浙大模電2篇2章習(xí)題解答分析解析

1、第二篇第2章習(xí)題題2.2.1對(duì)于放大電路的性能指標(biāo)，回答下列問題：(1) 已知某放大電路第一級(jí)的電壓增益為40dB，第二級(jí)為20dB，總的電壓增益為多少dB？(2) 某放大電路在負(fù)載開路時(shí)輸出電壓為4V,接入30的負(fù)載電阻后輸出電壓降為3V,則該放大電路的輸出電阻為多少？(3) 為了測(cè)量某CE放大電路的輸出電阻，是否可以用萬用表的電阻檔直接去測(cè)輸出端對(duì)地的電阻？解：(1)總電壓增益的分貝是二級(jí)放放大器分貝數(shù)相加，即60dB。R(2)接入3KQ電阻后，在內(nèi)阻上產(chǎn)生了1V的壓降。所以有3=-lx4R+RL01-二一xR二1KQ。03L(3)不可以用萬用表的電阻檔直接去測(cè)輸出端對(duì)地的電阻。題2.2.

2、2有一CE放大電路如圖題2.2.2所示。試回答下列問題：(1) 寫出該電路電壓放大倍數(shù)A、輸入電阻和輸出電阻的表達(dá)式。vio(2) 若換用0值較小的三極管，則靜態(tài)工作點(diǎn)I、V將如何變化？電壓放大倍BQCEQ數(shù)A、輸入電阻和輸出電阻將如何變化？Vio(3) 若該電路在室溫下工作正常，但將它放入60C的恒溫箱中，發(fā)現(xiàn)輸出波形失真,且幅度增大，這時(shí)電路產(chǎn)生了飽和失真還是截止失真？其主要原因是什么？圖題2.2.2解：(1)這是一個(gè)典型的共射放大電路，其電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式為R/RA=一0CL；輸入電阻：R=r/R；輸出電阻：R-RvribeboCbe(2) 當(dāng)晶體三極管的0值變小時(shí)，基極電流不變，但集

3、電極電流變小，VCE(變大；r電V阻變大(r=r+(1+0)t)，所以電壓放大倍數(shù)下降；輸入電阻增加；輸出電阻不變。bebbIEQ(3) 該失真是飽和失真，因?yàn)門上升后，集電極電流增加，集電極和發(fā)射極之間電壓下降即工作點(diǎn)上移(向飽和方向)，因此在同樣的輸入信號(hào)下，輸出信號(hào)將首先出現(xiàn)飽和失真。題2.2.3雙極型晶體管組成的基本放大電路如圖題2.2.3(a)、(b)、(c)所示。設(shè)各BJT的r二200Q,0二50,V=0.7V。bbBE(1) 計(jì)算各電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；(2) 畫出各電路的微變等效電路，指出它們的電路組態(tài)；(3) 求電壓放大倍數(shù)A、輸入電阻R和輸出電阻R；vio(4) 當(dāng)逐步加大輸入

4、信號(hào)時(shí)，各放大電路將首先出現(xiàn)哪一種失真(截止失真或飽和失真)，其最大不失真輸出電壓幅度為多少？R00ihi心0二D-I一+%(+ISV)%40畑圖題2.2.3166解：對(duì)圖(a)電路:12-0.7(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)BQ=R+(1+P)R=驚373PAseCQ二卩I二3.65mABQVCEQ=-24-(3+2)I=-5.65VCQ(2)CE組態(tài)，微變等效電路為：(3)動(dòng)態(tài)指標(biāo)計(jì)算rbe=r,+(1+B)2=200+=0.56kQbbI0.073EQ50X2=-1790.56卩R=rbeRiR+RiR=r=0.56kQibeR=R=2kQoc(4)當(dāng)截止失真時(shí)，V產(chǎn)IR=7.3Vom1CQc當(dāng)飽和

5、失真時(shí)，V2=IVCEQ1-1VCESI=5.65-0.7=5.0Vom2CEQCES所以，首先岀現(xiàn)飽和失真。V=5.0Vom圖(b)電路：(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)R15xb1-0.7R+R1.7-0.7/=b1b2=BQR/R+(1+P)R4.5+51x1b1b2e1“=BI=0.9mACQBQV=15-(R+R)I=9.5VCEQceCQ(2)CB組態(tài)，微變等效電路為：Avss0.56帛(-179)一6418pA(3)動(dòng)態(tài)指標(biāo)計(jì)算r=rbebb+(1+P)r=200+盤=1-64kQEQ；p-陸(R/Rl)50X(5.1/5.1)777A=o=bcL=77.7vV-1r1.64ibbePr164

