模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)胡宴如耿蘇燕高等教育出版社第二章課后答案

1、11第2章半導(dǎo)體三極管及其電路分析2.1圖P2.1所示電路中的三極管為硅管，試判斷其匸作狀態(tài)。3 V5 V2.6 V-5 V-3 V2牛y-27V廠0V3 V2.3 V1-2V-5V(a)(b)(c)(d)(e)圖 P2. 1解：(a) Ube=0.7-0V=0.7V, Ubc=0.7V-3V<0,故該NPN管發(fā)對(duì)結(jié)正偏，集電結(jié)反 偏，工作在放大狀態(tài)。(b ) Ube=2V-3V<0, Ubc=2V-5V<0,故該NPN管發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均反偏，工作在 截止?fàn)顟B(tài)。(c) Ube=3V-2.3V=0.7V, Ubc=3V-2.6=0.4V,故該 NPN 管發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均正偏，

2、工作在飽和狀態(tài)。(d) Ube=-2.7V- (-2V) =-0.7V, UBC=-2.7-(-5V)>0,故該 PNP 管發(fā)射結(jié)正 偏，集電結(jié)反偏，工作在放大狀態(tài)。(e) Ube=-3.7V- (-5V) >0, UBc=-3.7V- (_3V) =-0.7V,故該P(yáng)NP管發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏，匸作在倒置狀態(tài)。2.2放大電路中某三極管三個(gè)管腳電位分別為3.5V、2.8V、5V,試判別此管的三個(gè)電極，并說明它是NPN管還是PNP管，是硅管還是錯(cuò)管？解：三極管丄作在放大區(qū)時(shí)，5值必介J：Uc和Ue之間，故3.5V對(duì)應(yīng)的管腳為基極,Ub=3.5V,放大電路中的發(fā)射結(jié)必定正偏導(dǎo)通，其壓

3、降對(duì)硅管為0.7V,對(duì)鎧管則為0.2V。圖 P2. 3由丁 3.5V-2.8=0.7V,故2.8V對(duì)應(yīng)管腳為發(fā)射極， Ue=2.8V,且由Ube=0.7V可知是NPN硅管。顯然剩 下的5V所對(duì)應(yīng)的管腳為集電極。2.3對(duì)圖P2.3所示各三極管,試判別其三個(gè)電極，并說明它是NPN管還是PNP管，佔(zhàn)算其0值c#解：(a)因?yàn)閕BVicViE，故、腳分別為集電極、發(fā)射極和基極。由電流流向可知是NPN管：1.96niA0.04mA=49(b) 、腳分別為基極、集電極和發(fā)射極。由電流流向知是PNP管lniA0.01/14= 1002.4圖P2.4所示電路中，三極管均為硅管，P=100,試判斷齊三極管的工作

4、狀態(tài)，并求各管的Ib、Ic> UCEo9+5 V(b)lOkQ(c)+ 10V+ 12V300 kQU(：E(e)圖 P2. 4解：(a) IB =6V-0.7V51/cQ役三極管丄作在放大狀態(tài)，則Ic=PlB=100X0.1=10mAUce=16V 一 10mA X lk O =6V圖解P2. 4由TUce=6V>Uce=0.3V,三極管處J：放大狀態(tài)，故假設(shè)成立。因此三極管工作在放人狀態(tài)，IB=0.1mA, Ic=10mA,Uce=6Vo(b) IB =(5-0.7)K56/cQ=0.077H設(shè)三極管匸作在放大狀態(tài)，則得Ic= P IB=100 X 0.077=7.7mA則UC

5、e=5V 一 7.7mA X 3k Q =5 V 23.1V v0說明假設(shè)不成立，三極管己匸作在飽和區(qū)，故集電極電流為13#因此三極管的 IB=0.077111A, Ic=1.57mA, UCe=UCes0.3V(c) 發(fā)射結(jié)零偏置，故三極管截止，Ib=O, Ic=O, Uce=5Vo(d) 用戴維南定理將電路等效為圖解P2.4所示圖中 Rs=20k Q /8.2k Q =58k QVbb=8.220 + 8.2X12V=3.49V設(shè)三極管工作丁放大狀態(tài)，則由圖解P2.4可紂險(xiǎn)仝(四=3.49 0.7 山=° 026山Rb + (1+ /3)Re5.8 + 101x1Ic= 3 Ib

6、=100 X 0.026mA=2.6mAUCE=12V-2X2.6V-1X2.6V=4.2V由丁Uce>0.3V,可見上述假設(shè)及其結(jié)論都是正確的(e) 設(shè)三極管放大工作，則由圖可得10V= (IB+100IB) X 5.1 X 103+Ib X3 00 X 103+0.7Vu10-0.7故 Ib= mA0.0114mA=11.4 u A101x5.1 + 300Ic= B Ib=114mAUce10-1.14X5.1V=4.19Viii ruCE>o.3,故上述假設(shè)及其結(jié)論都是正確的。2.5圖P2.5所示電路中三極管均為硅管,B很大，試求各電路Ic、Uce、U0o解：(a)由圖可見

