《電工電子技術(shù)》習(xí)題-第7章

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第7章 基本放大電路【基本要求】理解晶體三極管的基本構(gòu)造和工作原理；理解晶體三極管的放大、飽和、截止三種工作狀態(tài)以及電流放大作用；理解共射極單管放大電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握幾種基本放大電路的分析計(jì)算以及多級放大電路的分析計(jì)算。【重點(diǎn)】晶體三極管的放大、飽和、截止三種工作狀態(tài)以及電流放大作用；共射極單管放大電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；幾種基本放大電路的分析計(jì)算：靜態(tài)工作點(diǎn)的估算和動態(tài)指標(biāo)的近似計(jì)算；多級放大電路的分析計(jì)算?！倦y點(diǎn)】晶體三極管的三種工作狀態(tài)以及電流放大作用；幾種基本放大電路的近似計(jì)算；多級放大電路的近似計(jì)算。7.1基本理論7.1.1 晶體三極管1. 要

2、使三極管起放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置，這是放大的外部條件。因此，采用NPN型或PNP型三極管聯(lián)接放大電路時(shí)，一定要注意集電極電源EC和基極EB極性的正確聯(lián)接。另外，要使三極管起放大作用，基區(qū)必須做得很薄，基區(qū)的摻雜濃度必須遠(yuǎn)小于發(fā)射區(qū)的摻雜濃度，這是放大的內(nèi)部條件。對于NPN型三極管來說，這樣才可以大大減少自由電子與空穴在基區(qū)復(fù)合的機(jī)會，使從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的電子絕大部分到達(dá)集電區(qū)。2. 三極管的輸入特性IB=f(UBE)UCE=常數(shù)與二極管的伏安特性相似，也有死區(qū)電壓。三極管的輸出特性IC=f(UCE)IB=常數(shù)是一族曲線，可分為放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)。在輸出特性曲線上近

3、于水平的部分是放大區(qū)。放大區(qū)具有恒流特性，且IC =IB，近似為常數(shù)。此時(shí)發(fā)射結(jié)處于正偏，集電結(jié)處于反偏。IB = 0的曲線以下的區(qū)域是截止區(qū)，IC近似為零，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反偏。當(dāng)UCE IB和VB UBE 兩個(gè)條件，靜態(tài)工作點(diǎn)才能基本穩(wěn)定；2. 穩(wěn)定工作點(diǎn)的原理。當(dāng)溫度升高時(shí)，ICBO、b 、UBE的變化導(dǎo)致集電極電流IC和射極電流IE增大，射極電阻RE上的電壓VE也隨之增大。由于基極電位VB為分壓電路所固定，所以UBE隨VE的增大而減小，因此IC隨溫度的升高而增大部分可被IB減小導(dǎo)致的IC減小部分相抵消，靜態(tài)工作點(diǎn)基本保持不變，即TICVEUBEIBIC可見，這種電路能穩(wěn)定工作點(diǎn)的實(shí)

4、質(zhì)，是利用射極電阻的作用來抑制集電極電流的變化而使靜態(tài)工作點(diǎn)基本不變。3. 電路靜態(tài)和動態(tài)值的計(jì)算。7.1.6 射極輸出器1. 特點(diǎn)：交流電壓放大倍數(shù)接近1，且略小于1；輸出電壓與輸入電壓同相；輸入電阻高；輸出電阻低。2. 用途：由于輸入電阻高，可減小對信號源電流的吸收，減輕信號源的負(fù)擔(dān)，因此常用作多級放大器的輸入級；由于輸出電阻低，帶載能力強(qiáng)，因此也常作為多級放大電路的輸出級；利用其高輸入電阻、低輸出電阻以及放大倍數(shù)接近于1的特點(diǎn)，射極輸出器也常被用作隔離級，以隔離前后級電路之間的相互影響。7.1.7 多級放大電路放大電路的輸入信號一般情況下都很微弱，單級放大電路往往不能滿足要求，常需要將若

