模擬電路課后答案

1、習 題3.1 在晶體管放大電路中，測得兩個晶體管各個電極的電流如圖P3.1所示，試分別標出各個晶體管的管腳e、b和c ；判斷各晶體管是NPN型還是PNP型；并分別估算它們的b值。圖P3.1答：（a）從左至右依次為b， e， c，NPN，40（b）從左至右依次為b， c， e，PNP，60說明：(a)只有NPN管的基極電流和集電極電流是流進管子的，故該晶體管應為NPN型；因為晶體管的集電極電流大于大于基極電流，故由左腳和右腳流進的電流的大小可判定左腳應為基極b，而右腳應為集電極c，剩下的中間腳只能是發(fā)射極e了； 晶體管的 。 （b）由左腳流出電流的大小與右腳流進電流的大小的比較可判定左腳為基極b

2、，由基極電流是流出可判定該晶體管為PNP型；由該晶體管為PNP型及右腳電流是流入可判定右腳為發(fā)射極e，剩下的中間腳當然就是集電極c了；晶體管的3.2用直流電壓表測得電路中晶體管各電極的對地靜態(tài)電位如圖P3.2所示，試判斷這些晶體管分別處于什么狀態(tài)(放大、飽和、截止、損壞)。圖P3.2解：（1）NPN型晶體管，發(fā)射結正向偏置電壓0.7V，集電結反向偏置，故該晶體管處于放大狀態(tài)；（2）PNP型晶體管，發(fā)射結正向偏置電壓0.7V，集電結反向偏置，故該晶體管處于放大狀態(tài)；（3）NPN型晶體管，發(fā)射結偏置電壓-0.7V，為反向偏置，集電結反向偏置，故該晶體管處于截止狀態(tài)；（4）NPN型晶體管，發(fā)射結正向

3、偏置，正常情況下發(fā)射結正向電壓應約為0.7V，現(xiàn)正 向電壓為3V，可推斷為發(fā)射結斷路，故該晶體管已損壞；（5）PNP型晶體管，發(fā)射結正向偏置電壓0.7V，集電結也正向偏置電壓0.4V，故該晶體管處于飽和狀態(tài)。3.3某晶體管的輸出特性如圖P3.3所示，試求該管子的、和PCM。圖P3.3答：100， ICEO10A ，55V，PCM100mW說明：如圖所示，可取兩根曲線對應的來計算值： 也可取曲線對應的來計算值：； 時，對應的集電極電流就是集射反向穿透電流ICEO。從圖上可看到，當 時，故ICEO10A； 從圖上可看到，對應于 的在后急劇增大，故55V；可選取曲線上的任一點對應的值和值來計算值。如

4、選取A點，則對應的和，故。3.4電路如圖P3.4所示，已知晶體管的b50，在下列情況下，用直流電壓表測晶體管的集電極電位，應分別為多少？設VCC12V，晶體管飽和壓降VCES0.5V。 （1）正常情況 （2）Rb1短路 （3）Rb1開路 （4）Rb2開路 （5）RC短路圖P3.4解：設VBEQ0.7V。則（1）基極靜態(tài)電流 （2）由于VBEQ0V，IBQ0，晶體管截止，ICQIBQ0，故VCEQ12V。（3）此時，基極電流 而臨界飽和基極電流 由于，故晶體管飽和，VCEQVCES0.5V。 （4）IBQ0，晶體管截止，與（2）小題相同，VCEQ12V。（5）由于集電極直接接直流電源，故VCEQ

5、VCC12V。 3.5 在圖P3.5所示電路中，T為硅晶體管，50。當開關S分別接到A、B、C端時，判斷晶體管的工作狀態(tài)（放大、飽和、截止），并確定VO的近似值。 圖P3.5解：開關S接A時，而可見，故晶體管T處于放大狀態(tài) ，此時 ；開關S接B時，而，可見，故晶體管T處于飽和狀態(tài) ，此時 ；開關S接C時，晶體管T的發(fā)射結為反向偏置，故晶體管T處于截止狀態(tài)， 。3.6 試分析圖P3.6所示各電路是否能夠放大正弦交流信號，簡述理由。設圖中所有電容對交流信號均可視為短路。 圖P3.6解：（a）不能放大，因交流輸入信號被直流電源短路了。（b）不能放大，因晶體管的發(fā)射結處于反向偏置狀態(tài)。（c）不能放大，

6、因輸出端直接接于電源，交流輸出信號被直流電源短路了。（d）不能放大，因輸出端接于電容兩端，輸出信號被電容短路。3.7放大電路及晶體管輸出特性如圖P3.7所示。設晶體管的VBEQ0.7V，VCES0.5V，電容容量足夠大，對交流信號可視為短路。（1）估算靜態(tài)時的IBQ；（2）用圖解法確定靜態(tài)時的ICQ和VCEQ；（3）用圖解法分別求出RL和RL1.5k時的最大不失真輸出電壓幅值VOM。圖P3.7解：（1）；（2）直流負載線方程為： 取，則；取，則在晶體管的輸出特性曲線上過點（0，10mA）和點（15V，0）作一直線，即為直流負載線，如圖所示。該直流負載線與IBQ=60µA曲線的交點Q即

