模擬電子技術(shù)基礎學習指導與習題解答謝紅主編第二章

1、第二章 思考題與習題解答2-1 判斷正確()與錯誤(×)。電路的靜態(tài)是指：(1)輸入交流信號的幅值不變時的電路狀態(tài)。( )(2)輸入交流信號的頻率不變時的電路狀態(tài)。( )(3)輸入交流信號且幅值為零時的狀態(tài)。( )(4)輸入端開路時的狀態(tài)。( )(5)輸入直流信號時的狀態(tài)。( )目的 澄清靜態(tài)的概念。解 (1) ×。因為這是動態(tài)概念。(2) ×。理由與(1)相同。(3) 。即當時的狀態(tài)，也就是正弦波過零點對應的狀態(tài)就是靜態(tài)。(4) ×。輸入端開路時不能保證的條件，可能有干擾信號從輸入端竄入，因此不能保證靜態(tài)。(5) ×。這仍然是動態(tài)概念。2-2

2、 試判斷圖題2-2(a)(i)所示各電路對交流正弦電壓信號能不能進行正常放大，并說明理由。圖題2-2目的 檢查放大電路是否能正常放大。分析 一個能正常工作的放大電路應該同時滿足四個原則，缺一不可。這就是：e結(jié)正偏，c結(jié)反偏。由直流電源與保證。信號能輸入。信號能輸出。波形基本不失真。由合適的工作點保證。檢查一個電路，只要有一個原則不滿足就不能正常放大。解 圖(a)不能正常放大。因為的極性接反了，使e結(jié)反偏。圖(b)不能放大。原因是極性接反了，使c結(jié)正偏。圖(c)不能放大。因為=0，使信號通過短路線以及對地交流短路，加不到晶體管上，從而=0。圖(d)不能放大。因為e結(jié)處于零偏置。圖(e)能正常工作

3、。因為四個原則均滿足。圖(f)不能放大。因為電容C有隔直作用，使不能在上產(chǎn)生偏置電流，即=0，工作點不合理。圖(g)不能放大。因為將信號對地直接短路，不能輸入到晶體管上。圖(h)不能放大。因為=0，信號不能輸出。圖(i)能放大。四個原則均滿足。其中二極管起溫度補償作用。 2-3 電路如圖題2-3所示，三極管為3AX21，=100，=9 V，晶體管參數(shù)=50，0.2 V。圖題2-3(1)要求,=?(2)要求，=5 V，=?(3)如果基極改為由電源供電，工作點不改變，則值應改為多少?目的 已知靜態(tài)工作點反算電路參數(shù)。分析 這是一個由PNP鍺管構(gòu)成的放大電路。計算時與求NPN管相同，、均不要代入負號

4、。單位：，V;用。解 (1)100=4.2 V(2)(3)圖題2-42-4 如果放大電路的接法如圖題2-4所示，其中=120 k，=1.5 k，=16 V,三極管為3AX21，它的=40，=0。(1)求靜態(tài)工作點處的、值。(2)如果原來的三極管壞了，換上一只=80的三極管，試計算此時的靜態(tài)工作點有何變化?電路能否達到改善放大性能的目的?為什么?目的 已知電路參數(shù)計算靜態(tài)工作點。分析 這是一個由PNP鍺管組成的簡單供偏共射電路。求、時只需在前面加上負號即可。解 (1)從入手。(2)不變?？梢?，管子已經(jīng)飽和了，無放大作用。原因是該電路的靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，與值有關(guān)。當值增加時，Q點向飽和區(qū)移動。2-

5、5 已知圖題2-5(a)中：,，=10 V。三極管的輸出特性如圖2-5(b)所示。圖題2-5(1)試用圖解法求出電路的靜態(tài)工作點，并分析這個工作點選得是否合適。(2)在和三極管不變的情況下，為了把三極管的管壓降提高到5 V左右，可以改變哪些參數(shù)?如何改變?(3)在和三極管不變的情況下，為了使,=2 V，應該改變哪些參數(shù)?改成什么數(shù)值?目的 用圖解法合理安排Q點。解 (1)圖解Q點：用兩點法畫出直流負載線。具體做法是由直線方程求兩個截距：=0時，=10 V；=0時，連接兩點(0，1)與(10，0)的直線為直流負載線，其斜率為。估算靜態(tài)電流，則所對應的輸出特性曲線與直流負載線的交點即為Q點，如圖(