5、干個(gè)單級放大電路組合成多級放大電路。多級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)可獨(dú)立分析。進(jìn)行動態(tài)分析時(shí)要注意，后級的輸入電阻就是前級的負(fù)載電阻，而前級就是后級的信號源，其輸出電阻就是后級的信號源內(nèi)阻。各級放大電路的電壓放大倍數(shù)可單獨(dú)計(jì)算，總電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積。7.2 典型例題分析例7.1 試判斷圖7.1所示各電路能否放大交流信號？為什么？應(yīng)如何改進(jìn)？解：（a）不能放大交流信號。沒有設(shè)置偏置電阻，不能產(chǎn)生偏流IB，應(yīng)該設(shè)置偏置電阻RB。VTVT（a）（b）圖7.1例7.1圖VTVTVT（c）（d）（f）（e）（b）不能放大交流信號。集電極沒有設(shè)置電阻，不能將晶體管放大的電流轉(zhuǎn)換成電壓放大，應(yīng)

6、該設(shè)置集電極電阻RC。（c）不能放大交流信號。偏置電阻通過導(dǎo)線直接接地，使發(fā)射結(jié)被短路，應(yīng)該將該段導(dǎo)線去掉。（d）不能放大交流信號。交流信號被C1短路，應(yīng)將C1接于偏置電阻與基極聯(lián)結(jié)點(diǎn)的左側(cè)。（e）不能放大交流信號。靜態(tài)時(shí)，C1相當(dāng)于斷路，偏置電流無法流入基極。應(yīng)將C1接于偏置電阻與基極聯(lián)結(jié)點(diǎn)的左側(cè)，并交換正負(fù)極。（f）不能放大交流信號。該管為PNP管，電源UCC、C1 、C2極性接反，應(yīng)將UCC、C1 、C2反接。例7.2 在圖7.2中晶體管是PNP型鍺管。（1）UCC和C1 、C2的極性如何？在圖中標(biāo)出；（2）設(shè)UCC = 12V，RC = 3k，=75，如果要將靜態(tài)值IC調(diào)到1.5mA，

7、問RB應(yīng)調(diào)到多大？（3）在調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，如不慎將RB調(diào)到零，對晶體管有無影響？為什么？通常采取何種措施來防止發(fā)生這種情況？解：（1）在PNP型晶體管的放大電路中UCC和C1 、C2的極性與NPN型晶體管的放大電路中UCC和C1 、C2的極性相反。如圖7.3所示。（2） IB=IC=A=20ARBUCCIB=122010-3k=600k圖7.2例7.2圖VT 圖7.3例7.2解圖VT（3）如不慎將RB調(diào)到零，則電源12V電壓全加在發(fā)射極與基極之間，致使IB增大而燒壞發(fā)射結(jié)。通常在偏置電路中串聯(lián)一只阻值較小的固定電阻，以防止上述情況發(fā)生。例7.3 在圖7.4所示電路中，UCC = 12V，RC

8、 = 2k，RE = 2k，RB = 300k，=50，電路有兩個(gè)輸出端。試求：（1）電壓放大倍數(shù)Au1=UO1Ui和Au2=UO2Ui；（2）輸出電阻ro1和ro2。(設(shè)信號源內(nèi)阻RS=0) 圖7.4例7.3圖VT解：先求靜態(tài)值IE。直流通路如圖7.5（a）所示，由UCC=RBIB+UBE+REIE，得IBUCCRB+(1+)RE=12300+(1+50)2mA=30AIE=(1+)IB=513010-3=1.53mA則有 rbe=300+(1+)26IE=300+51261.53=1.17k圖圖7.5例7.3圖電流放大作用兩個(gè)輸出端的交流通路分別如圖7.5（b）和（c）所示。（a）（b）（

9、c）圖7.5例7.3解圖Au1=-RCrbe+(1+)RE=-5021.17+512=-0.97Au2=(1+)RErbe+(1+)RE=5021.17+5121（2） ro1RC=2kro2=RE/RS/RB+rbe1+rbe=23.4例7.4 在圖7.6所示的分壓式偏置放大電路中，已知UCC = 15V，RC = 3k，RE = 2k，IC=1.55mA，=50， 試估算RB1和RB2。（取標(biāo)稱值）解：直流通路如圖7.7所示IB=IC=1.5550=0.03mAIE=IC+IB=1.58mA設(shè)UBE=0.7V，則有 VB=UBE+IERE=0.7+21.58=3.86V設(shè)I1I2=10IB

