，標出 e、b、c 極。 (3)估算它們的和值。 圖題 1-12 解 (1)將圖題 1-12(a)中的兩個已知電流求和就是另一電極電流， 即 0.1+4=4.1mA， 其實際方向是向外流的。 圖(b) 中，將兩個已知電流相減就是另一電極電流，即 6.10.1=6mA，其實際方向也是向外流的。 (2)圖(a)中， 由電流方向及數(shù)量級得知， 只有 NPN 管滿足這個要求， 并且知 0.1mA為 b 極， 4mA為 c 極， 4.1mA 為 e 極；同理圖(b)管為 PNP 型，0.1 mA為 b 極，6 mA為 c 極，6.1mA為 e 極。上述結果已標在圖中。 (3)求圖(a)管的與值： 4 0.1 =40 40 140 0.976 圖(b)管的與值： 6 0.1 =60 60 0.984 61 1-13 一只三極管的輸出特性如圖題 1-13 的實線。試根據(jù)特性曲線求出管子的下列參數(shù)：、 CEO I、 CBO I、 (BR)CEO U和 CM P。 圖題 1-13 解 (1)圖解值 在晶體管輸出特性曲線族的放大區(qū)(曲線平行等距的區(qū)域)找一個 B (6040)AI， 對應找到 C (32)mAI， 再由的定義式可得 3 C B (32) 10 50 6040 I I (2)求值 由與的關系式計算可得 50 0.980 151 (3)求 CM P 在功耗線上任取一點，將該點所對應的縱坐標與橫坐標的讀數(shù)相乘可得 CM P值： PCM=5 mA10 V=50mW (4)確定穿透電流 CEO I B I=0A的輸出特性曲線對應的 C I值即為 CEO I，圖中已標上 C I=10A，因此 CEO I=10A (5)求 CBO I 根據(jù) CEOCBO (1)II的關系可得 CEO CBO 10 =0.196A 151 I I (6)確定擊穿電壓 (BR)CEO U 對應 B I=0A的輸出特性曲線開始上翹時的 CE U值即為 (BR)CEO U： (BR)CEO U=50 V 1-14 測得工作在放大電路中幾個晶體管的三個電極電位 1 U、 2 U、 3 U分別為下列各組數(shù)據(jù)，判斷它們是 NPN 型，還是 PNP 型?是硅管，還是鍺管?確定 e、b、c 三個電極。 (1) 1 U=3.5 V, 2 U=2.8 V, 3 U=12 V (2) 1 U=3 V, 2 U=2.8 V, 3 U=12 V (3) 1 U=6 V, 2 U=11.3 V, 3 U=12 V (4) 1 U=6 V, 2 U=11.8 V, 3 U=12 V 解 解此題的理論根據(jù)有兩條： 由 BE U值確定材料。 對于硅材料， 其 BE 0.7U V； 對于鍺材料， 其 BE U0.2 V。 由放大管的 e 結正偏，c 結反偏確 定管子的類型。 對于 NPN 管應滿足 cbe VVV；對于 PNP 管應滿足 cbe VVV，同時還能確定管子的三個電極。 (1) 12 3.52.8UU=0.7 V，因此是硅材料； 312 UUU,且均為正值，可見該管為 NPN 型，同時三個電極分 別： 1 U是 b 極； 2 U2 是 e 極； 3 U是 c 極。 (2) 12 32.8UU =0.2 V，因此是鍺材料； 312 UUU，該管是 NPN 型 ，三個電極分別： 1 U為 b 極； 2 U為 e 極； 3 U為 c 極。 (3) 32 12 11.3UU=0.7 V，因此是硅材料； 123 UUU，該管為 PNP 型，并且它的三個電極分別： 1 U為 c 極； 2 U為 b 極； 3 U為 e 極。 (4) 23 0.2UU V，因此是鍺材料； 123 UUU，該管為 PNP 型，三個電極分析： 1 U為 c 極； 2 U為 b 極； 3 U為 e 極。 