6、R=于=R/be=I/=31QiIe1+P51iRR=5.1kQoc(4)當(dāng)截止失真時(shí)，Vom1=ICQRJ=0.9X(5.15.1)=2.3V當(dāng)飽和失真時(shí)，Vom2=VCEQ-VCES=9.5-0.7=8.8Vom2CEQCES所以，首先出現(xiàn)截止失真，Vom=2.3Vom圖(c)電路：(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)I=15-0.7BQ=R+(1+卩)Rbe15-0.7200+51x3=40.5pAIg=BI=2mACQBQV=1.5-/R=15-2X3=9VCEQCQe(2)CC組態(tài)，微變等效電路為：(3)動(dòng)態(tài)指標(biāo)計(jì)算rbe=r+(1+B)鼻=200+上一=0.85kQbbI0.04EQ=匕=(1+P)

7、(Rc/Rl)=51X=099VIr+(1+P)I(R/R)0.85+51x1.5ibbebcL=$=RL+(1+P)(R/R)=200/b.85+51x1.5=beeL51x1.555.8kQAvsP=0sRL=8RiR+Ri=R/億+RR=385+2200=54Qe55.8X0.99=0.962+55.851(4)當(dāng)截止失真時(shí)，V1=ICQRl=2X1.5=3Vom1CQL當(dāng)飽和失真時(shí)，Vom2=VCEQ-VCES=9-0.7=8.3Vom2CEQCES168所以，首先岀現(xiàn)截止失真，Vom=3V題2.2.4在圖題2.2.4所示的放大電路中，三極管的卩=40,r=0.8kG,V=0.7V,b

8、eBE各電容的容量都足夠大。試計(jì)算(1) 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；(2) 求電路的中頻源電壓放大倍數(shù)A；vs3)求電路的最大不失真輸岀電壓幅值。尺丁口叫工砧的kiLl圖題2.2.4解：(1)求電路的靜態(tài)工作點(diǎn)：R20V=biV=X12=4.0VBR+R+RCC20+39+1b1b2dR=R(R+R)=20/40=13.3kGbb1b2dBQV-VBBERb+(1+P)(R1+R2)be1e24.00.713.3+41x2=34.6“A仏=%=40X00346=1VCEQ=VCC-ICQ(Rc+Re1+Re2)=12一X(2+2=V(2)微變等效電路為：V卩7(R/R)A=o=bcLv卩ir+(1+B

9、)iRibbebe1卩(R/Rl)40x144cl二一二一44r+(1+卩)R0.8+41x0.2bee1R=R/R/r+(1+卩)R=20/39/(0.8+41x0.2)=5.4kQib1b2bee1A二ARi=-4.4x5.4=4.0vsvR+R0.5+5.4si考慮截止失真時(shí)，V=I-R=1.4x1=1.4Vom1CQL考慮飽和失真時(shí)，V=(VV)Rl=(6.40.7)-=4.8Vom2CEQCESR+R0.2+1e1L所以，首先出現(xiàn)截止失真，最大不失真輸出電壓為：V=1.4om題2.2.5放大電路如圖題2.2.5所示，設(shè)晶體管的r=300Q，卩=20，Vbe=0.7V。bbBED為理想

10、的硅穩(wěn)壓二極管，其穩(wěn)壓值V=6V。各電容都足夠大，在交流通路中均可視ZZ作短路。(1) 求電路的靜態(tài)工作點(diǎn)(i和V)；CQCEQ(2) 畫出各電路的微變等效電路；(3) 求電壓放大倍數(shù)A和輸入電阻R；vi5)(4) 說明電阻R在電路中的作用；若O的極性接反，電路能否正常放大？試計(jì)算此時(shí)的靜態(tài)工乍點(diǎn)，并定性分析DZ反接對(duì)A和R的影響。vi解：(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)V=V+VBQZBE20VBQBQ=6.7VBQRb1(2)Rb2=BI=5.5mACQBQVceq=20-5.5X1-6=8.5V微變等效電路：20-6.767=0.275mA2424(3)rbe=rbb+(1r=300+益=395EQ卩