10、=0.3mA，則有RB2=VBI2=3.860.3=12.9kRB2取標(biāo)稱值12k。 RB1=UCC-VBI1=15-3.860.3=37.1kRB1取標(biāo)稱值36k。圖7.6例7.4圖VT 圖7.7例7.4解圖例7.5 在圖7.6所示的分壓式偏置放大電路中，已知UCC = 24V，RC = 3.3k，RE = 1.5k，RB1 = 33k，RB2 = 10k，RL = 5.1k，=66，并設(shè)RS0，試求：（1）靜態(tài)值IB、IC和UCE；（2）計(jì)算電壓放大倍數(shù)；（3）計(jì)算放大電路輸出端開路時(shí)的電壓放大倍數(shù)，并說明負(fù)載電阻RL對電壓放大倍數(shù)的影響。（4）估算放大電路的輸入電阻和輸出電阻。解：（1）

11、直流通路如圖7.8（a）所示VB=RB2RB1+RB2UCC=1033+1024=5.58VICIE=VB-UBERE=5.58-0.71.5=3.25mAIB=IC=3.2566=0.05mAUCE=UCC-(RC+RE)IC=24-(3.3+1.5)3.25=8.4V（2）交流通路如圖7.8（b）所示rbe=300+(1+)26IE=300+(1+66)263.25=0.84kRL=RC/RL=3.35.13.3+5.1=2kAu=-RLrbe=-6620.84=-157（3）輸出端開路時(shí)的電壓放大倍數(shù)Au=-Rcrbe=-663.30.84=-259接入負(fù)載電阻RL后，電壓放大倍數(shù)下降。

12、（4） ri=RB1/RB2/rberbe=0.84kroRC=3.3k（f）（a）圖7.8例7.5解圖（b）例7.6在上題中，設(shè)RS = 1k，試計(jì)算輸出端接有負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)Au=UoUi和Aus=UoUs，并說明信號源內(nèi)阻RS對電壓放大倍數(shù)的影響。解：交流通路如圖7.8（b）所示（1） Au=-RLrbe=-6620.84=-157（2） Aus=UOUS=UOUiUiUS=Auriri+Rs=-1570.840.84+1=-72可見信號源內(nèi)阻RS越大，Au越小，即輸出電壓UO越小。例7.7 在圖7.9所示的射極輸出器中，已知=50，RS = 50，RB1 = 100k，RB2 =

13、30k，RE = 1k，rbe= 1k，試求：Au，ri和ro。圖7.9例7.7圖VT解：交流通路如圖7.10所示圖7.10例7.7解圖Au=(1+)RErbe+(1+)RE=5111+511=0.98ri=RB1/RB2/rbe+(1+)RE=120/160/(1+511)=30kroRS+rbe=RS/RB1/RB2+rbe50=50/100103/30103+50+=21例7.8 如圖7.11所示的兩級放大電路中，已知UCC = 12V，Rb1 = 180k，Re1 = 2.7k，R1 = 100k，R2 = 50k，Rc2 = 2k，Re2 = 1.6k，RS = 1k， RL = 8

14、k，1=2=50，試求：（1）輸入電阻ri和輸出電阻ro；（2）電壓放大倍數(shù)Au和Aus。圖7.11例7.8圖解：（1）直流通路如圖7.12所示。圖7.12例7.8解圖1IB1=UCC-UBERb1+(1+1)Re112180+512.7mA=38AIE1=(1+1)IB1=5138=1.9mArbe1=300+(1+1)26IE1=300+51261.9=998VB2=R2R1+R2UCC=5050+10012=4VIE2=VB2-UBE2Re241.6=2.5mArbe2=300+(1+2)26IE2=300+51262.5=830交流通路如圖7.13所示。圖7.13例7.8解圖2 ri2