1-15 絕緣柵型場效應管漏極特性曲線如圖題 1-15(a)(d)所示。 圖題 1-15 (1)說明圖(a)(d)曲線對應何種類型的場效應管。 (2)根據(jù)圖中曲線標定值確定 GS(th) U、 GS(off) U和 DSS I數(shù)值。 解 圖(a)中 GS 0U，因此是 N 溝道增強型 MOS 管。對應 D i 0 的 GS U值為開啟電壓，即 GS(th) U=3 V 圖(b)中 GS 0U，因此該管是 P 溝道增強型 MOS 管。開啟電壓為 GS(th) U 2 V 圖(c)中 GS U 0，因此是 P 溝道耗盡型 MOS 管。對應 D i的 GS U值為夾斷電壓，即 GS(off) U=2 V 對應 GS U=0 V 時的 D i值為 DSS I： DSS I=2 圖(d)中 GS U 0，因此是 N 溝道耗盡型 MOS 管。其夾斷電壓為 GS(off) U)=3 V DSS I=3 1-18 填空題 試從下述幾方面比較場效應管和晶體三極管的異同。 (1)場效應管的導電機理為，而晶體三極管為。比較兩者受溫度的影響管優(yōu)于管。 (2)場效應管屬于器件，其 G、S 間的阻抗要晶體三極管 b、e 極間的阻抗，后者則應屬于器件。 (3)晶體三極管 3 種工作區(qū)域是，與此不同，場效應管常把工作區(qū)域分為 3 種。 (4)場效應管的漏極 D 與源極 S 互換使用，而晶體三極管的集電極 C 與發(fā)射極 E 則互換使用。 解 (1)一種載流子(多子)參加導電；兩種載流子參加導電；FET；BJT。 (2)壓控；遠大于；流控。 (3)飽和、放大、截止；可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、擊穿區(qū)。 (4)b、c、e；NPN、PNP。 1-19 測得半導體三極管及場效應管三個電極對地的電位如圖題 1-19 所示，試判斷下列器件的工作狀態(tài)。 圖題 1-19 解 晶體管放大的條件：對于 NPN 型，其 Si BE 0.U7 V，各極電位關系 cbe UUU；對于 PNP 型，其 Ge BE 0.U2 V，各極電位關系 cbe UUU。 圖(1) BE 1.7U1=0.7 V，6V1.7V1V，滿足 NPN 管的放大條件，因此處于放大狀態(tài)， C I由上而下流。 圖(2)， BE 9.4( 10)U =0.6 V，1V9.4V10V，也滿足 NPN 管的放大條件，因此處于放大狀態(tài)， C I 由上而下流。 圖(3)是 N 溝道結型 FET，其放大條件是 GS 0U， DS UU。 GS 0 88U V，10V8V，滿足放大條件， 因此處于放大狀態(tài)， D I由上而下流。 圖(4)是 PNP 管，UBE= BE 2.7( 2)0.7U V，是硅材料。10V2.7V2V，滿足放大條件，因此 處于放大狀態(tài)， C I由下而上流。 圖(5)是 N 溝道耗盡型 MOS 管，要求 UGS 0， DS UU。 GS 6.42U=4.4 V,10V2V，處于放大狀態(tài)， D I 由上而下流。 圖(6)是 PNP 管。e 結反偏，因此截止。 圖(7)也是 PNP 管。e 結反偏，因此截止。 圖(8)是 PNP 管。 BE 2.5( 2)0.5U V，管子處于放大區(qū)。 圖(9)是 N 溝道增強型 MOS 管，要求 GS 0U。本例中 GS 2V0U ，因此截止。 圖(10)是 P 溝道增強型 MOS 管，要求 GS 0U。而本例中， GS 3 12V0U ，因此截止。 