11、Re-20x1be0.395=-50i170R=R_IIR-/r=24240.395=382Q(4)ib1b2be電阻R若D極性接反，則Vbq=1.4V,Icq=14.3mA,VCEQ=5V，因此，該電路仍能正常zBQCQCEQ放大但由于ZCQ變大使1Av1增大，R減小。題2.2.6FET組成的基本放大電路如圖題2.2.6(a)、(b)所示。設(shè)各FET的g=2mS。m(1) 畫出各電路的微變等效電路，指出它們的電路組態(tài)；(2)求電壓放大倍數(shù)A、輸入電阻R和輸出電阻R。vio(3?圖題2.2.6解：(1)電路為共源(CS)組態(tài)。微變等效電路為:.p-gP(R/R)(2)A=十=d=-g(R/R)

12、=-2x(5.1/5.1)=-5.1vVVmdLigsPR=子=R+R/R=5+475MQiIgg1g2R=R=5.1kQod圖(b)電路：(1)CD組態(tài)，微變等效電路為：R.4ggd188Rv0Y-(2)AvsPgPRomgsPP+gPRsgsmgs0.8R=8i11RR/20.4kQogm2m題2.2.7FET恒流源電路如圖題2.2.7所示。若已知管子的參數(shù)g、丫，試證明該恒流mds源的等效內(nèi)阻：RR+G+gRomds+1IM)譏圖題2.2.7解：在其微變等效電路中，負(fù)載開路，在輸出端加P，如圖所示。o(IgV)rd+1Rds-gs(I+gIR)rddsgs=(1+gR)rd+Rds題2.

13、2.8雙極型晶體管構(gòu)成的恒流源電路如圖題2.2.8所示，畫出該電路的微變等效電路，求恒流源的輸出電阻R的表達(dá)式。o圖題2.2.8解：微變等效電路如圖所示。根據(jù)微變等效電路可列出:V=(I卩I：)r+(I+i)R3bceb3R/R+rI+(I+I)R=012bebb3由上可得：I=R3IbR/R+r+Ro12be3P(I，-Pl；)r+(I+1)R3R=o=obceob3oIo=(1+3)r+(1-R/R+r+Rce12be3)R32be3RiR+r+Rq(1+3)rR/R+r+Rce12be3題2.2.9放大電路如圖題2.2.9所示，V=0.7V,BE電位器R的中心抽頭處于居中位置,wP=P=

14、50，r=300Q。12bb1)2)3)計(jì)算靜態(tài)時(shí)T1管的集電極電流IC1；片、T2管各起什么作用，它們分別是什么電路?解：(1)T1管組成射極跟隨器(CC電路)；T2管組成恒流源，作為T1管放大電路的射極電阻。(2)Ic1近似為恒流源的輸出電流。R2QIC1E2QV-VR+RCCBE12R/R12+R1+P30.75X40-0.724+0.75竺竺+0.051=8.3mA51(3)電壓放大倍數(shù)為：1(1+卩)(R./Rwo2)wo2(1+卩)RyA=0yPR+r+(1+P)(R/R)2R+ibbe1wo2bbe1rbe1+(1+P)Rwbe1w式中R為恒流源的輸出電阻，由于RR，所以R可忽略

15、。o2o2wo2o2o2o2Vr=r,+(1+P)=0.46kObe1bbIE1Q51x511A=-=0.5v212+0.46+51x51輸入電阻人：=人1+仁1+(1+0用=12+0.46+51乂51=2613kQfRr+RRf510.46+12)R=/w=+o(21+PJ2I251丿輸出電阻衛(wèi)=12.8kO2題2.2.10放大電路如圖題2.2.10所示。（1）指出T、T2管各起什么作用，它們分別屬于何種放大電路組態(tài)？（2）若T、T2管參數(shù)已知，試寫出T、T2管的靜態(tài)電流1、靜態(tài)電壓V的表達(dá)1212CQCEQ式（設(shè)各管的基極電流忽略不計(jì)，V=0.7V）；BE（3）寫出該放大電路的中頻電壓放大

16、倍數(shù)A、輸入電阻R和輸出電阻R的近似表vi達(dá)式（設(shè)穩(wěn)壓管的rQ0）。z圖題2.2.10解：T1管為共源放大電路t2管為共基放大電路V1-VGS（off）丿RDQ3=IDQDSSV=GSQI1CQDQV =-(V-V-IR)DSQZBEDQ3V =-V+V-I(R+R)CEQCCDSQDQ23GSQ可解出IDQ。(3)中頻微變等效電路為：gd+gmVgs1+v2rJ兀r2|1rl|VA=Avv1rbev2P(R/Rl)LrbeRi=R1題2.2.11對(duì)于高內(nèi)阻的輸入信號(hào)源V和阻值較小的負(fù)載R,采用如圖題2.2.11(a)、(b)、sL(c)所示的三個(gè)放大電路進(jìn)行放大。設(shè)信號(hào)源內(nèi)阻為R=100kQ