15、=R1/R2/rbe2rbe2=830ri=Rb1/rbe1+(1+1)(Re1/ri2)=180/0.998+512.7/0.83=28.2kroRc2=2k（2） Au1=(1+1)(Re1/ri2)rbe1+(1+1)(Re1/ri2)=51(2.7/0.83)0.998+51(2.7/0.83)=0.97Au2=-2(Rc2/RL)rbe2=-50(8/2)0.83=-96所以： Au=Au1Au2=0.97(-96)=-93Aus=UOUS=UOUiUiUS=Auriri+Rs=-9328.228.2+1=-907.3習(xí)題詳解7.2 如題7.2圖所示電路中，哪個(gè)電路對正弦交流信號具有

16、電壓放大作用，哪個(gè)不能？為什么？（a）VT（b）VT（c）VT（d）VTVT（e）題7.2圖VTVT解：（a）不能。因?yàn)榘l(fā)射結(jié)反向偏置，三極管無電流放大作用；（b）不能。因?yàn)榘l(fā)射結(jié)無法正向偏置，三極管無電流放大作用；（c）不能。因?yàn)闆]有偏置電阻；（d）不能。因?yàn)檩敵鲭妷簎o UCC；（e）不能。因?yàn)槠秒娏鬟^大，集電結(jié)正偏，三極管處于飽和，輸入信號被短路；（f）不能。因?yàn)槿龢O管可能處于飽和，且輸入信號被短路。7.3 三極管放大電路如題7.3圖中（a）所示，已知UCC =12V，RC =3k，RB =240k，b = 40。（1）估算靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）若三極管的輸出特性如題7.3圖中（b）所示，

17、用圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)；（3）靜態(tài)時(shí)C1、C2上的電壓各為多少？極性如何？（a）題7.3圖（b）解：（1）直流通路如題7.3解圖1所示。IBUCCRB=12240mA=50AIC=IB=4050=2mAUCE=UCC-RCIC=12-32=6V（2）直流負(fù)載方程為：UCE =UCC-ICRC所以當(dāng)IC = 0時(shí)，UCE =UCC = 12V；當(dāng)UCE = 0時(shí)， IC=UCCRC=123=4mA題7.3解圖1 題7.3解圖2故得到直流負(fù)載線MN如題7.3解圖2所示。由于 IB=UCC-UBERB=12-0.72400.05mA=50A故得靜態(tài)工作點(diǎn)Q如題7.3解圖2所示。（3）靜態(tài)時(shí)，C1、C2

18、上的電壓分別為 UC1=UBE=0.7V， UC2=UCE=6V極性： C1上的電壓左負(fù)右正，C2上的電壓左正右負(fù)。7.4 題7.3圖中（a）所示放大電路，已知UCC=12V，b=50，RL=6k，UCE =6V，IC =1mA， rbe=1k。求：（1）基極電阻RB和集電極電阻RC；（2）電壓放大倍數(shù)Au；（3）若測得輸出電壓Uo =300mV，則輸入電壓Ui =？解：（1）直流通路如題7.3解圖1所示：IB=IC=150mA=20ARBUCCIB=122010-6=600kRC=UCC-UCEIC=12-61k=6k (2) 交流通路如題7.4解圖所示：題7.4解圖RL=RL/RC=6/6

19、=3kAu=-RLrbe=-5031=-150（3）因?yàn)閁o=300mV，且Au=UOUi=-150， 所以 Ui=2mV。7.5 如題7.5圖所示放大電路，三極管的輸出特性及放大電路的交、直流負(fù)載線如題7.5圖中（b）所示。求（1）RB、RC、RL各為多少？（2）不產(chǎn)生失真的最大輸入電壓Uim為多少？（3）若不斷加大輸入電壓的幅值，該電路首先出現(xiàn)何種失真？如何消除？（4）若電路其他參數(shù)不變，只更換一個(gè)b 值小一半的管子，靜態(tài)工作點(diǎn)及電壓放大倍數(shù)將如何變化？(a)題7.5圖(b)VT解：（1）根據(jù)題7.5解圖1所示靜態(tài)工作點(diǎn)坐標(biāo)以及放大電路的交、直流負(fù)載線，可知： IB = 40A，IC =2