1-21 測得電路中三極管 3 個電極， B U、 C U、 E U的電位分別為下列各組數(shù)值： (1)0.7 V，6 V，0 V； (2)0.7 V，0.6 V，0 V； (3)1.7 V，6 V，1.0 V； (4)4.8 V，2.3 V，5.0 V； (5)0.2 V，-3 V，0 V； (6)0.2 V，0.1 V，0 V (7)4.8 V，5 V，5 V (8)0 V，0 V，6 V 試確定哪幾組數(shù)據(jù)對應的三極管處于放大狀態(tài)? 解 因為(1)(3)(4)(5)組數(shù)據(jù)滿足放大條件，所以三極管處于放大狀態(tài)，其余組數(shù)據(jù)不滿足放大條件，因此不處于放大狀 態(tài)。 第二章 思考題與習題解答 2-1 判斷正確()與錯誤()。 電路的靜態(tài)是指： (1)輸入交流信號的幅值不變時的電路狀態(tài)。( ) (2)輸入交流信號的頻率不變時的電路狀態(tài)。( ) (3)輸入交流信號且幅值為零時的狀態(tài)。( ) (4)輸入端開路時的狀態(tài)。( ) (5)輸入直流信號時的狀態(tài)。( ) 目的 澄清靜態(tài)的概念。 解 (1) 。因為這是動態(tài)概念。 (2) 。理由與(1)相同。 (3) 。即當 i 0U 時的狀態(tài)，也就是正弦波過零點對應的狀態(tài)就是靜態(tài)。 (4) 。輸入端開路時不能保證 i 0U 的條件，可能有干擾信號從輸入端竄入，因此不能保證靜態(tài)。 (5) 。這仍然是動態(tài)概念。 2-2 試判斷圖題 2-2(a)(i)所示各電路對交流正弦電壓信號能不能進行正常放大，并說明理由。 圖題 2-2 目的 檢查放大電路是否能正常放大。 分析 一個能正常工作的放大電路應該同時滿足四個原則，缺一不可。這就是：e 結正偏，c 結反偏。由直流電 源 CC V與 BB V保證。信號能輸入。信號能輸出。波形基本不失真。由合適的工作點保證。 檢查一個電路，只要有一個原則不滿足就不能正常放大。 解 圖(a)不能正常放大。因為 BB V的極性接反了，使 e 結反偏。 圖(b)不能放大。原因是 CC V極性接反了，使 c 結正偏。 圖(c)不能放大。因為 b R=0，使信號 i U通過短路線以及 CC V對地交流短路，加不到晶體管上，從而 o U=0。 圖(d)不能放大。因為 e 結處于零偏置。 圖(e)能正常工作。因為四個原則均滿足。 圖(f)不能放大。因為電容 C 有隔直作用，使 BB V不能在 b R上產(chǎn)生偏置電流，即 BQ I=0，工作點不合理。 圖(g)不能放大。因為 BB V將信號 i U對地直接短路，不能輸入到晶體管上。 圖(h)不能放大。因為 c R=0，信號不能輸出。 圖(i)能放大。四個原則均滿足。其中二極管起溫度補償作用。 2-3 電路如圖題 2-3 所示，三極管為 3AX21， b R=100k， CC V=9 V，晶體管參數(shù)=50， BE U 0.2 V。 圖題 2-3 (1)要求 C 2mAI , BB V=? (2)要求 C 2mAI ， CE U=5 V， c R=? (3)如果基極改為由電源 CC V供電，工作點不改變，則 b R值應改為多少? 目的 已知靜態(tài)工作點反算電路參數(shù)。 分析 這是一個由 PNP 鍺管構成的放大電路。計算時與求 NPN 管相同， CC V、 BB V、 BE U均不要代入負號。 單位：k，mA，V; B I用A。 解 (1) C B 2mA 5040 I I A 3 BB 0.240 10V 100=4.2 V (2) CCCE c C 95 2k 2 VU R I (3) CCBE b B 90.2 220k 0.04 VU R I 圖題 2-4 2-4 如果放大電路的接法如圖題 2-4 所示，其中 b R=120 k， c R=1.5 k， CC V=16 V,三極管為 3AX21，它的 B=40， CEO I=0。 (1)求靜態(tài)工作點處的 BQ I、 CQ I、 CEQ U值。 (2)如果原來的三極管壞了，換上一只=80 的三極管，試計算此時的靜態(tài)工作點有何變化?電路能否達到改善放大 性能的目的?為什么? 目的 已知電路參數(shù)計算靜態(tài)工作點。 分析 這是一個由 PNP 鍺管組成的簡單供偏共射電路。求 BQ I、 CQ I、 CEQ U時只需在 CEQ U前面加上負號即可。 解 (1)從 BQ I入手。 CCBE BQ b 160.2 0.13mA 120 VU I R CQBQ 40 0.135.2mAII CEQCCCQc 16 5.2 1.58.2VUVIR (2) BQ 0.13mAI不變。 CQ 80 0.1310.4mAI CEQ 16 10.4 1.50.4V1VU 可見，管子已經(jīng)飽和了，無放大作用。原因是該電路的靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，與值有關。當值增加時，Q 點向 飽和區(qū)移動。 2-5 已知圖題 2-5(a)中： b 510kR , c 10kR , L 1.5kR ， CC V=10 V。三極管的輸出特性如圖 2-5(b)所示。 圖題 2-5 (1)試用圖解法求出電路的靜態(tài)工作點，并分析這個工作點選得是否合適。 (2)在 CC V和三極管不變的情況下，為了把三極管的管壓降 CEQ U提高到 5 V 左右，可以改變哪些參數(shù)?如何改變? (3)在 CC V和三極管不變的情況下，為了使 CQ 2mAI, CEQ U=2 V，應該改變哪些參數(shù)?改成什么數(shù)值? 目的 用圖解法合理安排 Q 點。 解 (1)圖解 Q 點：用兩點法畫出直流負載線。具體做法是由直線方程 CECCCc UVIR求兩個截距： C I=0 時， CECC UV=10 V； CE U=0 時， CC C c 10 1mA 10 V I R ，連接兩點(0，1)與(10，0)的直線為直流負載線，其斜率為 c 11 0.1 10R 。估算靜態(tài)電流 B 100.7 18A 510 I ，則 B 18AI 所對應的輸出特性曲線與直流負載線的交 點即為 Q 點，如圖(b)中虛線所示。由圖示可知，Q 點靠近飽和區(qū)。 (2)改變 b R和 c Rc。有三種改法： (a) b R不變，使 c R減小，從而使 CEQ U增加。 (b) c R不變，使 b R增加， BQ I就減小， CQ I也減小，從而使 CEQ U增加。用箭頭表示法可寫成： bBQCQCEQ RIIU (c)同時使 c R減小， b R增加，也能把 CEQ U提高到 5 V 左右。 (3)先在輸出特性曲線族上圖解得到值，再計算 c R與 b R的數(shù)值。 在圖(b)上先在平行等距區(qū)域(放大區(qū))固定一個 CE U=6 V， 取 B 6 0 4 0 2 0AI ， 對應找到 C 321mAI ， 由的定義式可得 CE 3 C B 6V 1 10 20 UC I I =50 CCCEQ c CQ 102 4k 2 VU R I CCBECC b CQCQ 50 10 250k 2 VUV R II 2-6 在圖題 2-6(a)電路中，若已知 b 130kR ， c 2kR , CC V=8 V,三極管 3AG21 的輸出特性如圖 2-6(b) 所示。輸入特性如圖題 2-6(c)所示，試用圖解法求電壓放大倍數(shù)。