電子電工 第七單元

1、 107 第9章 晶體三極管及基本放大電路第8章 晶體三極管及基本放大電路【思8.1.1】不能互換。因為集電區(qū)的摻雜濃度比發(fā)射區(qū)的摻雜濃度低。【思8.1.2】不相同，在飽和區(qū)時其集電極電流基本上達到最大值，在截止區(qū)時其集電極電流很小，近似為零，這兩種情況下電流放大系數(shù)均很小，在放大區(qū)時，電流放大系數(shù)最大。【思8.1.3】選用前一個三極管較好，雖然它的電流放大系數(shù)小，但它的穿透電流小，所以，它的熱穩(wěn)定性就較好?！舅?.1.4】能確定它的直流電流放大系數(shù)，50，但不能確定它的交流電流放大系數(shù)。因為交流放大倍數(shù)是晶體管工作在動態(tài)(有輸入信號)時IC與IB的比值。通常有?！舅?.2.1】調(diào)節(jié)RB使基極

2、電位VB升高，則IB增大，IC也增大，UCE則減小，VC也減小?！舅?.2.2】當(dāng)三極管放大電路加上直流電源后，若輸入信號為零，此時電路中存在的直流成分在輸出特性曲線上所對應(yīng)的點叫靜態(tài)工作點，合適的靜態(tài)工作點可使放大電路減少非線性失真。【思8.2.3】若RC不變，則tan1/RC也不變，所以直流負(fù)載線的斜率不變，此時增大UCC則直流負(fù)載線平行向右上方移動，減小UCC，則直流負(fù)載線平行向左下方移動，如圖9-2所示曲線(1)。若UCC不變，則直流負(fù)載線在輸出特性橫軸上的截距不變，此時增大RC，則tan1/RC減小，直流負(fù)載線變平坦，減小RC，則直流負(fù)載線變陡，如圖8-2所示曲線(2)。圖8-2 思

3、考題8.2.3的電路圖直流負(fù)載線的斜率為tan1/RC(此時RL不加考慮)，它反映了靜態(tài)電流IC與電壓UCE之間的變化關(guān)系。而交流負(fù)載線反映的是動態(tài)時電流iC和電壓uCE之間的變化關(guān)系，它的斜率為tan1/R'L，因為RC>，所以交流負(fù)載線比直流負(fù)載線要陡些。直流負(fù)載線和交流負(fù)載線都必須經(jīng)過靜態(tài)工作點。【思8.2.4】因為三極管放大電路的輸入電阻ri越大，從信號源上分得的電壓就越高，同時也減輕了信號源的負(fù)擔(dān)，所以，三極管放大電路的輸入電阻高些好。若三極管放大電路的輸出電阻ro越小，其帶負(fù)載后，ro上分壓就越小，負(fù)載變化時負(fù)載兩端電壓變化小，即帶負(fù)載能力強，所以，三極管放大電路的輸

4、出電阻低些好。三極管放大電路的帶負(fù)載能力是指三極管放大電路帶負(fù)載后，其輸出電壓下降的變化量，輸出電壓下降越多，帶負(fù)載能力就越弱，輸出電壓下降越少，帶負(fù)載能力就越強。【思8.2.5】在分壓式偏置電路中，若I2>>IB和VB>> UBE，一般情況下，對硅管而言，當(dāng)I2(510)IB、VB(510)UBE時，可使靜態(tài)工作點穩(wěn)定。其穩(wěn)定靜態(tài)工作點的過程為T()ICIEVEUBE(VBVE)IBIC。發(fā)射極電阻的旁路電容CE的作用是對直流而言，可看成斷路不起作用，電路通過RE的作用能使靜態(tài)工作點穩(wěn)定；對交流而言，它因與RE并聯(lián)且可看成短路，所以RE不起作用，使電路的電壓放大倍數(shù)不