7、，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，故Ube0.7V,可得圖P2 5Ic6-07mA31.77mAUo=Uc=10V-1.77X5.1V=0.97VUce=Uc-Ue=097V-(-0.7V)=167V(b) 由圖可得Ue=2V+0.7V=2.7V10-2.7IcIe= mA=1.43mA5.1Uo=Uc=(3X 1.43-6)V=-1.71VUce=Vc-Ue=-1.71V-2.7V=-4.41V(c) 山圖可得Ue=-0.7V5-0.7Ic 2【e=mA=lmA4.3Uo=Uc=(15 1X 7.5)V=7.5VUce=Uc-Ue=75V- (-0.7V) =8.2V(d) 由圖可見，Vi、V2電壓降之和等

8、于Ube和Re上的壓降之和，故UE= (一 10+0.7) V=-9.3VIc *Ie= A=2.3 3mA300Uo=Uc=(0-233 X 3)V=-7VUce=Uc - UE= - 7V - (- 9.3 V )=2.3 V(e) 由于該電路由左右完全對(duì)稱的兩半邊電路構(gòu)成，故兩半邊電路中的對(duì)應(yīng)電流、電壓是相同的。由圖可紂2niAIc Pe=lmA7Uo=Uc2=(10-4.3 X 1)V=5.7VUce=Uc 一 Ue=5.7V-(-0.7V)=6.4V2.6圖P2.6(a)所示電路中，三極管的輸出伏安特性曲線如圖P2.6(b)所示，設(shè)UBEQ=0,當(dāng)Rb分別為300k Q、150k Q

9、時(shí),試用圖解法求Ic、UCEo+ 12 V3kQ圖 P2. 615#解：(1)在輸出回路中作fl流負(fù)載線令 zc=0,貝iJe=12V,得點(diǎn) M (12V, OiiiA)；令"CE=O，則 Zc=12V/3k 0=4111 A,得點(diǎn)#N (0V, 4mA),連接點(diǎn)M. N得fl流負(fù)載線，如圖解P2.6所心圖解P2. 6#(2) 佔(zhàn)算Ibq，得出閆流工作點(diǎn)V 12V當(dāng) Rg=300k Q 9 可得】bqi= =40 u ARb 300/cQV 127當(dāng)盼皿Q,可得時(shí)育二而亍80 "A由圖解P 2.6可見，Ib=Ibqi=40 u A和Ib=Ibq尸80 u A所對(duì)應(yīng)的輸出特性

10、曲線，與直流 負(fù)載線MN分別相交于Q】點(diǎn)和Q2點(diǎn)。（3）求 Ic、UCE由圖解P2.6中Q點(diǎn)分別向橫軸和縱軸作垂線.即可得：UCEqi=6V, Icqi=2iiiA同理，山Q?點(diǎn)可彳3 Uceq?=09V 9 Icq2=37mA 2.7圖P2.7所示三極管放大電路中，電容對(duì)交流信 號(hào)的容抗近似為零,isiH3t（mV）,三極管參數(shù)為P=80, Ube <on）=0.7V> ibb/=200 0 ,試分析:（1）計(jì)算靜態(tài)工作 點(diǎn)參數(shù)Ibq、Icq、Uceq；（2）I凹出交渝通路和小信號(hào)等 效電路；（3）求 ube、iB、ic、uceo解：（1）計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Ibq=Rr12V-

11、0.1V=0.024mA=24 u A470/cQIcq= P Ibq=80 X 0.024mA=1.92mAUceq=Vcc 一 IcqRc=12V 一 1.92111 A X 3.9k Q =4.5IV（2）畫出放大電路的交流通路和小信號(hào)等效電路如圖解P2.7 （a）、（b）所示（3）動(dòng)態(tài)分析，求交流量、厲、一、"c由riEQ21.92mA,故可求得(a)(b)圖解P2. 717由解圖F2.7 （b）可得#« 2.83sin 血(加7)#ic=B ib=80 X 2.18sin <*)t( n A) 0.17sinwt(mA)uce=icRc=3.9X 0.17s

12、iii cat(v) 0.66sin 3t(V)(4) 求合成電壓和電流U0£=U BEQbe=( 0.7+0.00283siii 3t ) V ip=lBQ+ib=(24+2.18sin 31) p A ic=IcQ+ic=( 1 92+0.17sin 3 t)mA i>CE=UcEQ+Uce=(4.51 0.66sin 3t)V2.8圖P2.8所示三極管放大電路中，電容對(duì)交流信號(hào)的容抗近似為零,g=10sin3t（mV）,三極管參數(shù)為 a =0.98,UBE（ori）= 一0.3V, rbb=200Q,試分析:（1）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)Ibq、Icq、UCEq;（2）畫出交流