(注：應選線性程度較好的線段， BQ I值可用估算法 求出) 圖題 2-6 如果輸入信號是交流正弦波，那么不失真(即未飽和、未截止)的輸出電壓、電流(變化量的有效值)各是多少? 目的 用圖解法可以確定電路的電壓放大倍數(shù)。 分析 本題的特殊性在于放大電路處于開載情況，此時交、直流負載線是重合的。 解 (1)估算 BQ I。 CCBE BQ b 80.2 60A 130 VU I R (2)圖解值，并計算 CQ I。 CE 3 C B (3 1) 10 8040 UC I I =50 CQBQ 50 0.063mAII (3)作直流負載線，確定 Q 點。 CC C c 8 4mA 2 V I R CECC UV=8 V 連接兩個截距 C 4mAI , CE U=8 V 的直線為直流負載線，并與 B 60AI 的輸出特性曲線的交點為 Q 點。 (4)作交流負載線，估算 CE U。 本題交流負載線與直流負載線重合，無需再畫。負載線與 B 80AI 及 B 20AI 的兩個交點之間的斜線在橫坐 標 CE u上 的 投 影 約 為0.5 V和5.6V ， 故 CE U 1.5 V ， CE U 3.8 V ， 不 失 真 動 態(tài) 變 化 范 圍 C EC E 2()3 VU U 峰值。 (5)在圖(c)上估算 BE U。 BQ 60AI，過60A作水平線與輸入特性曲線(1 V5 V)的交點為 Q 點； B 80AI 、40A時分別與輸 入特性曲線的交點垂直對應橫坐標之間的距離即為 BE U0.04 V。 (6)計算 u A、 o U、 o I值。 CE BE 3 0.04 u U A U =75 om CE 11 3 22 UU=1.5 V om o 1.5 1.412 U U 1.06 V omomc o 1.5 2 0.53mA 1.4122 IUR I 說明 由于作圖誤差，本題答案只作參考。 2-7 如果在圖題 2-6(a)電路的輸出端并聯(lián)一個負載 L 2kR 。 (1)試分析此時電壓放大倍數(shù)應是多少?交流負載線有什么變化? (2)求最大不失真的輸出電壓有效值和集電極電流變化量的有效值。 目的 練習圖解法。 解 (1)電路帶載后，其交流負載線變陡，電壓放大倍數(shù)變小。 交流負載線的具體畫法：先計算 CCCEQCQcL (/)23 (2/2)VUIRR =5 V 連接 Q 點與 CC V 點的直線為交流負載線，也作在圖題 2-6(b)上。 同理，比較不失真動態(tài)變化范圍可得到 CE 2VU， BE U=0.04 V，于是 CE BE 2 0.04 u U A U =50 (2) om CE 11 2 22 UU=1 V om o 1 1.412 U U 0.7 V om omLcL L 1 1mA(/) 2/2 U IRRR R om o 1 0.7mA 1.412 I I 說明 以上答案均為參考值。 2-8 判斷下面的提法是正確()或錯誤()。 (1)圖解法比較適于解決的問題： 輸入、輸出均為小信號時電路的交流性能；( ) 輸入正弦波信號時的輸出波形；( ) 輸出為大信號時的幅值與波形；( ) 輸入為高頻信號時的情況；( ) 靜態(tài)工作點的設置情況；( ) 輸入為低頻信號時的情況。( ) (2)h 參數(shù)等效電路法較適于解決的問題：( ) 輸入、輸出均為小信號時電路的交流性能；( ) 輸入正弦波信號時的輸出波形；( ) 輸出為大信號時的幅值與波形；( ) 輸入為高頻信號時的情況；( ) 靜態(tài)工作點的設置情況；( ) 輸入為低頻信號時的情況。( ) 目的 明確圖解法與 h 參數(shù)等效電路法的適用情況。 解 (1)，功放是大信號時也用圖解法；。 (2)；，當輸出有削波失真時不行；，等效的條件必須是小信號；，高頻時應該用混合參數(shù)型 等型電路；，h 參數(shù)等效電路是針對交流而言的，而靜態(tài)工作點是直流問題；。 2-9 畫出圖題 2-9(a)（e）各電路的直流通路，并估算它們的靜態(tài)工作點。 圖題 2-9 (a)=50, BEQ U=0.7 V;(b)=40, BEQ U=0.2 V;(c)=60, BEQ U=0.7 V; (d)=50, BEQ U=0.7V;(e)=100, BEQ U=0.6 V 目的 熟練求 Q 點。 分析 畫放大電路直流通路的方法：將電路中的隔直元件(包括耦合電容和旁路電容)斷開，保留其他部分就是直流 電路。 圖題 2-9 答案圖 解 各電路的直流通路如圖題 2-9 的答案圖。 求各電路的靜態(tài)工作點： 圖(a)：從 BQ I入手。 BQ 120.6 27mA 120(1 100) 3 I CQ 50 0.0381.9mAI CEQ 12 1.9 4U=4.4 V 圖(b): BQ 120.2 39A 300 I CQ 40 0.0391.56mAI CEQ 12(2.70.027) 3U 圖(c)： BQ 1.20.7 33A 15 I CQ 60 0.0331.98mAI CEQ 10 1.98 3U=4.06 V 圖(d): BQ 100.7 26A 300(1 50) 1 I CQ 50 0.0261.3mAI CEQ 10 1.3 (3 1)U=4.8 V 圖(e)：有兩種方法求解。 法一： BQ 120.6 27mA 120(1 100) 3 I CQ 100 0.0272.7mAI CEQ 12(2.70.027) 3U=3.8 V 法二：解聯(lián)立方程組 CEQBQ BQCEQ 0.6120 (1 100) 312 UI IU 解出 BQ 27AI, CEQ U=3.8 V，于是 CQ 100 0.0272.7mAI。 圖題 2-10 2-10 放大電路如圖題 2-10(a)所示，其中 b1 11kR , b2 39kR， Lc 2kRR, e 1kR , CC V=15 V。晶體 管的輸出特性如圖題 2-10(b)所示。 (1)在圖題 2-10(b)中畫出直流負載線。 (2)定出 Q 點(設 BEQ U=0.7 V)。 (3)在圖題 2-10(b)中畫出交流負載線。 (4)定出對應于 B I由(0100)A時， CE U的變化范圍，并由此計算 o U(正弦電壓有效值)。 目的 畫交、直流負載線。 解 (1)直流負載線的畫法與題 2-6 相同。本題中 CC C ce 15 5mA 2 1 V I RR ， CECC UV=15 V,連接這兩點的直 線為直流負載線，如圖(b)中虛線所示。其斜率為 ce 11 3RR 。 (2)估算 BBE CQ e 11 150.7 39 11 2.6mA 1 UU I R ，過 CQ 2.6mAI作水平線與直流負載線的交點為 Q 點， Q 點所對應的橫坐標為 CEQ U7 V。 3 CQ BQ 2.6 10 52A 50 I I ，其中值可在圖(b)中圖解得到。 (3)交流負載線的畫法與題 2-6 相同。 CCCEQCQcL (/)72.6 (2/2)VUIRR =9.6 V 連接 Q 點與 CC V 點的直線為交流負載線，如圖(b)中的實線所示。其斜率為 L 1 1 R 。 (4)交流負載線與 B 0AI 的輸出特性曲線的交點垂直對應到橫坐標上約是 9.5 V；交流負載線與 B 100I 的輸 出特性曲線的交點垂直對應到橫坐標上約 為 5 V。因此 CEQ 9.5 5U=4.5 V。 om min (75),(9.5 7)U=2 V om o 2 1.412 U U 1.42 V 2-11 放大電路如圖題 2-11(a)所示，其中 c 4kR , CC V=12 V，晶體管的輸出特性如圖題 2-11(b)所示。 