5、會因為其負(fù)反饋作用而下降。【思8.2.6】在分壓式偏置電路中，因為，VBUCC，ICIE，所以，IC和VB一樣，與三極管的參數(shù)無關(guān)，不受溫度變化的影響，即更換同一類型的三極管對放大電路的靜態(tài)值無影響?！舅?.3.1】放大電路在高頻段，由于三極管存在極間電容和聯(lián)線分布電容，它們等效到輸出端的電容Co不能看成開路，對高頻段信號的容抗將減小，Co與輸出端的電阻并聯(lián)后，可使總輸出阻抗減小，因而使輸出電壓減小；再就是在高頻段，載流子從發(fā)射區(qū)到集電區(qū)需要一定的時間，若頻率很高，在正半周載流子尚未全部到達集電區(qū)時，輸入信號就已改變了極性，這就使集電極電流的變化幅度下降，因而值降低，即電壓放大倍數(shù)將下降，所以

6、，電壓放大倍數(shù)將隨著信號頻率的升高而降低。放大電路在低頻段，雖然耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容量較大，但由于低頻段信號頻率較低，耦合電容和旁路電容的容抗較大，其分壓作用不能忽略，故放大倍數(shù)要下降，所以，電壓放大倍數(shù)將隨著信號頻率的降低而下降?！舅?.3.2】通頻帶BW表明了放大電路對不同頻率輸入信號的響應(yīng)能力。通常要求低頻放大電路的通頻帶要寬一些，讓非正弦信號中幅值較大的各次諧波頻率都在通頻帶的范圍內(nèi)，其放大倍數(shù)不變，盡量減小頻率失真。同時對測量儀器(如晶體管電壓表)測量不同的頻率信號時，電壓放大倍數(shù)應(yīng)該盡量做到一樣，以免引起誤差，所以放大電路的通頻帶要寬一些?！舅?.3.3】一般情況下，雖然多

7、級放大電路的電壓放大倍數(shù)增加了，但它的通頻帶卻變窄了，而且比組成它的任何一級單個放大電路的通頻帶都要窄，其幅頻特性如圖8-3所示。其中曲線(1)為兩個單級放大電路的頻率特性，曲線(2)為組成兩級放大電路后的頻率特性。圖8-3 多級和單級放大電路頻率特性的比較【思8.3.4】放大電路對不同頻率的信號在幅度和相位上的放大效果是不完全一樣的，輸出信號不能重現(xiàn)輸入信號的波形，造成輸出信號的幅度失真叫幅頻失真，造成輸出信號的相位失真叫相頻失真，二者統(tǒng)稱為頻率失真。例如廣播的語言和音樂信號、電視的圖像和伴音信號以及非電量通過傳感器變換所得的信號等都含有基波和各種頻率的諧波分量。又由于在放大電路中，含有各種

8、不同容量的電容元件(如耦合電容、旁路電容、三極管的結(jié)電容及聯(lián)線分布電容)，它們對不同頻率的信號所呈現(xiàn)的容抗值是不相同的。所以，造成幅頻失真和相頻失真?！舅?.4.1】(1) 要求輸出電壓Uo基本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻，應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋；(2) 要求輸出電壓Uo基本穩(wěn)定，并能減小輸入電阻，應(yīng)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋；(3) 要求輸出電流Ic基本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻，應(yīng)引入電流串聯(lián)負(fù)反饋；(4) 要求輸出電流Ic基本穩(wěn)定，并能減小輸入電阻，應(yīng)引入電流并聯(lián)負(fù)反饋；【思8.4.2】在上題8.4.1中，第(1)問答案，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋能同時提高輸入電阻和減小輸出電阻。【思8.4.3】若輸入信號本身為一

9、個失真的正弦波，加入負(fù)反饋后不能改善輸出波形的失真，因為，負(fù)反饋是把失真了的輸出波形反送到輸入端后，與沒有失真的輸出波形疊加，改變了輸入端的凈輸入波形，經(jīng)放大后，可改善輸出波形的失真?！舅?.4.4】在負(fù)反饋放大電路中，因為，若反饋系數(shù)發(fā)生變化，閉環(huán)放大電路電壓放大倍數(shù)則不能保持穩(wěn)定?！舅?.4.5】保持收音機收聽的音量不變時，不能在收音機的放大電路中引入負(fù)反饋來減小外部干擾信號的影響，但負(fù)反饋能抑制放大電路出現(xiàn)的內(nèi)部干擾信號。因為引入負(fù)反饋后，有用信號電壓、內(nèi)部噪聲和內(nèi)部干擾信號將同時減小，而有用信號減小后，可通過增大輸入信號進行彌補，但噪聲和干擾信號不會再增大，從而提高了信噪比?！舅?.5

