模擬電路課后答案

1、習(xí) 題3.1 在晶體管放大電路中，測(cè)得兩個(gè)晶體管各個(gè)電極的電流如圖P3.1所示，試分別標(biāo)出各個(gè)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(jìn)管子的，故該晶體管應(yīng)為NPN型；因?yàn)榫w管的集電極電流大于大于基極電流，故由左腳和右腳流進(jìn)的電流的大小可判定左腳應(yīng)為基極b，而右腳應(yīng)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(jìn)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(dāng)然就是集電極c了；晶體管的3.2用直流電壓表測(cè)得電路中晶體管各電極的對(duì)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(jié)正向偏置電壓0.7V，集電結(jié)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(jié)正向偏置電壓0.7V，集電結(jié)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(jié)偏置電壓-0.7V，為反向偏置，集電結(jié)反向偏置，故該晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)；（4）NPN型晶體管，發(fā)射結(jié)正向

3、偏置，正常情況下發(fā)射結(jié)正向電壓應(yīng)約為0.7V，現(xiàn)正 向電壓為3V，可推斷為發(fā)射結(jié)斷路，故該晶體管已損壞；（5）PNP型晶體管，發(fā)射結(jié)正向偏置電壓0.7V，集電結(jié)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(duì)應(yīng)的來計(jì)算值： 也可取曲線對(duì)應(yīng)的來計(jì)算值：； 時(shí)，對(duì)應(yīng)的集電極電流就是集射反向穿透電流ICEO。從圖上可看到，當(dāng) 時(shí)，故ICEO10A； 從圖上可看到，對(duì)應(yīng)于 的在后急劇增大，故55V；可選取曲線上的任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值和值來計(jì)算值。如

4、選取A點(diǎn)，則對(duì)應(yīng)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(cè)晶體管的集電極電位，應(yīng)分別為多少？設(shè)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(shè)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(shí)，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(dāng)開關(guān)S分別接到A、B、C端時(shí)，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(guān)S接A時(shí)，而可見，故晶體管T處于放大狀態(tài) ，此時(shí) ；開關(guān)S接B時(shí)，而，可見，故晶體管T處于飽和狀態(tài) ，此時(shí) ；開關(guān)S接C時(shí)，晶體管T的發(fā)射結(jié)為反向偏置，故晶體管T處于截止?fàn)顟B(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(hào)，簡(jiǎn)述理由。設(shè)圖中所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。 圖P3.6解：（a）不能放大，因交流輸入信號(hào)被直流電源短路了。（b）不能放大，因晶體管的發(fā)射結(jié)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(hào)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(hào)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(shè)晶體管的VBEQ0.7V，VCES0.5V，電容容量足夠大，對(duì)交流信號(hào)可視為短路。（1）估算靜態(tài)時(shí)的IBQ；（2）用圖解法確定靜態(tài)時(shí)的ICQ和VCEQ；（3）用圖解法分別求出RL和RL1.5k時(shí)的最大不失真輸出電壓幅值VOM。圖P3.7解：（1）；（2）直流負(fù)載線方程為： 取，則；取，則在晶體管的輸出特性曲線上過點(diǎn)（0，10mA）和點(diǎn)（15V，0）作一直線，即為直流負(fù)載線，如圖所示。該直流負(fù)載線與IBQ=60µA曲線的交點(diǎn)Q即

7、為直流工作點(diǎn)。由圖上可讀出Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的ICQ6mA， VCEQ6V。（3）當(dāng)RL時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)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(fù)向幅度， 故最大不失真輸出電壓幅值；當(dāng)RL1.5k時(shí)， 交流負(fù)載線的斜率為，且與直流負(fù)載線在Q點(diǎn)相交，故過Q點(diǎn)作斜率為的直線即為交流負(fù)載線，如圖所示；【還可用另一方法作出交流負(fù)載線： 交流負(fù)載線的方程可寫為：， 其中，故點(diǎn)是交流負(fù)載線上的一個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)是交流負(fù)載線上的另一個(gè)點(diǎn)，靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)也是交流負(fù)載線上的一個(gè)點(diǎn)，所以，只要過點(diǎn)、點(diǎn)和靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)中任意兩點(diǎn)作一直線便是交流負(fù)載線。在本題中，Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的ICQ6mA，VCEQ6V，則過點(diǎn)、點(diǎn)和

8、靜態(tài)工作點(diǎn)中任意兩點(diǎn)作直線就可畫出本題的交流負(fù)載線如圖所示，與前面方法畫出的完全一樣?！坑杀绢}的交流負(fù)載線和靜態(tài)工作點(diǎn)可讀出，輸出電壓最大正向幅度，輸出電壓最大負(fù)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(diǎn)Q（要求標(biāo)出Q點(diǎn)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(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)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(fù)載線：直流負(fù)載線方程為： 取，則；取，則在晶體管的輸出特性曲線上過點(diǎn)（0，6mA）和點(diǎn)（12V，0）作一直線，即為直流負(fù)載線，如圖所示。該直流負(fù)載線與IB=75µA曲線的交點(diǎn)Q1即為直流工作點(diǎn)。由圖上可讀出Q1點(diǎn)對(duì)應(yīng)的ICQ4mA， VCEQ4V。綜和起來，就是Q1：IBQ75A， ICQ4mA， VCEQ4V 對(duì)不同的條件可用相同的方法分別估算IBQ，作出直流負(fù)載線和確定Q點(diǎn)，結(jié)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(fù)載線和Q點(diǎn)如圖所示。由以上結(jié)果可總結(jié)出偏置電阻、集電極電阻和電源電壓變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)Q的影響如下： 由Q1和Q2對(duì)應(yīng)的工作條件比較可知：偏置電阻Rb增大，Q點(diǎn)沿直流負(fù)載線向右下方移動(dòng)，容易進(jìn)入截止區(qū)；反之，偏置電阻Rb減小，Q點(diǎn)沿直流負(fù)載線向左上方移動(dòng)，容易進(jìn)入飽和區(qū)。 由Q1和Q3對(duì)應(yīng)的工作條件比較可知：集電極電阻Rc增大，Q點(diǎn)向左移動(dòng)，容易進(jìn)入飽和區(qū)；反之，集電極電阻Rc減小，Q點(diǎn)向右移動(dòng)，容易進(jìn)入過損耗區(qū)。 由Q1和Q4對(duì)應(yīng)的工作條件比較可知：電源電壓VCC增大，Q點(diǎn)向右上方移動(dòng)，可增大最大不失