圖題 2-11 (1)在輸出特性上畫直流負載線，如要求 C 1.5mAI ，確定此時的 Q 點，對應的 b R有多大? (2)若 b R調節(jié)到 150k，且 B I的交流分量為 b 20sinAIt，畫出 c I及 ce U的波形圖，這時出現(xiàn)什么失真? (3)若 b R調節(jié)到 600k，且 B I的交流分量 b 40sinAIt，畫出 c I及 ce U的波形圖，這時出現(xiàn)了什么失真? (4)在圖題 2-11(a)中，為什么 b R要用一個電位器加一個固定電阻串聯(lián)組成?只用一個電位器行不行，會有什么不 良后果? 目的 用圖解法分析波形失真。 解 (1) C 12 3mA 4 I ， CE U=12 V。 連接這兩點的直線為直流負載線， 如圖(b)中虛線所示。 其斜率為 c 11 4R 。 再過 C 1.5mAI 作水平線與直流負載線的交點為 Q 點。Q 點所對應的 CEQ U=6 V。 在 Q 點附近圖解 C B 2.2 1.3(mA) 6040(A) I I =45 計算 b 120.7 342k 1.5 45mA R (2)當 b R=150k時，計算 BQ I： BQ 120.7 75A 150 I BQ 75AI的輸出特性曲線與直流負載線的交點為 Q點。顯然，Q點靠近飽和區(qū)。以 Q為平衡位置畫 c I波 形，會出現(xiàn)上削波； ce U波形為下削波，即飽和失真。讀者可以自行畫出 c I、 ce U的波形。 (3)當 b R=600k時， BQ 120.7 19A 600 I ，工作點靠近截止區(qū)。此時 c I波形為下削波， ce U波形出現(xiàn)上削波， 即為截止失真。 (4)為了防止電位器短路時+ CC V直接加到管子的 b、e 極間會損壞晶體管，因此在使用電位器時必須串接一個固定 電阻共同組成偏置電阻 b R。 圖題 2-12 答案圖 (a)飽和失真(下削波)；(b)飽和失真(上削波)； (c)截止失真(上削波)；(d)截止失真(下削波) 2-12 在上題中，如三極管改用 PNP 管(電源 CC V和電容 1 C、 2 C的極性已作相應改變)，當 PNP 管的特性與上題 NPN 管相同(只是相應的+、符號改變)，而且工作點的變化及基極輸入電流 b I也與上題相同時，分析此時在示波器上 觀察到的 o U波形是否與上題相同。分別定性地畫出采用 NPN 管和 PNP 管時在示波器上應觀察到的 o U波形，并作出 比較。 目的 比較 NPN 與 PNP 管在波形失真上的不同。 解 (1) b R=150k時， o U出現(xiàn)上削波，對應飽和失真性質。 (2) b R=600k時， o U出現(xiàn)下削波，對應截止失真性質。 與題 2-11 的結果相比可知，NPN 管與 PNP 管的失真情況相反，如圖題 2-12 答案圖所示。 2-13 在圖題 2-10(a)電路中，設三極管為 3DG4，=30，電路參數(shù) b1 R=10k， b2 R=51k, c R=3k, L R=， e 500R ， CC V=12 V。 (1)計算 CQ I、 BQ I和 CEQ U； (2)如果換上一只=60 的同類型管子，估計放大電路是否能工作在正常狀態(tài)? (3)如果溫度由 10 上升至 50 ，試說明 C U(對地)將如何變化(增加、減少或基本不變)? (4)如果換上 PNP 型三極管，試說明應做出哪些改變(包括電容的極性)，才能保證正常工作。若仍為 30，你認 為各靜態(tài)值將有多大的變化?引起這種變化的原因是什么? 目的 工作點穩(wěn)定電路的分析與計算。 解 (1)從 B U入手。 