10、.1】甲類狀態(tài)的靜態(tài)工作點大致在交流負(fù)載線的中點，在甲類狀態(tài)不論有無輸入信號，電源供給的功率PEUCCIC總是不變的。當(dāng)無輸入信號時，電源功率全部消耗在管子和電阻上(以管子的集電極損耗為主)，當(dāng)有輸入信號時，其中一部分轉(zhuǎn)換為有用的輸出功率Po，信號愈大，其輸出功率也愈大。所以，在甲類狀態(tài)，管耗大、效率低(50%)，但輸出波形基本上不失真。甲乙類狀態(tài)是在UCC一定的條件下，使靜態(tài)電流減小，即將靜態(tài)工作點Q沿負(fù)載線下移，以達到減小電源供給的功率，顯然這種工作狀態(tài)管耗減小了，效率也提高了，但也產(chǎn)生了輸出波形的失真。乙類狀態(tài)是當(dāng)將靜態(tài)工作點下移到IC0處，則管耗更小，效率更高(78.5%)，但輸出波形

11、的失真更大(相當(dāng)于半波)?！舅?.5.2】由于三極管輸入特性有一段死區(qū)電壓，當(dāng)輸入信號小于三極管死區(qū)電壓時，三極管的基極電流基本為零，處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出電流和輸出電壓均為零，因此輸出電流、輸出電壓及基極電流在經(jīng)過零點附近時，將產(chǎn)生嚴(yán)重的波形失真，這種失真叫交越失真。為了避免交越失真，可使靜態(tài)工作點稍高于截止點，避開死區(qū)段，讓放大電路工作在甲乙類狀態(tài)?！舅?.5.3】在OTL電路中，為了不使CL放電過程中(此時uC相當(dāng)于一個電源)其電壓下降過多，所以，CL的電容量必須足夠大，且當(dāng)CL為電解電容時，應(yīng)注意它的極性。【思8.5.4】在OTL和OCL電路中，輸出端靜態(tài)時的電位分別為UCC/2和0?！舅?/p>

12、8.6.1】(1)當(dāng)串聯(lián)型可調(diào)式穩(wěn)壓電路的輸出功率較大時，應(yīng)選用大功率三極管作調(diào)整管，但大功率管的較小，影響穩(wěn)壓性能，故常采用復(fù)合管，其可提高到12；(2)三極管的穿透電流雖然很小，但經(jīng)過放大后，其值也會影響穩(wěn)壓性能，所以要減小它的穿透電流。減小穿透電流的措施就是把一個電阻與復(fù)合管并聯(lián)，為復(fù)合管的穿透電流提供分流支路，可參考教材圖8.6.4(b)?！舅?.6.2】具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型可調(diào)式穩(wěn)壓電路含有反饋電路，反饋電壓UF取自輸出電壓UO，且UF和基準(zhǔn)電壓UZ分別加在運放器的兩個輸入端，所以，它屬于串聯(lián)電壓負(fù)反饋?！舅?.7.1】W7800和W7900系列均為固定式三端集成穩(wěn)壓器，但W7800

13、系列輸出的是正電源，而W7900系列輸出的是負(fù)電源。W317和W337系列均為可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器，但W317系列輸出的是正電源，而W337系列輸出的是負(fù)電源。W7800和W317系列均輸出的是正電源，但W7800系列為固定式三端集成穩(wěn)壓器，而W317系列為可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器?！舅?.7.2】集成三端穩(wěn)壓電源在接成電路時，在其輸入端和輸出端與公共端之間各并聯(lián)一個電容Ci和Co，它們的作用是Ci用以抵消輸入端接線較長時產(chǎn)生的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩，接線不長時也可不用，Ci一般在0.1F1F之間；Co是為了瞬時增減負(fù)載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動，一般為1F?！舅?.8.1】耗盡型和增