11、真輸出電壓；反之，電源電壓VCC減小，Q點(diǎn)向左下方移動(dòng)，輸出動(dòng)態(tài)范圍變小，輸出信號(hào)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(shí)，測(cè)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(fù)載電阻）?解：該電路屬反相電壓放大電路，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反，輸出信號(hào)的最小值對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)的最大值。（a）輸出信號(hào)最小值處出現(xiàn)切頂失真，對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)取最大值時(shí)失真，故為飽和失真。增大Rb可減小基極靜態(tài)電流IBQ，進(jìn)而減小集電極靜態(tài)電流ICQ，使靜態(tài)工作點(diǎn)下移，以便消除飽和失真；減小輸入信號(hào)v i的幅度也有

12、助于消除飽和失真。（b）輸出信號(hào)最大值處出現(xiàn)切頂失真，對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)取最小值時(shí)失真，故為截止失真。減小Rb可增大基極靜態(tài)電流IBQ，進(jìn)而增大集電極靜態(tài)電流ICQ，使靜態(tài)工作點(diǎn)上移，以便消除截止失真；減小輸入信號(hào)v i的幅度也有助于消除截止失真。(c) 同時(shí)出現(xiàn)飽和失真和截止失真。只能通過減小輸入信號(hào)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(yīng)的晶體管輸出特性如圖P3.10所示，直流負(fù)載線和Q點(diǎn)已標(biāo)在圖上，。(1) 確定VCC，、的數(shù)值（設(shè)VBEQ0.7V）；(2) 畫出交流負(fù)載線，標(biāo)出關(guān)鍵點(diǎn)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(yīng)增大還是減小？圖P3.10解：（1）直流負(fù)載線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)就是直流電源電壓值，從圖上可看出：VCC12V； 直流負(fù)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(diǎn)作斜率為的直線，與vCE軸交點(diǎn)為，與iC軸交點(diǎn)為，該直線即為交流負(fù)載線，如圖所示。 （3）由交流負(fù)載線和靜態(tài)工作點(diǎn)可看出，輸出電壓最大正向幅度，輸出電壓最大負(fù)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(yīng)減小，使靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)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(shè)晶體管的VBEQ0.7V，電容的容量足夠大，對(duì)交流信號(hào)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(fù)載線和交流負(fù)載線，標(biāo)明靜態(tài)工作點(diǎn)Q；(2) 確定靜態(tài)時(shí)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(dāng)逐漸增大正弦輸入電壓幅度時(shí)，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(yīng)增大還是減小？圖P3.11解：（1），參見3.7題第（2）小題的方法可作出直流負(fù)載線并確定Q點(diǎn)如下：參見3.7題第（3）小題的方法作交流負(fù)載線：過Q點(diǎn)作斜率為的直線即為交流負(fù)載線；或者，由圖可讀出Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的ICQ2mA，VCEQ3V，則過點(diǎn)、點(diǎn)和靜態(tài)工作點(diǎn)中任意兩點(diǎn)作直線也可畫出交流負(fù)載線。（2）由圖上的直流負(fù)載

15、線可讀出Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的ICQ2mA，VCEQ3V。（3）由交流負(fù)載線和靜態(tài)工作點(diǎn)可看出，輸出電壓最大正向幅度，輸出電壓最大負(fù)向幅度， 故最大不失真輸出電壓幅值。（4）隨著輸入信號(hào)幅度的逐漸增大，輸出信號(hào)的幅度也相應(yīng)增大，由于本題中的靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)在交流負(fù)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(diǎn)Q點(diǎn)偏低，為了獲得盡量大的不失真輸出電壓，應(yīng)減小Rb（理由可參見3.8題中Rb變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響的分析），使靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)上移到接近交流負(fù)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(duì)交流信號(hào)可視為短路。（1）估算電路靜態(tài)

16、時(shí)的、；（2）求；（3）畫出簡(jiǎn)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(duì)交流信號(hào)而言，電容和直流電源可視為短路，由此可畫出原電路的簡(jiǎn)化h參數(shù)交流小信號(hào)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(shè)某一參數(shù)變化時(shí)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(duì)交流信號(hào)可視為短路。(1) 計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、；(2) 求；(3) 畫出簡(jiǎn)化h參數(shù)交流小信號(hào)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(jié)論？圖P3.14解：（1） （2） （3） 對(duì)交流信號(hào)而言，電容和直流電源可視為短路，由此可畫出原電路的簡(jiǎn)化h參數(shù)交流小信號(hào)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(hào)等效電路是相同