b1 BCC b1b2 10 1051 R UV RR 12=1.97 V BBE CQ e 1.970.7 2.54mA 0.5 UU I R 3 CQ BQ 2.54 10 84.7A 30 I I CEQCCCQce ()122.54(3 0.5)UVIRR=3.11 V (2)如果換上=60 的同類型管子，放大電路仍能夠工作在正常狀態(tài)。因為此時 CQ I、 CEQ U均不變，只是 BQ I=42.3A變小了，但不影響 Q 點的位置。也就是說，這樣的電路工作狀態(tài)與值無關，便于維護修理及大批量生 產(chǎn)。 (3)如果溫度升高， C() U 對地 將基本不變。因為有 e R起直流負反饋作用，反饋過程如下： 當 CQEEQeCQeBE ()TIUIRIRU CQ BQ CQ I I I 穩(wěn)定！ CCCQcC() UVIR 對地 當 CQ I基本穩(wěn)定時， C() U 對地 也基本穩(wěn)定。 (4)當換上 PNP 管時，則 CC V、 1 C、 2 C、 e C性均反接。 =30 時， CQ 1.970.2 3.54mA 0.5 I ，比原來增加了。 CEQ 123.54 3.50.39VU1 V，可見管子飽和 了，原因是 BE U改變了。 2-14 判斷正確()與錯誤()。 (1)分析放大電路時，常常采用交、直流分開的分析方法。這是因為： 晶體管是非線性器件；( ) 電路中存在著電容；( ) 電路既有交流成分，又有直流成分；( ) 交流成分與直流成分變化規(guī)律不同；( ) 在一定條件下，電路可視為線性電路，因此，可用疊加定理。( ) (2)在直流通路中只考慮： 直流輸入信號的作用；( ) 直流電源作用。( ) (3)在交流通路中只考慮： 直流輸入信號的作用；( ) 直流輸入信號中變化量的作用；( ) 交流信號的作用。( ) (4)電路中各電量的交流成分是由交流信號源提供的。( ) 目的 澄清直流與交流的問題。 解 (1)；。(2)；。(3)； 。(4) 。 2-15 選擇合適的答案填空。 (1)某個處于放大狀態(tài)的電路， 當輸入電壓為 10 mV 時， 輸出電壓為 7 V； 輸入電壓為 15 mV 時， 輸出電壓為 6.5 V(以 上均為直流電壓)。它的電壓放大倍數(shù)為 。(700，100，100) (2)兩個 u A=100 的放大電路和分別對同一個具有內阻的電壓信號進行放大時，得到 o1 U=4.85 V， o2 U=4.95 V。 由此可知，放大電路 (，)比較好，因為它的 (a.放大倍數(shù)大；b.輸入電阻大；c.輸出電阻小)。向 信號源索取的電流小。設所接負載電阻相同。 (3)兩個放大電路和分別對同一個電壓信號進行放大。當輸出端開路時，輸出電壓同是 5V，都接入 2k負載 后， o1 U下降為 2.5 V， o2 U下降為 4 V。這說明放大電路的輸出電阻約為 ，放大電路的輸出電阻約 為 。(2k,0.5k,10k)比較兩個放大電路， 的帶負載能力較強。(，) 目的 計算放大電路的交流參數(shù)。 解 (1)100。因為 3 o i (6.57) 10 15 10 u U A U 100。 (2),b。 (3)2k,0.5k,。 用公式 o oL o (1) U rR U 計算、兩個放大電路的輸出電阻。 o1 5 12 2.5 r =2k o2 5 12 4 r =0.5k 2-16 設圖題 2-16(a)電路中，三極管的=60， b R=530k， cL RR=5k， CC V=6 V。 (1)估算靜態(tài)工作點； (2)求 be r值； (3)畫出放大電路的中頻等效電路； (4)求電壓放大倍數(shù) u A，輸入電阻 i r和輸出電阻