14、強型絕緣柵場效應(yīng)管的區(qū)別是增強型NMOS管只有在UGSUGS(th)時才會出現(xiàn)導(dǎo)電溝道；而耗盡型NMOS管在制造時已在二氧化硅絕緣層中摻入了大量的正離子，當(dāng)UGS0時，漏、源極之間的P型襯底表面已經(jīng)出現(xiàn)了反型層，即N型導(dǎo)電溝道，此時，加上正向電壓UDS，就有漏極電流ID產(chǎn)生。對于NMOS管，增強型絕緣柵場效應(yīng)管的開啟電壓為正值，是使管子由不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通的臨界柵-源電壓；而耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管的夾斷電壓為負(fù)值，是使管子由導(dǎo)通變?yōu)椴粚?dǎo)通(導(dǎo)電溝道消失，ID0，管子截止)的電壓。其他類型場效應(yīng)管的開啟電壓和夾斷電壓可參見教材表8.8.1所示?！舅?.8.2】當(dāng)絕緣柵場效應(yīng)管的柵極開路時，有可能出現(xiàn)柵

15、極感應(yīng)電壓過高而造成絕緣層擊穿現(xiàn)象，為了避免這種損壞，在保存絕緣柵場效應(yīng)管時必須將三個電極短接，在電路柵、源極之間應(yīng)有直流通路，焊接時應(yīng)使電路具有良好的接地?！舅?.8.3】因為自給偏壓電路的UGS為負(fù)值，而由N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管組成的放大電路工作時UGS為正值，所以，增強型絕緣柵場效應(yīng)管放大電路無法采用自給偏壓電路?！舅?.8.4】因為在絕緣柵場效應(yīng)管低頻放大電路中，由于其為電壓控制元件，輸入電流很小(約為零)，輸入電阻很大，所以輸入端耦合電容通常取值很小。而在三極管低頻放大電路中，由于其為電流控制元件，輸入電流較大，輸入電阻很小，所以輸入端耦合電容往往取值較大。三、習(xí) 題 解 答【習(xí)

16、題8.1】【解】(1)90，IEIBIC3.60.043.64mA。(2)80，IE=(IBICBO)(ICICBO)3.64mA。【習(xí)題8.2】【解】是NPN管。6V的為集電極，2.6V的為基極，2V的為發(fā)射極?！玖?xí)題8.3】【解】第1種情況是正常工作，因為其各項指標(biāo)都未超標(biāo)?！玖?xí)題8.4】【解】(1) 從已知電路可畫出它的直流通路如圖8-4所示。IB=0.05mA，ICIB2mA，UCEUCCICRC6V。(2) 在靜態(tài)時：UC1UBE0.7V，UC2UCE6V。【習(xí)題8.5】【解】(1) 從已知電路可畫出它的直流通路如圖8-4所示。所以，IC3mA，IB0.075mA。所以，0.075(

17、設(shè)UBE0)，RB160k。(2) 因為此時IB0.0375mA，所以，RB320k?！玖?xí)題8.6】【解】因為UCCUCEICRC，所以，RC2.5 k，RB×40200 k?！玖?xí)題8.7】【解】其微變等效電路如圖8-5所示。(1) Au=40120。(2)RC/RL2k，80。 圖8-4 【習(xí)題8.4】的直流通路 圖8-5 【習(xí)題8.7】的微變等效電路圖【習(xí)題8.8】【解】(a)沒有，因為沒有基極偏置電阻RB；(b)沒有，電源UCC應(yīng)為負(fù)值；(c)有；(d)沒有，因為沒有基極偏置電流；(e)有；(f)有?！玖?xí)題8.9】【解】×21.2V，所以，U21.20.8V?！玖?xí)題8

18、.10】【解】(1) 從已知電路可畫出它的直流通路如圖8-6所示。VBUCC5.6V。ICIE3.3mA，IB50µA。UCEUCC(RCRE)IC24(3.31.5)×3.38.2V。(2) 微變等效電路如圖8-7所示。(3) rbe300(1)300(166)×0.828kRC/RL2k，66×161。riRB2/ RB1/ rbe740，roRC3.3 k。(4) Au66263。 圖8-6 【習(xí)題8.10】的直流通路 圖8-7 【習(xí)題8.10】的微變等效電路圖【習(xí)題8.11】【解】從習(xí)題9.10已求得rbe0.82k，ri0.74k，2k。Au1