13、通路和小信號(hào)等效電路;（3）求UBE、d d UCEo470 kn解：（1）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)圖 P2. 8#p = 21-a1-0.98Icq= P Ibq=49 X 0.021inA=1.03mAUCEq= - Vcc+IcQRc=( -10+1.03 X 2)V=-7.94V(2) 畫出放人電路的交流通路和小信號(hào)等效電路如圖解P2.8(a)> (b)所示(3) 計(jì)算交流量 Ube、ib、ic、Uce因?yàn)?卞二張+ (1 + 0)26厶。(200Q + d + 49)x 崙如 1.46AQ故由圖解P2.8 (b)可得i】beF=l°sin 3 t(mV)=losing 6 85

14、smwt1.46(U A)=0365l4#=0365l4#ic=P ib=49X685sin3t( p A) 034sin 3t(mA)%e=icRc=2X 0.34sin 3t(V)= 0.68siii cot(V)u(b)=0365l4#=0365l4#圖解P2. 8(4) 求合成電壓、電流UBE=UBEQ+l】be=( 一 0.3+0.01sil】3 t ) V比較圖P2.8和圖解P2.8 (b)中電流Ib、lc的方向可得iB=】BQ ib=(21 685sin3t) y Aic=IcQ ic=( 1.03 0.34siii 31 )111 Al】CE=UcEQ+Uce=( 7.94 0

15、.68sill 3 t)V2.9用示波器觀測(cè)圖P2.9 (a)所示電路的波形。(1)若波形如圖P2.9 (b)所示, 試問這是何種失真？如何調(diào)節(jié)Rb的移動(dòng)觸點(diǎn)才能消除之？(2)若波形如圖P2.9(c)所 示，則乂為何種失真？如何調(diào)節(jié)Rb的移動(dòng)觸點(diǎn)來消除之？(3)若恥波形如圖P2.9 (d) 所示，試分析失真原因，指出消除失真的措施。(d)解：圖P2.9 (a)所示電路為NPN管組成的共發(fā)射極放大電路，u°=Uce。(1) 圖P2.9 (b)所示波形出現(xiàn)頂部削波失真，是由于Q點(diǎn)太低，NPN管工作進(jìn) 入截止區(qū)所引起的截止失真，如圖解P2.9 (a)所示，將Rb觸點(diǎn)下移可減小Rb，增大Ic

16、q， 從而消除截止失真。(2) 圖P2.9 (b)所示波形出現(xiàn)底部削波失真，是由于Q點(diǎn)太高，NPN管工作進(jìn) 入飽和區(qū)所引起的飽和失真，如圖解P2.9 (b)所示。將Rb觸點(diǎn)上移，可減小Icq,從而 消除飽和失真。(3) 圖P2.9 (c)所示波形既有頂部削波失真，乂有底部削波失真，這是由于輸入 信號(hào)過大，使NPN管工作進(jìn)入截止區(qū)和飽和區(qū)所引起的失真，減小輸入信號(hào)，使NPN管 始終工作于放人區(qū)，就可消除這種失真。(a)(b)圖解P2. 92.10圖P2.10所示三極管“非門”電路中，三極管 的卩值最小應(yīng)為多大，才能使“非門”正常匸作？解：當(dāng)輸入高電平時(shí)，三極管應(yīng)飽和；輸入低電平 時(shí)，三極管應(yīng)截止

17、，這樣才能使“非門”正常工作。IB=5-0.70.7-(-12)"7320由圖P2.10可見，時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，三極管 截止。當(dāng)ui=5V時(shí)，三極管導(dǎo)通，可求得=0365l4#為使三極管飽和，應(yīng)滿足3 Ib NIcs - =12 mA故得Q、12P 鼻330.365即B的最小值約為33。2.11場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖P2.ll所示，試拆出各場(chǎng)效應(yīng)管的類糧并畫出電路符號(hào)；對(duì)于耗盡型管求出UGS off、loss；對(duì)于增強(qiáng)型管求出UGS(th)。圖 P2. 1121#解：(a)由于UGS可為正、負(fù)、零、故為耗盡型MOS管；由于Ms (冊(cè)=一8<0,故為N溝道耗盡型MOS管,其電路

18、符號(hào)如圖解P2.ll (a)所示。由圖P2.11(a)可得gsFmA。(c)I j B(d)圖解P2 11(b) 由J：ugsW0,故為N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，其電路符號(hào)如圖解P2.ll (b)所示。 由圖 P2.ll (b)可得 UGs(off，=-5V, IDSS=5mAo由丁Ugs可為正、負(fù)、零，且Ugs off，=2V,故為耗盡型PMOS管，電路符號(hào)如 圖解P2.ll (c)所示。由圖 P2.ll (c)可得Ucscoff, =2VJDSS=2mA.#(c) 由于Ugs>0,故為增強(qiáng)型NMOS管，電路符號(hào)如圖解P2.ll (d)所示,由圖P2.ll(c)可得 u(jsg=rv o2.