6、b)中虛線所示。由圖示可知，Q點靠近飽和區(qū)。(2)改變和c。有三種改法：(a)不變，使減小，從而使增加。(b)不變，使增加，就減小，也減小，從而使增加。用箭頭表示法可寫成：(c)同時使減小，增加，也能把提高到5 V左右。(3)先在輸出特性曲線族上圖解得到值，再計算與的數(shù)值。在圖(b)上先在平行等距區(qū)域(放大區(qū))固定一個=6 V，取，對應找到，由的定義式可得=502-6 在圖題2-6(a)電路中，若已知，,=8 V,三極管3AG21的輸出特性如圖2-6(b)所示。輸入特性如圖題2-6(c)所示，試用圖解法求電壓放大倍數(shù)。(注：應選線性程度較好的線段，值可用估算法求出)圖題2-6如果輸入信號是交流

7、正弦波，那么不失真(即未飽和、未截止)的輸出電壓、電流(變化量的有效值)各是多少?目的 用圖解法可以確定電路的電壓放大倍數(shù)。分析 本題的特殊性在于放大電路處于開載情況，此時交、直流負載線是重合的。解 (1)估算。(2)圖解值，并計算。=50(3)作直流負載線，確定Q點。=8 V連接兩個截距,=8 V的直線為直流負載線，并與的輸出特性曲線的交點為Q點。(4)作交流負載線，估算。本題交流負載線與直流負載線重合，無需再畫。負載線與及的兩個交點之間的斜線在橫坐標上的投影約為0.5 V和5.6V，故1.5 V，3.8 V，不失真動態(tài)變化范圍。(5)在圖(c)上估算。，過作水平線與輸入特性曲線(1 V5

8、V)的交點為Q點；、時分別與輸入特性曲線的交點垂直對應橫坐標之間的距離即為0.04 V。(6)計算、值。=75=1.5 V1.06 V說明 由于作圖誤差，本題答案只作參考。2-7 如果在圖題2-6(a)電路的輸出端并聯(lián)一個負載。(1)試分析此時電壓放大倍數(shù)應是多少?交流負載線有什么變化?(2)求最大不失真的輸出電壓有效值和集電極電流變化量的有效值。目的 練習圖解法。解 (1)電路帶載后，其交流負載線變陡，電壓放大倍數(shù)變小。交流負載線的具體畫法：先計算=5 V連接Q點與點的直線為交流負載線，也作在圖題2-6(b)上。同理，比較不失真動態(tài)變化范圍可得到，=0.04 V，于是=50(2)=1 V0.

9、7 V說明 以上答案均為參考值。2-8 判斷下面的提法是正確()或錯誤(×)。(1)圖解法比較適于解決的問題：輸入、輸出均為小信號時電路的交流性能；( )輸入正弦波信號時的輸出波形；( )輸出為大信號時的幅值與波形；( )輸入為高頻信號時的情況；( )靜態(tài)工作點的設置情況；( )輸入為低頻信號時的情況。( )(2)h參數(shù)等效電路法較適于解決的問題：( )輸入、輸出均為小信號時電路的交流性能；( )輸入正弦波信號時的輸出波形；( )輸出為大信號時的幅值與波形；( )輸入為高頻信號時的情況；( )靜態(tài)工作點的設置情況；( )輸入為低頻信號時的情況。( )目的 明確圖解法與h參數(shù)等效電路法