7、為直流工作點。由圖上可讀出Q點對應的ICQ6mA， VCEQ6V。（3）當RL時，交流負載線與直流負載線相同，由圖可讀出，輸出電壓最大正向幅度，輸出電壓最大負向幅度， 故最大不失真輸出電壓幅值；當RL1.5k時， 交流負載線的斜率為，且與直流負載線在Q點相交，故過Q點作斜率為的直線即為交流負載線，如圖所示；【還可用另一方法作出交流負載線： 交流負載線的方程可寫為：， 其中，故點是交流負載線上的一個點，點是交流負載線上的另一個點，靜態(tài)工作點Q點也是交流負載線上的一個點，所以，只要過點、點和靜態(tài)工作點Q點中任意兩點作一直線便是交流負載線。在本題中，Q點對應的ICQ6mA，VCEQ6V，則過點、點和

8、靜態(tài)工作點中任意兩點作直線就可畫出本題的交流負載線如圖所示，與前面方法畫出的完全一樣。】由本題的交流負載線和靜態(tài)工作點可讀出，輸出電壓最大正向幅度，輸出電壓最大負向幅度， 故最大不失真輸出電壓幅值。3.8共射放大電路及晶體管的輸出特性如圖P3.8所示。取，按下列不同條件估算基極靜態(tài)電流IBQ，并用圖解法確定輸出特性圖上的靜態(tài)工作點Q（要求標出Q點位置和確定ICQ、VCEQ的值）。分析偏置電阻、集電極電阻和電源電壓變化對靜態(tài)工作點Q的影響。(1) VCC12V，150，2，求Q1；(2) VCC12V，110，2，求Q2；(3) VCC12V，150，3，求Q3；(4) VCC8V， 150，2

9、，求Q4。圖P3.8解：（1）先確定Q1 參見3.7題（2）小題的方法畫直流負載線：直流負載線方程為： 取，則；取，則在晶體管的輸出特性曲線上過點（0，6mA）和點（12V，0）作一直線，即為直流負載線，如圖所示。該直流負載線與IB=75µA曲線的交點Q1即為直流工作點。由圖上可讀出Q1點對應的ICQ4mA， VCEQ4V。綜和起來，就是Q1：IBQ75A， ICQ4mA， VCEQ4V 對不同的條件可用相同的方法分別估算IBQ，作出直流負載線和確定Q點，結果如下：（2）Q2：IBQ100A， ICQ5.2mA， VCEQ1.7V.（3）Q3：IBQ75A， ICQ3.5mA， VC

10、EQ1.5V（4）Q4：IBQ49A， ICQ2.5mA， VCEQ3V各種不同條件下的直流負載線和Q點如圖所示。由以上結果可總結出偏置電阻、集電極電阻和電源電壓變化對靜態(tài)工作點Q的影響如下： 由Q1和Q2對應的工作條件比較可知：偏置電阻Rb增大，Q點沿直流負載線向右下方移動，容易進入截止區(qū)；反之，偏置電阻Rb減小，Q點沿直流負載線向左上方移動，容易進入飽和區(qū)。 由Q1和Q3對應的工作條件比較可知：集電極電阻Rc增大，Q點向左移動，容易進入飽和區(qū)；反之，集電極電阻Rc減小，Q點向右移動，容易進入過損耗區(qū)。 由Q1和Q4對應的工作條件比較可知：電源電壓VCC增大，Q點向右上方移動，可增大最大不失

11、真輸出電壓；反之，電源電壓VCC減小，Q點向左下方移動，輸出動態(tài)范圍變小，輸出信號容易出現(xiàn)雙向切頂失真。3.9 圖P3.8所示電路中，由于電路參數(shù)不同，在輸入電壓為正弦波時，測得輸出電壓波形分別如圖P3.9(a)、(b)、(c)所示，試說明電路分別產(chǎn)生了什么失真，如何消除（不許改變負載電阻）?解：該電路屬反相電壓放大電路，輸出信號與輸入信號相位相反，輸出信號的最小值對應于輸入信號的最大值。（a）輸出信號最小值處出現(xiàn)切頂失真，對應于輸入信號取最大值時失真，故為飽和失真。增大Rb可減小基極靜態(tài)電流IBQ，進而減小集電極靜態(tài)電流ICQ，使靜態(tài)工作點下移，以便消除飽和失真；減小輸入信號v i的幅度也有