19、12場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖P2.12所示，試指出各場(chǎng)效應(yīng)管的類糧并畫出電路符號(hào);對(duì)于耗盡型管求出Ugs冊(cè)、Idss；對(duì)于增強(qiáng)型管求出Ugs(沖。ijmAuos-+0.5 VZD/mA1.00.75 I廠°x0.25 /ov-05 V-1 V-15 V'1520 uDS/V(a)5 V4V3 V“os=2 V4812=V(b)由丁柵極無電流，故由圖P2.14可得Ugsq=-IdqRs圖 P2. 14由丁柵極無電流，故由圖P2.14可得Ugsq=-IdqRs圖 P2. 14圖 P2. 12解：(a)由于UGS可為正、負(fù)、零，UGs(off-=-1.5V,故為耗盡型NMOS管，

20、電路符號(hào)如圖解P2.12 (a)所示。由圖P2.12(a)可得，iigS=0V時(shí)的漏極飽和電流值為IDSS0.8mA.(b) 由于Ws>0,故為増強(qiáng)型NMOS管，電路符號(hào)如圖解P2.12 (b)所示。由圖P2.12(b)可得 Ugs th1 =2V(c) 由丁-UgsWO,故為N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，電路符號(hào)如圖解P2.12 (c)所示。由圖 2.12(c)可再 Uqs off> =4V 9 Idss=4ii】A(d) 由J：uos<0,故為增強(qiáng)型PMOS管，電路符號(hào)如解圖P2.12 (d)所示。山圖2.12(d)可 Ugs(th> =V oDJDJI)1Bn<；巧B

21、(b)D(d) S2.13試根據(jù)圖P2.12(b)、(d)所示的場(chǎng)效應(yīng)管輸出特性，分別作出uds=8V(或i】ds=- 8V)時(shí)的轉(zhuǎn)移特性曲線。解:在圖P212(b)中,作垂直線Uds=8V與輸出曲線族相交,如圖解P2.12 (a)所示。由交點(diǎn)可知，當(dāng)uos分別為5V、4V、3V和2V時(shí),4分別為2.8mA、1.7mA、0.8mA和0.1mAo由此可作出轉(zhuǎn)移特性曲線,如圖解P2.12 (b)所示。£D/!nAIla =8V4 U IZ uw/ViD/mA -IE =8V-4 V4 3 2 102VGS-1V8(2- i< w Af(f)M)由丁柵極無電流，故由圖P2.14可得U

22、gsq=-IdqRs圖 P2. 14由丁柵極無電流，故由圖P2.14可得Ugsq=-IdqRs圖 P2. 141+15 V?I-12&n-o"牡MC t=圖解P213(2)同理,對(duì)圖P2.12 (d)作垂直線一uDs=8V,可得交點(diǎn)如圖解P2.12(c)所示,可見,當(dāng) Ms 分別為一4V、3V、 2V 和一IV 時(shí)，i° 為 35mA、2.2mA. 0.9niA> 0.1mA,故可作岀轉(zhuǎn)移特性曲線如圖解P2.12 (d)所示。2.14圖P2.14所示場(chǎng)效應(yīng)管電路中，m=50sin3 t(mV),場(chǎng)效應(yīng)管參數(shù)為 Idss=7imA, Ugs 血)=8V, 試分析

23、:(1)靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)Ugsq、Idq、 Udsq；(2) 畫岀交流通路和小信號(hào)等效電路；(3)求電壓放大倍 數(shù) AuIqXo解：(1)計(jì)算掙態(tài)工作點(diǎn)：由丁柵極無電流，故由圖P2.14可得Ugsq=-IdqRs圖 P2. 14結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管飽和I作時(shí)有U GS(off )將Rs=lkQ. IDSS=7mA. UGS(off)= 8V分別代入上面為式，聯(lián)列求解這個(gè)方程組，可得 IDQ1=22.2mA, Idq2=2.9i】A,對(duì)于結(jié)教場(chǎng)效應(yīng)管，Id<Idss，故Idqi值不介理，應(yīng)舍棄，因此 Idq=2.9iiiA,Ugsq-1 X2.9V=2.9VUdsq=VDd-(Rd+Rs)Idq=1 5-(2+1) X 2.9V=+6.3V(