19、61，Aus×161×68.5?！玖?xí)題8.12】【解】(1) 靜態(tài)值無變化；(2) 微變等效電路圖如圖8-8所示；(3) 因為RC/RL2k，所以，Au1.3?！玖?xí)題8.13】【解】(1) 由電路圖可得它的直流通路如圖8-9所示。由于，IRCICIB(1)IB，所以，UCCIRC RCIBRBUBE(1)IBRCIBRBUBE，IB24µA，ICIB50×0.0241.2mA，UCEUCCRCIC2010×1.28V。(2) 靜態(tài)工作點穩(wěn)定的原理：當(dāng)IC增大時，UCE將減小，而UBE是不變的，則IB將減小，使得IC減小，即IC減小的部分與IC增

20、大的部分相互抵消，使得IC保持不變，靜態(tài)工作點穩(wěn)定。 圖8-8 【習(xí)題8.12】的微變等效電路圖 圖8-9 【習(xí)題8.13】的直流通路【習(xí)題8.14】【解】根據(jù)射極輸出器的特點可得，它的微變等效電路如圖9-10所示。所以，Au0.98riRB2/RB1/ rbe(1)RE30/100/1(150)×116 kro21【習(xí)題8.15】【解】(1) |Af|75(2) 當(dāng)A增大20%時，A360，則××20%4.34%。當(dāng)A減小20%時，A240， 則××(20%)5.88%。【習(xí)題8.16】【解】(1) 它的微變等效電路如圖8-11所示，由它的微

21、變等效電路圖可得riRB2/ RB1/ rbe(1)39/120/1.8(160)×0.16.23 k。roRC3.9k(2) 因為，Au14.81 AuSAu×(14.81)13.5所以，UoAuS×ES13.5×15202.5mV。(3) 當(dāng)0時，riRB2/RB1/rbe39/120/1.81.7k。Au65， AuSAu×(65)48，UoAuS×ES48×15720mV 圖8-10 【習(xí)題8.14】的微變等效電路圖 圖8-11 【習(xí)題8.16】的微變等效電路圖【習(xí)題8.17】【解】(1) 該電路的直流通路如圖8-1

22、2所示。IRCIBIC(1)IB。UCCIRCRCIB(RB1RB2)UBEIE()。IB 40µAICIB40×0.041.6mA UCEUCC(1+)IB(RC)1241×0.04×(3.9+1+0.1)3.8V。(2) rbe300(1)×300(140)×0.95k。因為，=RB2/RC=2.19 k，所以，Au17.35。(3) riRB1/ rbe(1)75/0.95(140)×0.14.73 k。 roRB2/RC5/3.92.19k?！玖?xí)題8.18】【解】(1) 直流通路如圖8-13所示。第1級的靜態(tài)工作點：

23、VB1UCC4V，IC1IE11mA，IB125µA，UCE1UCC(1)IB(RC1)2041×0.025×(3100.39)6.6V第2級的靜態(tài)工作點：因為，UCCIC1RC1UBE2IE2 RE2，所以，IC2IE21.8mA IB245µA，UCE2UCC(1)IBRE22041×0.045×5.110.8V。 圖8-12 【習(xí)題8.17】的直流通路 圖8-13 【習(xí)題8.18】的直流通路 (2) 微變等效電路如圖8-14所示。rbe1300(11)×300(140)×1.37krbe2300(12)

24、15;300(140)×0.88kAu121Au20.98AuAu1×Au221×0.9820.6【習(xí)題8.19】【解】(1) 由電路圖可得VGUDD0.413V，ID0.3mA，UDSUDDID(RDRS)180.3×(30+2)8.4V。微變等效電路如圖9-15所示。所以，AugmRD1.2×3036，riRG10M，roRD30k。(2) Auf10.6。 圖8-14 【習(xí)題8.18】的微變等效電路圖 圖8-15 【習(xí)題8.19】的微變等效電路圖【習(xí)題8.20】【解】因為Pom，所以，UCC20V?！玖?xí)題8.21】【解】(1) 該電路的直流通路如圖8-16所示，所以，IRCIBIC(1)IB，又因為，UCCIRCRCIB(RB1RB2)UBE，所以，IB20µA，ICIB5