12、助于消除飽和失真。（b）輸出信號最大值處出現(xiàn)切頂失真，對應于輸入信號取最小值時失真，故為截止失真。減小Rb可增大基極靜態(tài)電流IBQ，進而增大集電極靜態(tài)電流ICQ，使靜態(tài)工作點上移，以便消除截止失真；減小輸入信號v i的幅度也有助于消除截止失真。(c) 同時出現(xiàn)飽和失真和截止失真。只能通過減小輸入信號vi的幅度或提高電源電壓VCC消除失真。3.10放大電路及相應的晶體管輸出特性如圖P3.10所示，直流負載線和Q點已標在圖上，。(1) 確定VCC，、的數(shù)值（設VBEQ0.7V）；(2) 畫出交流負載線，標出關鍵點的數(shù)值；(3) 這種情況下，最大不失真輸出電壓幅值是多少？(4) 為獲得更大的不失真輸

13、出電壓，應增大還是減?。繄DP3.10解：（1）直流負載線與軸交點的橫坐標就是直流電源電壓值，從圖上可看出：VCC12V； 直流負載線的斜率等于，即，故 ；由圖上可看出，故 。（2） 參見3.7題（3）小題， 過Q點作斜率為的直線，與vCE軸交點為，與iC軸交點為，該直線即為交流負載線，如圖所示。 （3）由交流負載線和靜態(tài)工作點可看出，輸出電壓最大正向幅度，輸出電壓最大負向幅度， 故最大不失真輸出電壓幅值。（4）為獲得更大的不失真輸出電壓，Rb應減小，使靜態(tài)工作點Q點上移。3.11 共射放大電路及晶體管輸出特性如圖P3.11所示，設晶體管的VBEQ0.7V，電容的容量足夠大，對交流信號可視為短路

14、。(1) 在輸出特性曲線上畫出該放大電路的直流負載線和交流負載線，標明靜態(tài)工作點Q；(2) 確定靜態(tài)時ICQ和VCEQ的值；(3) 在這種情況下，最大不失真輸出電壓幅值是多少？(4) 當逐漸增大正弦輸入電壓幅度時，首先出現(xiàn)飽和失真還是截止失真？(5) 為了獲得盡量大的不失真輸出電壓，應增大還是減?。繄DP3.11解：（1），參見3.7題第（2）小題的方法可作出直流負載線并確定Q點如下：參見3.7題第（3）小題的方法作交流負載線：過Q點作斜率為的直線即為交流負載線；或者，由圖可讀出Q點對應的ICQ2mA，VCEQ3V，則過點、點和靜態(tài)工作點中任意兩點作直線也可畫出交流負載線。（2）由圖上的直流負載

15、線可讀出Q點對應的ICQ2mA，VCEQ3V。（3）由交流負載線和靜態(tài)工作點可看出，輸出電壓最大正向幅度，輸出電壓最大負向幅度， 故最大不失真輸出電壓幅值。（4）隨著輸入信號幅度的逐漸增大，輸出信號的幅度也相應增大，由于本題中的靜態(tài)工作點Q點在交流負載線上處于偏低的位置，將首先出現(xiàn)截止失真。（5）因本題的靜態(tài)工作點Q點偏低，為了獲得盡量大的不失真輸出電壓，應減小Rb（理由可參見3.8題中Rb變化對靜態(tài)工作點的影響的分析），使靜態(tài)工作點Q點上移到接近交流負載線的中間位置。3.12已知圖P3.12所示電路中晶體管的100，VBEQ0.7V，電容的容量足夠大，對交流信號可視為短路。（1）估算電路靜態(tài)

16、時的、；（2）求；（3）畫出簡化h參數(shù)交流等效電路圖；（4）求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。圖P3.12解：（1） （2）（3）對交流信號而言，電容和直流電源可視為短路，由此可畫出原電路的簡化h參數(shù)交流小信號等效電路圖如下:（4）電壓放大倍數(shù) 輸入電阻 =1.92k 輸出電阻= RC=6.2k3.13 在圖P3.12所示電路中，設某一參數(shù)變化時其余參數(shù)不變，在表中填入：A.增大 B.減小 C.基本不變參數(shù)變化IBQVCEQRiRoRb增大Rc增大RL增大解：參數(shù)變化IBQVCEQRiRoRb增大BABACRc增大CBACARL增大CCBCC3.14已知圖P3.14所示電路中晶體管的80，VBEQ0.3V，電容的容量足夠大，對交流信號可視為短路。(1) 計算電路的靜態(tài)工作點、；(2) 求；(3) 畫出簡化h參數(shù)交流小信號等效電路圖；(4) 求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻；(5) 與3.12題比較，你得出什么結論？圖P3.14解：（1） （2） （3） 對交流信號而言，電容和直流電源可視為短路，由此可畫出原電路的簡化h參數(shù)交流小信號等效電路圖如下:（4）電壓放大倍數(shù) 輸入電阻 =2.2k 輸出電阻= RC= 3k（5）PNP型晶體管與NPN型晶體管的h參數(shù)交流小信號等效電路是相同