20、mA，UCE =5V，UCC =10V，直流通路如題7.5解圖2所示。題7.5解圖1 題7.5解圖2RBUCCIB=104010-6=250kRC=UCC-UCEIC=10-52k=2.5k因?yàn)榻涣髫?fù)載線經(jīng)過（5，2），(8，0)兩點(diǎn)，故其斜率應(yīng)為-1RL，所以-1RL=0-28-5而RL=RC/RL，整理計(jì)算得：RL=3.75k（2） rbe=300+(1+)26IE=300+51262=963Au=-RLrbe=-501.50.963=-80又Uomax = 8-5 = 3V，所以最大不失真輸入電壓為Uimax=UomaxAu=37.5V（3）定義 Q1、Q、Q2點(diǎn)如題7.5解圖1所示，可

21、得Q1、Q、Q2點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為1、5、10。因?yàn)?0551，所以，該電路首先出現(xiàn)飽和失真。消除方法：增大RB。（4）若電路其他參數(shù)不變，只更換一個(gè)b值小一半的管子，IC不變，IB變大。靜態(tài)工作點(diǎn)將上移，電壓放大倍數(shù)將降低。7.6 如題7.6圖所示放大電路，RB1=15k，RB2=5k，RE=2.3k，RC=5k，RL=5k，UCC=12V，b =50。（1）計(jì)算該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)及電壓放大倍數(shù)；（2）如果信號源內(nèi)阻RS =1k，求AuS=Uo/US=?題7.6圖VT 題7.6解圖1E解：（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)：直流通路如題7.6解圖1所示。VB=RB2RB1+RB2UCC=515+512=3VI

22、E=VB-UBERE=3-0.72.3=1mAICIE=1mAIB=IC=150mA=20AUCEUCC-IC(RC+RE)=12-1(2.3+5)=4.7V求放大倍數(shù)Au：交流通路如題7.6解圖2所示。圖7.20 題7.6解圖E電壓放大倍數(shù) Au=-RLrbe其中 RL=5/5=2.5krbe=300+(1+)26IE=300+(1+)261=1.6k則 Au=-502.51.6=-78（2） Aus=UOUS=UOUiUiUS=-78riri+Rs而 ri=RB1/RB2/rbe=1.12k 代入上式，得 Aus=-41.27.7 射極輸出器如題7.7圖所示，rbe=1.3k，RB1=12

23、0k，RB2=160k，RE=10k，RL=10k，b =50，RS=50，UCC=24V。求：（1） 靜態(tài)工作點(diǎn)；（2） 電壓放大倍數(shù)Au；（3） 輸入電阻ri；（4）輸出電阻ro。解：（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)，直流通路如題7.7解圖1所示.VB=RB2RB1+RB2UCC=+12024=13.7V題7.7圖VTVT 題7.7解圖1EIE=VB-UBERE=13.7-0.710=1.3mAICIE=1.3mAIB=IC=1.350mA=26AUCEUCC-ICRE=24-1.310=11V根據(jù)如題7.7解圖2所示的交流通路作動態(tài)分析圖7.22題7.7解圖E（2）求電壓放大倍數(shù)AuRL=RE/RL=

24、10/10=5kAu=(1+)RLrbe+(1+)RL=5151.3+515=0.99（3）求輸入電阻riri=RB1/RB2/rbe+(1+)RL=120/160/(1.3+515)=54k（4）求輸出電阻roroRS+rbe=RS/RB1/RB2+50+=27.47.8 題7.8圖電路中，RB1=120 k， RB2=39 k，RC=3.9 k，RE1=2 k，RE2=100，RL=3.9 k，b=60，rbe=1.8k， US=15mV，RS=0.6k，UCC=12V。求: (1) 該放大電路的輸入電阻ri和輸出電阻ro；(2)輸出電壓Uo；(3)若RE2=0，Uo=？解：（1）交流通路