17、，負(fù)載R=100Q。sL圖中CE放大電路的輸入電阻R=1kQ，輸出電阻R=10kQ，負(fù)載開路時(shí)的電壓放大io倍數(shù)為A=100。vo(1) 分別計(jì)算三種放大器的源電壓放大倍數(shù)A，并比較它們的大??；vs(2) 討論R和R對(duì)源電壓放大倍數(shù)的影響。ioCC0；04他5帥10014Inoifl%、I4Qtn戊山朕;p圖題2.2.11解：(1)計(jì)算源電壓放大倍數(shù)Avs圖(a)電路：A=o=vsaR.LAuUR+Rvo1-LR+R.WRi1osR=A-t-voR+RiRLR+RoL=-1000.1XX100+10.1+10-0.01圖(b)電路:PRA=o=A-vsbVvoR+RiRLR+RoL=1x型x0

18、1=0.25100+1000.1+0.1圖(c)電路：.P.RA=AAA鋰-pvo1vo2vo3R+Ri11vscRi2R+Ro1i2RR+Ro2i3RLR+Ro3L=-100X1000.1XXX100+1000.1+1100+100.1+0.1由上可見，圖(c)電路的|AvJ最大。Ri和Ro的大小會(huì)影響各單級(jí)放大電路的源電壓放大倍數(shù)。欲使化增大，要求Ri盡可能大，R盡可能小。在多級(jí)放大電路中，還應(yīng)注意各級(jí)之間的合理搭配。O題2212在圖題2.2J2所示的兩級(jí)放大電路中,若已知T1管的01化和T2管的02、2且電容C、CCe在交流通路中均可忽略。1)分別指出T、T2組成的放大電路的組態(tài);2)畫

19、出整個(gè)放大電路簡(jiǎn)化的微變等效電路注意標(biāo)出電壓、電流的參考方向)；3)求出該電路在中頻區(qū)的電壓放大倍數(shù)Av,、輸入電阻R.和輸出電阻R。的表i達(dá)式。解：(1)T管組成共射(CE)組態(tài)，T2管組成共集(CC)組態(tài)。BIb2R?R&oVO1(2)整個(gè)放大電路的微變等效電路如圖所示。-Vol-卩1（R2R2）Av1(3) 第一級(jí)的電壓放大倍數(shù)為：rbe1Ri2是第二級(jí)放大電路的輸入電阻，Ri2=rbe2+(1+02)(R4Rl)。第二級(jí)放大電路為射極跟隨器，所以1vv1v2所以，A_AA_嘰R如2+（1+嶼叫R川rbe1Ri=Ri1=R1J題2.2.13兩級(jí)阻容耦合放大電路如圖題2.2.13所示，已知

20、T1為N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管，g_2mS；T2為雙極型晶體管，0_50、r_1kQ，忽略r，試求：m2bece(1) 第二級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)I和V；CQ2CEQ2(2) 畫出整個(gè)放大電路簡(jiǎn)化的微變等效電路；(3) 該電路在中頻段的電壓放大倍數(shù)A；v(4) 整個(gè)放大電路的輸入電阻R_?、輸出電阻R_?；io(5) 當(dāng)加大輸入信號(hào)時(shí)，該放大電路是先出現(xiàn)飽和失真還是先出現(xiàn)截止失真？其最大不失真輸出電壓幅度為多少？H-IIPllJii.Hin圖題2.2.13解：(1)求第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)：CQ2EQ2Rb2V一VR+RCCBE2blb2R/Rb1-1+卩375-0=1.27mAb2+R+Re1e2

21、=6+2.151VCEQ2=VCC一ICQ2(R+J+Re2)=一=小(2) 整個(gè)放大電路簡(jiǎn)化的微變等效電路：(3) 求電壓放大倍數(shù)：Av1一gm(RdRi2)其中，R=R/Rr+(1+卩)R=60/20/(l+51x0.1)=4.33kQi2b1b2bee1A=-g(R/R)=-2x(10/4.33)=-6.0v1mdi250x1.51+51x0.1A=卩(R/Rl)Aclv2rb+(1+卩)A】bee1所以，AA-A6.0x(12.3)73.8vv1v2(4)求輸入電阻R.和輸出電阻R:ioRR+R/R47.1MQigg1g2RR3kQoc(5)當(dāng)加大輸入信號(hào)時(shí)，若出現(xiàn)截止失真，貝+I-R