10、的適用情況。解 (1)×，功放是大信號時也用圖解法；×；。(2)；×，當輸出有削波失真時不行；×，等效的條件必須是小信號；×，高頻時應該用混合參數(shù)型等型電路；×，h參數(shù)等效電路是針對交流而言的，而靜態(tài)工作點是直流問題；。2-9 畫出圖題2-9(a)（e）各電路的直流通路，并估算它們的靜態(tài)工作點。圖題2-9(a)=50,=0.7 V;(b)=40,=0.2 V;(c)=60,=0.7 V;(d)=50,=0.7V;(e)=100,=0.6 V目的 熟練求Q點。分析 畫放大電路直流通路的方法：將電路中的隔直元件(包括耦合電容和旁路電容)斷

11、開，保留其他部分就是直流電路。圖題2-9 答案圖解 各電路的直流通路如圖題2-9的答案圖。求各電路的靜態(tài)工作點：圖(a)：從入手。=4.4 V圖(b):圖(c)：=4.06 V圖(d):=4.8 V圖(e)：有兩種方法求解。法一：=3.8 V法二：解聯(lián)立方程組解出,=3.8 V，于是。圖題2-102-10 放大電路如圖題2-10(a)所示，其中,，,=15 V。晶體管的輸出特性如圖題2-10(b)所示。(1)在圖題2-10(b)中畫出直流負載線。(2)定出Q點(設=0.7 V)。(3)在圖題2-10(b)中畫出交流負載線。(4)定出對應于由(0100)時，的變化范圍，并由此計算(正弦電壓有效值

12、)。目的 畫交、直流負載線。解 (1)直流負載線的畫法與題2-6相同。本題中，=15 V,連接這兩點的直線為直流負載線，如圖(b)中虛線所示。其斜率為。(2)估算，過作水平線與直流負載線的交點為Q點，Q點所對應的橫坐標為7 V。，其中值可在圖(b)中圖解得到。(3)交流負載線的畫法與題2-6相同。=9.6 V連接Q點與點的直線為交流負載線，如圖(b)中的實線所示。其斜率為。(4)交流負載線與的輸出特性曲線的交點垂直對應到橫坐標上約是9.5 V；交流負載線與的輸出特性曲線的交點垂直對應到橫坐標上約為5 V。因此=4.5 V。=2 V1.42 V2-11 放大電路如圖題2-11(a)所示，其中,=

13、12 V，晶體管的輸出特性如圖題2-11(b)所示。圖題2-11(1)在輸出特性上畫直流負載線，如要求，確定此時的Q點，對應的有多大?(2)若調(diào)節(jié)到150，且的交流分量為，畫出及的波形圖，這時出現(xiàn)什么失真?(3)若調(diào)節(jié)到600，且的交流分量，畫出及的波形圖，這時出現(xiàn)了什么失真?(4)在圖題2-11(a)中，為什么要用一個電位器加一個固定電阻串聯(lián)組成?只用一個電位器行不行，會有什么不良后果?目的 用圖解法分析波形失真。解 (1)，=12 V。連接這兩點的直線為直流負載線，如圖(b)中虛線所示。其斜率為。再過作水平線與直流負載線的交點為Q點。Q點所對應的=6 V。在Q點附近圖解=45計算(2)當=

14、150時，計算：的輸出特性曲線與直流負載線的交點為Q點。顯然，Q點靠近飽和區(qū)。以Q為平衡位置畫波形，會出現(xiàn)上削波；波形為下削波，即飽和失真。讀者可以自行畫出、的波形。(3)當=600時，工作點靠近截止區(qū)。此時波形為下削波，波形出現(xiàn)上削波，即為截止失真。(4)為了防止電位器短路時+直接加到管子的b、e極間會損壞晶體管，因此在使用電位器時必須串接一個固定電阻共同組成偏置電阻。圖題2-12 答案圖(a)飽和失真(下削波)；(b)飽和失真(上削波)；(c)截止失真(上削波)；(d)截止失真(下削波)2-12 在上題中，如三極管改用PNP管(電源和電容、的極性已作相應改變)，當PNP管的特性與上題NPN