25、如題7.8解圖1所示題7.8解圖1Eri=RB1/RB2/rbe+(1+)RE2=120/39/1.8+610.1k=6.23kroRC=3.9k（2） Au=-(RL/RC)rbe+(1+)RE2=-60(3.9/3.9)1.8+610.1=-14.8Uo=riri+RSUSAu=6.236.23+0.61514.8=202.5mV （3）交流通路如題7.8解圖2所示題7.8解圖2Au=-(RL/RC)rbe=-60(3.9/3.9)1.8=-65ri=RB1/RB2/rbe=120/39/1.8=1.7kUo=riri+RSUSAu=1.71.7+0.61565=721mV7.9 題7.9

26、圖所示電路，RB1=24 k，RB2=13 k，RC=2 k，RE=2 k，RS=100，b =50，US=20mV，UCC=10V。（1）估算Q點(diǎn)及rbe；（2）求分別從M點(diǎn)和N點(diǎn)輸出時(shí)的輸出電壓UOM和UON；（3）分別求從M和N端輸出時(shí)的輸出電阻；（4）畫出uS為正弦波時(shí)uOM和uON對應(yīng)于uS的波形。題7.9圖VTVT 題7.9解圖1E解：（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)：直流通路如題7.9解圖1所示VB=RB2RB1+RB2UCC=1324+1310=3.5VIE=VB-UBERE=3.5-0.72mA=1.4mAICIE=1.4mAIB=IC=1.450mA=28AUCEUCC-IC(RC+RE

27、)=10-1.44=4.4Vrbe=300+(1+)26IE=300+(1+50)261.4=1247（2）從M點(diǎn)輸出時(shí)，交流通路如題7.9解圖2所示題7.9解圖2EAu=-RCrbe+(1+)RE=-5021.2+512=-0.97ri=RB1/RB2/rbe+(1+)RE=24/13/1.2+512=7.8kUOM=riri+RSUSAu=7.87.8+0.1200.97mV=19.2mV從N點(diǎn)輸出時(shí)交流通路如題7.9解圖3所示。Au=(1+)RErbe+(1+)RE=5121.2+512=0.99UON=riri+RSUSAu=7.87.8+1200.99mV=19.6mV（3）從M點(diǎn)輸

28、出時(shí)：roRC=2k從N點(diǎn)輸出時(shí)：roRS+rbe=RS/RB1/RB2+=100/24103/13103+27題7.9解圖3E（4）設(shè)正弦波uS的波形如題7.9解圖4（a）所示，則對應(yīng)于uS的uOM和uON的波形分別如題7.9解圖4（b）和（c）所示。（b）（c）題7.9解圖4（a）7.10 兩級放大電路如題7.10圖所示，已知R1=15k，R2=5k，R3=5k，R4=2.3k，R5=200k，R6=5k，RL=20k，b1=b2=50，UCC =12V。求 （1）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻；（2）若輸入電壓為10mV，輸出電壓uo=？若輸出電壓為1V，輸入電壓ui=？題7.10圖解

29、：（1）直流通路如題7.10解圖1所示題7.10解圖1EVB1=R2R1+R2UCC=55+1512V=3VIE1=VB1-UBE1R4=3-0.72.3mA=1mArbe1=300+(1+1)26IE1=300+51261=1.6kIB2=UCC-UBE2R5+(1+2)R6=12-0.7200+515mA=25AIE2IC2=2IB2=1.25mArbe2=300+(1+2)26IE2=300+51261.25=1.36k交流通路如題7.10解圖2所示題7.10解圖2Eri2=R5/rbe2+(1+2)(R6/RL)=200/1.36+51(5/20)k=101kAu1=-1(R3/ri2)rbe1+(1+1)R4=-50(5/101)1.6+512.3=-2Au2=(1+2)(R6/RL)rbe2+(1+2)(R6/RL)=51(5/20)1.36+51(5/20)=0.99所以電壓放大倍數(shù) Au=Au1