22、1.27x(3/3)1.9VomCQLR若出現(xiàn)飽和失真，則V-(VV)-l(8.50.7)7.3VomCEQCESR+R0.1+1.5e1L所以，電路先出現(xiàn)截止失真，最大不失真輸出電壓為V1.9Vom題2.2.14單管放大電路如圖題2.2.14所示，V為5mV(幅值)的正弦交流電壓，設(shè)三極i管Q2N3904的模型參數(shù)為0132，試用PSPICE程序仿真分析下列項(xiàng)目：(1) 研究放大電路各點(diǎn)的電壓波形及輸入輸出電壓的相位關(guān)系；(2) 電壓增益的幅頻特性和相頻特性曲線；(3) 當(dāng)頻率從10Hz變化到100MHz時(shí)，繪制輸入阻抗的幅頻特性曲線；(4) 當(dāng)頻率從10Hz變化到100MHz時(shí)，繪制輸出阻

23、抗的幅頻特性曲線；(5) 當(dāng)V為50mV(幅值)正弦輸入信號(hào)時(shí)，觀察輸出電壓波形的失真情況。iRLptjr62Kg譏LlKbtt附2i10KkQ!SO2N39M圖題2.2.14解：首先輸入并編輯好電路圖，根據(jù)要求設(shè)置有關(guān)分析參數(shù)。(1)通過瞬態(tài)(Transient)分析可以查看放大電路各點(diǎn)的波形，其中輸入電壓和輸出電壓的波形如圖2.2.14(1)所示。(2) 通過交流(ACSweep)分析可以查看放大電路的頻率特性。電壓增益的幅頻特性和相頻特性如圖2.2.14所示。下限頻率扎為33Hz,上限頻率fH為30MHz；中頻段的電壓放大倍數(shù)為47.3。(3) 輸入阻抗的幅頻特性如圖2.2.14所示。中

24、頻段時(shí)輸入電阻為4.2kQ。(4) 根據(jù)求輸出阻抗的定義分析計(jì)算輸出阻抗：將輸入電壓源短路，保留內(nèi)阻，輸出負(fù)載電阻Rl開路，并在輸出端加一電壓源V。，如圖2.2.14(4)所示。此時(shí)進(jìn)行ACSweep分析后，可得輸出阻抗曲線如圖2.2.14(5)所示，其中中頻段時(shí)輸出電阻為4.95kQ。圖2.2.14(4)輸出阻抗分析計(jì)算電路(5)當(dāng)V)為50mV(幅值)的正弦波時(shí)，重新進(jìn)行瞬態(tài)(Transient)分析。輸出電壓的失真情況如圖2.2.14所示。在Probe中，對(duì)其進(jìn)行傅里葉(Fourier)分析后，得輸出波形的頻譜圖如圖2.2.14(7)所示。(為了提高分析精度，應(yīng)盡量延長(zhǎng)瞬態(tài)分析時(shí)間。本例

25、中分析時(shí)間為100個(gè)周期)。圖2.2.14(7)輸出波形的頻譜圖在瞬態(tài)分析中設(shè)置傅里葉分析，在輸出文件中可以得到如下結(jié)果，其中總諧波系數(shù)為32.5%。FOURIERCOMPONENTSOFTRANSIENTRESPONSEV(out)DCCOMPONENT=5.327622E-03HARMONICFREQUENCYFOURIERNORMALIZEDPHASENORMALIZEDNO(HZ)COMPONENTCOMPONENT(DEG)PHASE(DEG)11.000E+031.527E+001.000E+00-1.784E+020.000E+0022.000E+034.886E-013.200

26、E-019.349E+012.719E+0233.000E+038.891E-025.823E-026.692E+001.851E+0244.000E+036.009E-033.935E-03-7.250E+011.059E+0255.000E+031.410E-039.236E-042.309E+001.807E+0266.000E+033.737E-042.448E-04-7.587E+011.026E+0277.000E+034.282E-052.804E-051.185E+022.970E+0288.000E+034.929E-053.228E-057.701E+012.554E+0299.000E+035.352E-053.505E-058.220E+012.606E+02101.000E+045.445E-053.566E-057.936E+012.578E+02TOTALHARMONICDISTORTION=3.252327E+01PERCENT題2.2.15多級(jí)放大電路如圖題2.2.15所示，試用PSPICE程序求電路的中頻電壓增益A、v輸入電阻R、輸出電阻R及上限頻率f。ioH圖題2.