15、管相同(只是相應的+、符號改變)，而且工作點的變化及基極輸入電流也與上題相同時，分析此時在示波器上觀察到的波形是否與上題相同。分別定性地畫出采用NPN管和PNP管時在示波器上應觀察到的波形，并作出比較。目的 比較NPN與PNP管在波形失真上的不同。解 (1)=150時，出現(xiàn)上削波，對應飽和失真性質(zhì)。(2)=600時，出現(xiàn)下削波，對應截止失真性質(zhì)。與題2-11的結(jié)果相比可知，NPN管與PNP管的失真情況相反，如圖題2-12答案圖所示。2-13 在圖題2-10(a)電路中，設三極管為3DG4，=30，電路參數(shù)=10，=51,=3,=，=12 V。(1)計算、和；(2)如果換上一只=60的同類型管子

16、，估計放大電路是否能工作在正常狀態(tài)?(3)如果溫度由10 上升至50 ，試說明(對地)將如何變化(增加、減少或基本不變)?(4)如果換上PNP型三極管，試說明應做出哪些改變(包括電容的極性)，才能保證正常工作。若仍為30，你認為各靜態(tài)值將有多大的變化?引起這種變化的原因是什么?目的 工作點穩(wěn)定電路的分析與計算。解 (1)從入手。12=1.97 V=3.11 V(2)如果換上=60的同類型管子，放大電路仍能夠工作在正常狀態(tài)。因為此時、均不變，只是=42.3變小了，但不影響Q點的位置。也就是說，這樣的電路工作狀態(tài)與值無關(guān)，便于維護修理及大批量生產(chǎn)。(3)如果溫度升高，將基本不變。因為有起直流負反饋

17、作用，反饋過程如下：當當基本穩(wěn)定時，也基本穩(wěn)定。(4)當換上PNP管時，則、性均反接。=30時，比原來增加了。1 V，可見管子飽和了，原因是改變了。2-14 判斷正確()與錯誤(×)。(1)分析放大電路時，常常采用交、直流分開的分析方法。這是因為：晶體管是非線性器件；( )電路中存在著電容；( )電路既有交流成分，又有直流成分；( )交流成分與直流成分變化規(guī)律不同；( )在一定條件下，電路可視為線性電路，因此，可用疊加定理。( )(2)在直流通路中只考慮：直流輸入信號的作用；( )直流電源作用。( )(3)在交流通路中只考慮：直流輸入信號的作用；( )直流輸入信號中變化量的作用；(

18、)交流信號的作用。( )(4)電路中各電量的交流成分是由交流信號源提供的。( )目的 澄清直流與交流的問題。解 (1)×；×；×；×；。(2)×；。(3)×；。(4) 。2-15 選擇合適的答案填空。(1)某個處于放大狀態(tài)的電路，當輸入電壓為10 mV時，輸出電壓為7 V；輸入電壓為15 mV時，輸出電壓為6.5 V(以上均為直流電壓)。它的電壓放大倍數(shù)為 。(700，100，100)(2)兩個=100的放大電路和分別對同一個具有內(nèi)阻的電壓信號進行放大時，得到=4.85 V，=4.95 V。由此可知，放大電路 (，)比較好，因為它的

19、(a.放大倍數(shù)大；b.輸入電阻大；c.輸出電阻小)。向信號源索取的電流小。設所接負載電阻相同。(3)兩個放大電路和分別對同一個電壓信號進行放大。當輸出端開路時，輸出電壓同是5V，都接入2負載后，下降為2.5 V，下降為4 V。這說明放大電路的輸出電阻約為 ，放大電路的輸出電阻約為 。(2,0.5,10)比較兩個放大電路， 的帶負載能力較強。(，)目的 計算放大電路的交流參數(shù)。解 (1)100。因為100。(2),b。(3)2,0.5,。用公式計算、兩個放大電路的輸出電阻。=2=0.52-16 設圖題2-16(a)電路中，三極管的=60，=530，=5，=6 V。(1)估算靜態(tài)工作點；(2)求值

20、；(3)畫出放大電路的中頻等效電路；(4)求電壓放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻。圖題2-16(a)電路圖；(b)答案圖目的 求簡單供偏的共射放大電路的直、交流參數(shù)。解 (1)求Q點，從入手。5=3 V(2)用公式求。=300+(1+60)×=2.9(3)放大電路的中頻等效電路如圖題2-16(b)答案圖。(4)求交流參數(shù)。2-17 放大電路如圖題2-17(a)所示。設三極管的=140，=2.5，=10,=2，=1.5，=750,=15 V。(1)求該電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻及輸出電阻各為多少?(設=0)(2)若考慮=10時，求電壓放大倍數(shù)。(3)從以上兩種放大倍數(shù)的計算結(jié)果得到什么結(jié)

21、論?(4)若將斷開，畫出此時放大電路的h參數(shù)微變等效電路，并求和。說明對及的影響?(5)在(1)的條件下，若將圖2-17(a)中的輸入信號的幅值逐漸加大，你認為用示波器觀察輸出波形時，將首先出現(xiàn)圖題2-17(b)、(c)中所示的哪種形式的失真現(xiàn)象?應改變哪一個電阻器的阻值(增大或減小)來減小失真?圖題2-17圖題2-17 (4)小題的答案圖(h參數(shù)微變等效電路)圖題2-17 (5)小題答案圖目的 研究對電壓放大倍數(shù)的影響以及對交流參數(shù)的影響。解 (1)當=0時，計算交流參數(shù)：15=3 V =300+(1+140)×=1.5=0.86因此=0.86(2)當=10時，則電壓放大倍數(shù)：(3

22、)比較與，顯見。說明上消耗一部分信號，使得電壓放大倍數(shù)減小了，我們希望越小越好。(4)若將斷開，中也流過交流電流，在h參數(shù)微變等效電路中必須畫出，如圖題2-17(4)小題的答案圖(h參數(shù)微變等效電路)。計算交流參數(shù)：1.12可見，使減小，使增大，這是交流負反饋作用所致。(5)先計算Q點，并過Q點作交流負載線。比較與的大小，再斷定出現(xiàn)什么樣的失真。由(1)的計算得知，則8.8V在自立坐標系中標出Q點的位置。再計算0.86=9.2 V連接Q點與點的直線為交流負載線。設管子的飽和壓降=0，比較=6.5 V=2.666 V2.7V顯然，6.5 V>2.7 V。如果幅值逐漸加大，首先出現(xiàn)截止失真，

23、對于NPN管為上削波，即圖(b)的失真波形。圖解情況如圖題2-17(5)小題答案圖。調(diào)節(jié)消除截止失真。2-18 設圖題2-18中三極管的=100，=0.6 V，=100，=33,=100,=4,=3,=1.8,=200,=10 V。圖題2-18(1)求靜態(tài)工作點；(2)畫出h參數(shù)微變等效電路；(3)求；(4)求及各為多少?(5)求。目的 計算帶的共射電路直、交流參數(shù)。解 (1)求Q點。從入手：2.5 V=0.95(3+0.2+1.8)=5.25 V(2)h參數(shù)微變等效電路如圖題2-18(2)小題答案圖。圖題2-18 (2)小題答案圖(3)求電壓放大倍數(shù)。其中 =100+(1+100)代入上式可

24、得6.5(4)求及。 (5)求。圖題2-192-19 共集電路如圖題2-19所示。設晶體管的=50, =200，=3.8，=5，VBB=7.3 V, =12 V。(1)計算Q點的數(shù)值；(2)畫出交流等效電路，并計算、及。目的 計算直接耦合的共集電路的直、交流參數(shù)。解 (1)計算Q點。從入手：=5.5 V(2)交流等效電路如圖題2-19(2)小題答案圖。圖題2-19 (2)小題答案圖=200+(1+50)=0.98<1本題驗證了共集電路具有三大特點，即Au<1，表現(xiàn)電壓跟隨性質(zhì)；高；低。2-21 如圖2-21(a)所示電路，已知=5,=4 V,=20V，=2 M，=3,=1.5，=1

25、，=0.5 V。圖題2-21(a)放大電路；(b)交流等效電路(答案)(1)畫出交流等效電路；(2)求交流參數(shù)、及值。目的 求由N溝道結(jié)型場效應管構(gòu)成的自偏式共源電路的交流參數(shù)。解 (1)放大電路的交流等效電路如圖題2-21(b)所示。(2)求交流參數(shù)這個結(jié)果比由雙極型管構(gòu)成的共射電路小得多。原因是。輸出電阻的求法與共射電路類似，由漏極電阻(相當于)決定。2-22 如圖題2-22(a)所示電路，已知=5,=4 V , ,=10 V，=10，=91，=510，=3，=2,、足夠大，=3，2.4 V。圖題2-22(a)放大電路；(b)交流等效電路(答案)(1)畫出交流等效電路；(2) 求交流參數(shù)、

26、及。目的 計算由N溝道耗盡型MOS管構(gòu)成的分壓供偏式共源放大電路的交流參數(shù)。解 (1)交流等效電路如圖2-22(b)所示。(2)求交流參數(shù)，先求跨導gm值。2-23 如圖題2-23(a)所示場效應管放大電路。設，畫出交流等效電路，計算放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。圖題2-23(a)放大電路；(b)交流等效電路(答案)目的 計算帶交流負反饋電阻的自偏式共源電路的交流參數(shù)。解 (1)交流等效電路如圖題2-23(b)所示。(2)求交流參數(shù)。圖題2-24 2-24 場效應管源極輸出電路如圖題2-24所示，已知=4 V , =2，=+15 V, =1，=8，=1，計算：(1)靜態(tài)工作點Q；(2)輸入電阻

27、及輸出電阻；(3)電壓放大倍數(shù)。目的 求源極輸出器(共漏電路)的交流參數(shù)。解 (1)求Q點解聯(lián)立方程組解出 V計算 =12.6 V說明 求場效應管放大電路的靜態(tài)工作點需解非線性聯(lián)立方程組，比較麻煩，不是本課程教學要求，一般不適合留作業(yè)，僅供參考。(2)求輸入電阻與輸出電阻其中 (3)求電壓放大倍數(shù)可見，源極輸出器也具有輸入電阻高、輸出電阻低、放大倍數(shù)小于近似等于1的三大特點，相當于電壓跟隨器。2-25 填空題(1)差動放大電路的特點是抑制 信號，放大 信號。(2)集成運放的輸入級幾乎毫無例外都是由 放大電路組成。目的 復習概念。解 (1)共模，差模。(2)差動。圖題2-272-27 設圖題2-

28、27中的滑動端位于中點，三極管的=100，試求：(1)靜態(tài)工作點；(2)差模電壓放大倍數(shù)；(3)差模輸入電阻和差模輸出電阻。目的 求雙入雙出長尾式差放電路的靜態(tài)與動態(tài)參數(shù)。解 (1)求Q點，從長尾入手：(忽略上的壓降，認為滑端處為0.7 V)。36=5.46 V 0.687 V管子仍能導通?？梢?，上的壓降是可以忽略的。(2)因為差放是雙端輸出，其差模電壓放大倍數(shù)與單管放大電路相同。 (3)求與。=36.12-28 差動放大電路如圖題2-28(a)所示，已知=100,=0.7 V,，試求差模電壓放大倍數(shù)，并畫出差模信號交流通路。圖題2-28(a)差放電路；(b)差模交流通路(答案)目的 畫差模交流通路，計算不帶的長尾電路的差模放大倍數(shù)。解 畫差模交流通路的方法：將E點差模接地。因為上無差模電流流過，負電源的差模內(nèi)阻極小，近似對地短路，因此E點相當于差模地電位。將+6 V處也作差模地處理。理由與負電源相同。保留其他電路結(jié)構(gòu)。差模交流通路如圖題2-28(b)所示。差模電壓放大倍數(shù)為圖題2-292-29 差動放大電路如圖題2-29所示，已知兩管的=100，=0.7 V，試計算：(1)靜態(tài)、管的集電極電流、和集電極電位、;(2)求電路的差